循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)應(yīng)重視節(jié)水環(huán)保
為了控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕，目前已有多種類型水處理技術(shù)。其中環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，更適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要。為使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，根據(jù)多年積累的成熟實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出在工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范中，應(yīng)增設(shè)環(huán)保節(jié)水型水處理設(shè)計(jì)條款。
1、節(jié)水環(huán)保水處理是可持續(xù)發(fā)展的需要
為了控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕，保證設(shè)備的換熱效率和使用年限。目前已有多種類型水處理技術(shù)。其中環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，更適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要，也更受的歡迎。為使工業(yè)循環(huán)冷卻水處理達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，節(jié)約用水，符合環(huán)保需要，根據(jù)多年積累的成熟實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出在工業(yè)循環(huán)水冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范中，應(yīng)增設(shè)環(huán)保節(jié)水型水處理設(shè)計(jì)條款，以適用新建、擴(kuò)建、改建工程和間接換熱的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理的需要，適應(yīng)節(jié)水環(huán)保對(duì)給水排水的更高需求。
循環(huán)冷卻水處理，最重要的是解決換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問題。結(jié)垢要影響換熱效率，多耗，影響工藝操作。腐蝕會(huì)減少設(shè)備使用壽命，并存在安全隱患。為了防止結(jié)垢和腐蝕，近年來大力推廣了磷系配方水處理技術(shù)，有效控制了水垢和腐蝕。但是，磷系藥劑存在不容忽視的問題：（1）磷是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了水系統(tǒng)中菌藻微生物的繁殖加劇，不僅加氯和投加各類成為必須手段，而且有大量含磷和含排放，加重了環(huán)境水域污染和富營(yíng)養(yǎng)化程度，成了公害性問題。（2）磷系配方藥劑在系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間有限制，水解成磷酸鈣垢，循環(huán)水濃縮倍數(shù)低，不利于節(jié)約用水。
環(huán)保節(jié)水型水處理技術(shù)，經(jīng)多年來的實(shí)踐應(yīng)用，具有良好的節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境的功效。例如LHE聚合物，對(duì)高堿度、高硬度、含氨含堿或水質(zhì)相對(duì)較差的水適用性強(qiáng)，濃縮倍率高，抑制菌藻效果好，不需使用殺菌劑。因而在新規(guī)范中特別增加了節(jié)水環(huán)保水處理設(shè)計(jì)所要求的相關(guān)技術(shù)條件。
我國(guó)循環(huán)冷卻水處理已開發(fā)出較適應(yīng)的節(jié)水環(huán)保型藥劑及技術(shù)，并經(jīng)過了較長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐，為循環(huán)冷卻水的節(jié)水環(huán)保設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。由于我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺，保護(hù)環(huán)境需求及法規(guī)日益嚴(yán)格。因此，循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在不影響工藝條件情況下盡量采用節(jié)水環(huán)保新技術(shù)。
采用環(huán)保新技術(shù)不僅是節(jié)水環(huán)保的需要，也是工廠應(yīng)該高度重視的大事。許多企業(yè)用LHE聚合物節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù),所有含氨含堿廢水均全部用于循環(huán)水補(bǔ)充水，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢，以污治污，節(jié)約用水，保護(hù)環(huán)境，杜絕污染的目的。由此也可以看出，工業(yè)循環(huán)冷卻水采用新技術(shù)具有重要意義和價(jià)值。
2、換熱器的材質(zhì)
根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不同材質(zhì)組合雖然有利于提高換熱效率，但帶來的電偶腐蝕和水質(zhì)處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統(tǒng)，在碳化塔工段使用鋁合金換熱，就存在鋁管與鋼鐵連接處的電偶腐蝕問題，循環(huán)水也難以回用高堿度廢水(鋁對(duì)CL-、Na+、K+等耐受能力較弱)。同時(shí)，碳化設(shè)計(jì)為U形管，管徑較細(xì)，冷卻水在其中流速慢，碳化液溫度高，易結(jié)垢和沉積污垢。
化肥廠的銅芯、閥門、銅管油冷器等，均影響含氨廢水回用于循環(huán)冷卻水。還有工段使用的醋酸銅氨液，其泄漏的含銅離子溶液，飄落的含銅粉塵，在循環(huán)水中均會(huì)加速對(duì)設(shè)備的腐蝕。尤其是對(duì)鋁合金的腐蝕。同時(shí)，磷系配方也不允許循環(huán)水中有氨，因而過去化肥廠循環(huán)水設(shè)計(jì)中特別強(qiáng)調(diào)不得有氨，致使凈氨塔、二次等大量含氨廢水無法利用而排放，造成水資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)化肥廠水處理的改革，例如使用LHE聚合物的廠家，將循環(huán)水系統(tǒng)所有含銅質(zhì)的閥門、冷卻器等全部換為不含銅質(zhì)的。將工段單獨(dú)隔開，杜絕含銅物質(zhì)與循環(huán)水接觸。這樣一來，含氨、尿素解析、車間地面沖洗水(含氨)、等均可澄清后用于循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水，使每噸氨水耗水量由過去的100多噸降低到15噸以下。
堿廠也是如此，過去磷系配方無法接納高PH值含堿廢水，使用LHE聚合物則可以回用高PH值含堿廢水。所以采用節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)，不僅是技術(shù)上的先進(jìn)性，而更重要是為企業(yè)的節(jié)約用水、提高效益、變廢為寶、保護(hù)環(huán)境，提供了可靠途徑。
采用節(jié)水環(huán)保水處理技術(shù)應(yīng)提高循環(huán)水的流速和流量：管程循環(huán)冷卻水流速不宜小于1.2米/秒;殼程循環(huán)冷卻水流速不宜小于0.9米/秒。無法滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采取加大冷卻水流量，在易沉積污垢部位設(shè)置集污器、排污閥和反沖洗閥，并加強(qiáng)防腐涂層。
污垢沉積主要是冷卻水流速偏低造成的，特別是夏季水溫高，磷系水處理系統(tǒng)微生物粘泥大量滋生，流速慢的地方，緊貼管壁的生物粘泥更減緩了本來就緩慢的水流，結(jié)果是惡性循環(huán)。
提高冷卻水流速不利于污垢存留，一般大于0.9米/秒的水流，污垢或粘泥難以在循環(huán)水系統(tǒng)中管道和設(shè)備上附著。
從大量垢下腐蝕的情況分析，有兩種情況：一種是銹垢。這種垢大多為瘤狀，瘤周為黑色，主要是水質(zhì)PH值偏低，鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌繁殖的后果;另一類是污垢與金屬接觸部位細(xì)菌繁殖的后果。主要是水的流速慢，換熱面上或系統(tǒng)設(shè)備上積存雜質(zhì)和污垢所造成。解決的方法是提高循環(huán)水的PH值和堿度指標(biāo)，并提高流速或加大水流量，防止結(jié)垢和污物沉積。
3、污垢熱阻
所有循環(huán)水均存在污垢沉積影響換熱的問題， 由于現(xiàn)行大多是采用磷系配方(包括聚磷和復(fù)合配方)，其污垢是否附著換熱器而影響換熱，除了水的流速、流量、藥劑濃度外，菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。當(dāng)加了后，微生物粘泥少，污垢就少，換熱就好。菌藻微生物隨時(shí)都在繁殖，污垢熱阻值也在不斷變動(dòng)之中。所以，污垢熱阻這一指標(biāo)難以準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，很多流于形式。
當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)換熱不好，用、殺菌劑也無法解決時(shí)，就干脆進(jìn)行清洗去除。在一些有一定規(guī)模的工廠，均有自己的專業(yè)清洗隊(duì)，不論是化學(xué)清洗還是高壓水射流，雖然可能解決換熱問題，但浪費(fèi)水，污染環(huán)境，降低設(shè)備使用壽命是難免的。一些大型化工企業(yè)價(jià)值昂貴的換熱器，因頻繁進(jìn)行化學(xué)清洗而提前報(bào)廢。壞一臺(tái)，換一臺(tái)，再壞一臺(tái)，再換一臺(tái)。由此也說明污垢的危害性和循環(huán)冷卻水處理中存在的問題。
所以，解決污垢在換熱器上附著影響換熱的問題，除了硬性指標(biāo)之外，還要從技術(shù)上根本解決。從十多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，應(yīng)用節(jié)水環(huán)保型LHE聚合物，其與水中結(jié)垢離子或雜質(zhì)的絡(luò)合物不易粘附，易于流動(dòng)性，恰好解決了污垢附著的問題。
化肥企業(yè)和大型中央空調(diào)循環(huán)水處理使用LHE聚合物的實(shí)踐表明，換熱設(shè)備中沒有因結(jié)垢、污垢、菌藻滋生、粘泥附著影響換熱的問題，運(yùn)行情況良好。經(jīng)濟(jì)效果更為突出，整個(gè)運(yùn)行年度沒有廢水排放，節(jié)水和環(huán)保效益十分可觀。
4、循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)：
?。?）懸浮物 ：允許值≤50 毫克/升。
采用節(jié)水環(huán)保型水處理，藥劑與垢物或雜質(zhì)絡(luò)合后有不溶性絮狀懸浮物，由于這種絡(luò)合懸浮物在較高的水流中不易沉降，因而懸浮物指標(biāo)應(yīng)放寬，并應(yīng)配合相應(yīng)的沉降污泥或旁流水處理除污措施。
?。?）PH值：指標(biāo)為8.5―9.5。
環(huán)保節(jié)水型藥劑在較高PH值下運(yùn)行，根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行情況，PH值的上限可達(dá)12，有銅質(zhì)設(shè)備的一般小于9.5。由于藥劑與垢離子絡(luò)合成不溶物，在旁流處理或沉積池中沉積而不斷與循環(huán)水分離，循環(huán)水的堿度和PH值不僅不會(huì)隨循環(huán)水的濃縮而提高，反而會(huì)降低或平衡在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這與磷系水處理是不同的。
水溫大于50度，聚磷酸鹽易轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，產(chǎn)生磷酸鈣垢的可能性增加。采用新型聚合物不存在藥劑水解問題，對(duì)水溫也寬松的多。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水溫可以放寬至70度，(循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)，雖不屬冷卻水范圍，但屬于循環(huán)水處理，水溫可以放寬至95度)，為設(shè)計(jì)較高水溫的循環(huán)水處理提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。
?。?）堿度：400-900 毫克/升。
使用磷系的最高允許指標(biāo)為500毫克/升，一般運(yùn)行中不能超出此指標(biāo)，否則將產(chǎn)生磷酸鈣結(jié)垢，廢氨廢堿更不敢入循環(huán)水中使用。為了防止堿度升高，曾有加酸處理。但磷酸鹽本身要增加堿度，只有不斷排放循環(huán)水或控制低濃縮倍數(shù)，才能正常運(yùn)行，很不利于節(jié)水和環(huán)保。
使用LHE聚合物，結(jié)垢離子絡(luò)合成為不溶物沉出，循環(huán)水中的堿度下降，為高堿度含氨含堿廢水提供了條件。實(shí)際應(yīng)用中，循環(huán)水中總堿度即使達(dá)1000 毫克/升以上也不影響藥效。
使用節(jié)水環(huán)保型水處理聚合物，由于循環(huán)水是閉路運(yùn)行，例如化肥廠的合成、造氣、碳化循環(huán)冷卻水，一般正常運(yùn)行時(shí)，由于蒸發(fā)、濺失、除塵等因素，一年也不須排放廢水。循環(huán)水中的氨，與水中的鈣鎂離子和聚合物絡(luò)合成含有機(jī)氮的泥垢，成為植物需要的含氮土壤。最終還原成無害的氮。許多化肥企業(yè)多年以來采用LHE聚合物，所有含氨或有害廢水均回用于循環(huán)水，杜絕了污染，節(jié)省了水資源。
鈣離子。循環(huán)水中有一定鈣離子有利于緩蝕。高分子聚合物使鈣鎂離子成為膠體絡(luò)合物再轉(zhuǎn)化成非離子泥垢。實(shí)際運(yùn)行中，鈣離子濃度與堿度、PH值和藥劑二者之間存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系。在規(guī)定的加藥量、PH值、堿度指標(biāo)內(nèi)，鈣離子也自動(dòng)平衡在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍。但不宜超過600毫克/升。
鐵離子。循環(huán)水中鐵離子存在，是循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的一個(gè)信號(hào)，一般在低PH值條件下出現(xiàn)。在使用節(jié)水環(huán)保型聚合物時(shí)，由于要求循環(huán)水水質(zhì)在較高PH值(不小于8.5)條件下運(yùn)行，沒有鐵離子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)。
氯離子(以CL-計(jì))：循環(huán)水系統(tǒng)是鋼鐵材質(zhì)，循環(huán)水中CL-<1000毫克/升，有銅、不銹鋼材質(zhì)CL-<400 毫克/升。
氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。在采用節(jié)水環(huán)保型聚合物的循環(huán)水系統(tǒng)中，水的PH值和總堿度較高，又有聚合物使金屬設(shè)備表面形成有機(jī)緩蝕保護(hù)膜，鋼鐵設(shè)備在CL-1200 毫克/升以上，銅和不銹鋼在CL-400毫克/升也不腐蝕。氯離子是最重要的腐蝕因素，也是影響節(jié)水的大敵，目前尚無簡(jiǎn)便、廉價(jià)的去除氯離子的方法。
