臭氧消毒技術(shù)在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2008-03-25 13:41 來(lái)源：作者: 閱讀：5225

一、概述

        循環(huán)冷卻水在使用之后，水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-等離子，溶解固體和懸浮物相應(yīng)增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進(jìn)入循環(huán)冷卻水，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備和管道腐蝕、結(jié)垢，造成換熱器傳熱效率降低，過(guò)水?dāng)嗝鏈p少，甚至使設(shè)備管道腐蝕穿孔。

        循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕和微生物繁殖是相互關(guān)聯(lián)的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產(chǎn)品又形成污垢，要解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的這些問(wèn)題，必須進(jìn)行綜合治理。采用水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)，用物理與化學(xué)處理相結(jié)合的辦法控制和改善水質(zhì)，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢、生物污垢得到有效的解決，從而取得節(jié)水、節(jié)能的良好效益。臭氧產(chǎn)品已在國(guó)內(nèi)電子、電力、飲料、制藥行業(yè)廣泛應(yīng)用，質(zhì)量達(dá)到國(guó)外同行業(yè)90年代水平。投入產(chǎn)出比的可比效益為：1：2-1：10以上，節(jié)約能源，提高設(shè)備使用效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行的安全性，減少環(huán)境污染。

        臭氧可以作為唯一的處理藥劑來(lái)替代其它的處理冷卻水處理劑，它能阻垢、緩蝕、殺菌、能使冷卻水系統(tǒng)在高濃縮倍數(shù)甚至在零排污下運(yùn)行，從而節(jié)水節(jié)能，保護(hù)水資源；同時(shí)，臭氧冷卻水處理不存在任何環(huán)境污染。國(guó)外應(yīng)用臭氧進(jìn)行循環(huán)水處理已經(jīng)取得了成功，而我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域卻是空白。

二、工藝系統(tǒng)

        循環(huán)水冷卻通常分為密閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。密閉式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，水是密閉循環(huán)的，水的冷卻不與空氣直接接觸。敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，水的冷卻需要與空氣直接接觸，根據(jù)水與空氣接觸方式的不同，可分為水面冷卻、噴水冷卻池冷卻和冷卻塔冷卻等。

        敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)可分為以下3類：

        1.壓力回流式循環(huán)冷卻系統(tǒng)

        此種循環(huán)水系統(tǒng)一般水質(zhì)不受污染，僅補(bǔ)充在循環(huán)使用過(guò)程中損失的少量水量。補(bǔ)充水可流入冷水池，也可流入冷卻構(gòu)筑物下部。冷水池也可設(shè)在冷卻塔下面，與集水池合并。

        2.重力回流式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)

        此系統(tǒng)中，冷卻塔的位置高于生產(chǎn)車間或制冷設(shè)備，經(jīng)冷卻塔冷卻的水，以重力流流入生產(chǎn)車間或制冷設(shè)備，進(jìn)冷卻塔的熱水由循環(huán)水泵提升。

       3.需要經(jīng)處理的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)

        從生產(chǎn)車間或制冷設(shè)備出來(lái)的熱水需設(shè)置凈化或水質(zhì)穩(wěn)定處理構(gòu)筑物進(jìn)行處理，處理后的熱水再流入熱水池，經(jīng)熱水泵提升送入冷卻塔冷卻。冷水泵再?gòu)睦渌爻樗腿肷a(chǎn)車間或制冷設(shè)備。此系統(tǒng)水經(jīng)二次提升，多數(shù)為壓力回流式。在有條件的情況下，也可布置成重力回流式，以減少面積和設(shè)備，節(jié)省能耗。

        凈化或水質(zhì)穩(wěn)定處理構(gòu)筑物宜設(shè)在生產(chǎn)車間（或制冷設(shè)備）與熱水池之間，優(yōu)點(diǎn)是：（1）能冷卻熱量，降低水溫；（2）水溫高，有利于提高處理效果和節(jié)省藥劑；（3）避免后置設(shè)備和構(gòu)筑物的污染。

        冷卻塔盡可能布置在高處，如屋頂、平臺(tái)、泵房屋頂及水池上面等，并在周圍無(wú)建筑物阻擋。這樣，通風(fēng)條件好，有利于提高水的冷卻效果。

三、臭氧的應(yīng)用

        值得特別指出的是，近年來(lái)臭氧對(duì)水的處理又拓寬到一個(gè)新的領(lǐng)域：臭氧處理冷卻水。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)七十年代末期已開(kāi)始這方面的探索和研究。1990年10月第51屆國(guó)際水會(huì)議上，美國(guó)全國(guó)水處理公司（National Water Management Corporation）的A、poryor做了一個(gè)“臭氧冷卻水處理的特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)性”的報(bào)告，介紹了該公司在最近三年的時(shí)間里，用臭氧成功地處理了130座冷卻塔，受到熱烈的歡迎。認(rèn)為，臭氧可以作為唯一的處理藥劑來(lái)替代其它的處理冷卻水處理劑，它能阻垢、緩蝕、殺菌、能使冷卻水系統(tǒng)在高濃縮倍數(shù)甚至在零排污下運(yùn)行，從而節(jié)水節(jié)能，保護(hù)水資源；同時(shí)，臭氧冷卻水處理不存在任何環(huán)境污染。90年3月，在美國(guó)辛辛那提召開(kāi)的"全美腐蝕工程學(xué)會(huì)年會(huì)（NACE）上，討論臭氧冷卻水處理的論文就有七篇，幾乎占了冷卻水處理論文的一半。

        單一用臭氧冷卻水處理起源于美國(guó)電力研究所（EPRI）、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（IPL）、美國(guó)宇航局（NASA）和國(guó)際商用機(jī)器公司，NASA并由此獲得專利（USP、4127、786）。
NASA在佛羅里達(dá)州肯尼迪宇航中心（KSC）進(jìn)行的臭氧冷卻水處理，從1984年7月20日一直進(jìn)行到1985年9月19日，共14個(gè)月，條件及結(jié)果如下：

項(xiàng)目	傳統(tǒng)化學(xué)處理	臭氧處理
A藥劑
緩蝕劑	1800.00(美元)	0
殺菌劑A	810.00(美元)	0
殺菌劑B	250.00(美元)	0
水耗KMH排污（加侖）	1260000	0
電耗KMH（美元）	0(美元)	5280(265.00美元)
B工資
維修小時(shí)（美元）	80(1680.00美元)	32(677.00美元)
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)	130(2860.00美元)	50(1050.00美元)
加藥	130(2860.00美元)	0
實(shí)驗(yàn)檢測(cè)	25(525.00美元)	75(1575.00美元)
全年合計(jì)	12045	3565.00美元

美國(guó)全國(guó)水處理公司（National Water Management Corporation）在一個(gè)面積為3000 m2的計(jì)算機(jī)研究大樓空調(diào)系統(tǒng)中，用臭氧冷卻水處理一年，比傳統(tǒng)的化學(xué)法冷卻水處理純節(jié)約費(fèi)用達(dá)45000.00美元。

我國(guó)從80年代初期，已開(kāi)始對(duì)飲用水消毒和工業(yè)廢水深度處理予以注意，由于種種原因，發(fā)展較慢。在臭氧用于脫垢，阻垢滅菌的冷卻水處理方面，還剛剛開(kāi)始，還沒(méi)有一個(gè)關(guān)于臭氧處理冷卻水的報(bào)道。但由于臭氧法處理的經(jīng)濟(jì)性，可靠性及絕對(duì)無(wú)毒、無(wú)二次污染、就地產(chǎn)生等一系列優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)言，臭氧在冷卻水方面的應(yīng)用普及和廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)是指日可待的。

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