污水回用中循环冷却水的处理技术分析

2013-08-15刘立娟

资源节约与环保 2013年7期

刘立娟

(徐州市环境保护科学研究所江苏徐州221002)

1 循环水的冷却原理

循环冷水是通过空气作为介质，利用水对空气的降温原理，让水和空气接触而传热和水的蒸发散热，从而达到冷却设备的效果。在水对空气的接触传热过程中，会有热传导和对流传热这两种现象。热传导是因为分子间的撞击和扩散运动引起动能发生传递；而对流传热是通过流体的流动与混合来实现传热的。蒸发散热是水表面的分子间发生互相碰撞，一些分子获得了动能从而克服了水的吸引力而逸出，那些逸出的水分子带走了多余的动能，令原来需要冷却的设备温度下降。

2 循环冷却系统的分类

循环冷却水分为密闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统。

2.1 密闭式循环冷却水系统

密闭式循环冷却水系统是用冷水通过热传导来实现冷却工艺介质的。该技术的特点冷却水在密闭系统中进行循环热交换，并不与空气接触，当冷却水升高温度时，液体仍然留在密闭系统中通过水冷换热设备或空冷换热塔进行降温。降温后的冷却水继续供冷却工艺介质循环使用。该项技术也有很大的缺点，就是在实际运行中由于系统密闭性不好容易导致空气进入该系统中，对设备造成腐蚀，因此该技术通常在有特殊要求或冷却小规模的工业生产系统中应用。

2.2 敞开式循环冷却水系统

在工业生产中，敞开式循环冷却水系统应用得非常广泛。在循环冷却的过程中会由于蒸发等原因令循环水量减少，水中含有的杂质浓度升高。所以，为了维持该系统的平衡和水质稳定，需要适当在该系统中添加水，并且排出杂质含量较高的污水。

3 循环冷却水的处理

在长时间的循环过程后，冷却水经过蒸发、泄漏、浓缩、补充水稀释等的工序，可能导致水质地变化很大，引发诸多不利的影响。如换热设备或管道受到腐蚀和表面沉积污垢，污垢中的微生物死亡腐败也可以恶化循环水的水质。所以，要让循环水系统正常运行就必须要采取防止系统结垢和腐蚀并杀灭循环水中的微生物。

3.1 对循环冷却系统的水垢控制

（1）软化原水。补充水中含有许多钙、镁化合物，应该向其中投入熟石灰以降低补充水的碳酸盐硬度。投入熟石灰后生成的碳酸钙和氢氧化镁均为难溶化合物，能从水中析出。但是实际上，原水水中的永久硬度和负硬度却不能用熟石灰处理，因此，钙镁的沉淀物常常以胶体形式残留在水中，故工业上常用石灰软化与混凝沉淀同时进行处理工艺。

（2）酸化法。循环水投加酸，令水中的碳酸盐类化合物转化为溶解度较小的非碳酸盐类化合物，同时投加阻垢缓蚀剂对循环冷却水的阻垢缓蚀进行处理。但是许多工厂虽然会采取加酸措施，但是运行的浓缩倍率很低，所以很少使用，目前投加阻垢缓蚀剂可以达到良好的阻垢缓蚀效果；由于加入具有强腐蚀性的硫酸，当操作不当，就会引起灼伤；加酸会令管道腐蚀，易发起管道穿孔。所以，许多工业部门对加酸处理都非常谨慎。

（3）投加阻垢剂法。投加阻垢剂是防止盐类结垢的主要方法。同时在高浓缩倍率运行条件下，还应使用低磷配方，低磷配方一个方面要求开发的阻垢缓蚀剂本身含磷量低，另一方面要求循环水中含磷量低，才能符合污水环保排放的标准。目前，国内新型的阻垢剂的研制和应用取得了巨大的进步，有机磷酸盐、低分子量聚羧酸羟基类阻垢剂，以及天冬氨酸钠盐（PASP）等都得到广泛使用，含AMPS基团的三元、四元共聚物、PBTCA、HPAA、DTPMP等应在配方中得到应用。而聚丙烯酸、HEDP、ATMP、EDTMP等应被取代。

（4）腐蚀的控制。除了向循环冷却水系统中加入化学药剂，工业生产部门还可以在金属设备的表面形成防腐蚀涂层，令金属与循环水隔离，避免腐蚀。除此之外，还能实行电极保护法，在设备外加电流的作用下使在阴极的设备处于较稳定状态从而受到保护，这种方法叫外加电流的阴极保护法。

4 微生物及其控制

4.1 氧化性杀生剂

作为最早使用的控制微生物的药剂，其中使用最为广泛的氯气和次氯酸盐，它们对水中的微生物有优良的杀灭微生物和抑制微生物作用。但是它们的杀生作用受水的pH值影响较大，其杀生效率随着pH值的升高而降低。同时ClO-会与B30铜管中的镍反应，使B30铜管产生腐蚀，因此循环水在较高pH值的情况下，一般不使用Cl2及次氯酸盐。因为氯在循环水中容易散失，不能持续杀菌，所以取而代之的是二氧化氯。ClO2不但具有适宜的pH，抑制微生物的能力比Cl2强，同时还具有剥离性能。近几年，ClO2在循环冷却水处理中的应用越来越多，其生产和应用技术发展很快。