污水回用中循環(huán)冷卻水的處理技術(shù)分析

劉立娟

(徐州市環(huán)境保護科學(xué)研究所江蘇徐州221002)

1 循環(huán)水的冷卻原理

循環(huán)冷水是通過空氣作為介質(zhì)，利用水對空氣的降溫原理，讓水和空氣接觸而傳熱和水的蒸發(fā)散熱，從而達到冷卻設(shè)備的效果。在水對空氣的接觸傳熱過程中，會有熱傳導(dǎo)和對流傳熱這兩種現(xiàn)象。熱傳導(dǎo)是因為分子間的撞擊和擴散運動引起動能發(fā)生傳遞；而對流傳熱是通過流體的流動與混合來實現(xiàn)傳熱的。蒸發(fā)散熱是水表面的分子間發(fā)生互相碰撞，一些分子獲得了動能從而克服了水的吸引力而逸出，那些逸出的水分子帶走了多余的動能，令原來需要冷卻的設(shè)備溫度下降。

2 循環(huán)冷卻系統(tǒng)的分類

循環(huán)冷卻水分為密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

2.1 密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是用冷水通過熱傳導(dǎo)來實現(xiàn)冷卻工藝介質(zhì)的。該技術(shù)的特點冷卻水在密閉系統(tǒng)中進行循環(huán)熱交換，并不與空氣接觸，當(dāng)冷卻水升高溫度時，液體仍然留在密閉系統(tǒng)中通過水冷換熱設(shè)備或空冷換熱塔進行降溫。降溫后的冷卻水繼續(xù)供冷卻工藝介質(zhì)循環(huán)使用。該項技術(shù)也有很大的缺點，就是在實際運行中由于系統(tǒng)密閉性不好容易導(dǎo)致空氣進入該系統(tǒng)中，對設(shè)備造成腐蝕，因此該技術(shù)通常在有特殊要求或冷卻小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用。

2.2 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)中，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用得非常廣泛。在循環(huán)冷卻的過程中會由于蒸發(fā)等原因令循環(huán)水量減少，水中含有的雜質(zhì)濃度升高。所以，為了維持該系統(tǒng)的平衡和水質(zhì)穩(wěn)定，需要適當(dāng)在該系統(tǒng)中添加水，并且排出雜質(zhì)含量較高的污水。

3 循環(huán)冷卻水的處理

在長時間的循環(huán)過程后，冷卻水經(jīng)過蒸發(fā)、泄漏、濃縮、補充水稀釋等的工序，可能導(dǎo)致水質(zhì)地變化很大，引發(fā)諸多不利的影響。如換熱設(shè)備或管道受到腐蝕和表面沉積污垢，污垢中的微生物死亡腐敗也可以惡化循環(huán)水的水質(zhì)。所以，要讓循環(huán)水系統(tǒng)正常運行就必須要采取防止系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕并殺滅循環(huán)水中的微生物。

3.1 對循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水垢控制

（1）軟化原水。補充水中含有許多鈣、鎂化合物，應(yīng)該向其中投入熟石灰以降低補充水的碳酸鹽硬度。投入熟石灰后生成的碳酸鈣和氫氧化鎂均為難溶化合物，能從水中析出。但是實際上，原水水中的永久硬度和負硬度卻不能用熟石灰處理，因此，鈣鎂的沉淀物常常以膠體形式殘留在水中，故工業(yè)上常用石灰軟化與混凝沉淀同時進行處理工藝。

（2）酸化法。循環(huán)水投加酸，令水中的碳酸鹽類化合物轉(zhuǎn)化為溶解度較小的非碳酸鹽類化合物，同時投加阻垢緩蝕劑對循環(huán)冷卻水的阻垢緩蝕進行處理。但是許多工廠雖然會采取加酸措施，但是運行的濃縮倍率很低，所以很少使用，目前投加阻垢緩蝕劑可以達到良好的阻垢緩蝕效果；由于加入具有強腐蝕性的硫酸，當(dāng)操作不當(dāng)，就會引起灼傷；加酸會令管道腐蝕，易發(fā)起管道穿孔。所以，許多工業(yè)部門對加酸處理都非常謹慎。

（3）投加阻垢劑法。投加阻垢劑是防止鹽類結(jié)垢的主要方法。同時在高濃縮倍率運行條件下，還應(yīng)使用低磷配方，低磷配方一個方面要求開發(fā)的阻垢緩蝕劑本身含磷量低，另一方面要求循環(huán)水中含磷量低，才能符合污水環(huán)保排放的標準。目前，國內(nèi)新型的阻垢劑的研制和應(yīng)用取得了巨大的進步，有機磷酸鹽、低分子量聚羧酸羥基類阻垢劑，以及天冬氨酸鈉鹽（PASP）等都得到廣泛使用，含AMPS基團的三元、四元共聚物、PBTCA、HPAA、DTPMP等應(yīng)在配方中得到應(yīng)用。而聚丙烯酸、HEDP、ATMP、EDTMP等應(yīng)被取代。

（4）腐蝕的控制。除了向循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中加入化學(xué)藥劑，工業(yè)生產(chǎn)部門還可以在金屬設(shè)備的表面形成防腐蝕涂層，令金屬與循環(huán)水隔離，避免腐蝕。除此之外，還能實行電極保護法，在設(shè)備外加電流的作用下使在陰極的設(shè)備處于較穩(wěn)定狀態(tài)從而受到保護，這種方法叫外加電流的陰極保護法。

4 微生物及其控制

4.1 氧化性殺生劑

作為最早使用的控制微生物的藥劑，其中使用最為廣泛的氯氣和次氯酸鹽，它們對水中的微生物有優(yōu)良的殺滅微生物和抑制微生物作用。但是它們的殺生作用受水的pH值影響較大，其殺生效率隨著pH值的升高而降低。同時ClO-會與B30銅管中的鎳反應(yīng)，使B30銅管產(chǎn)生腐蝕，因此循環(huán)水在較高pH值的情況下，一般不使用Cl2及次氯酸鹽。因為氯在循環(huán)水中容易散失，不能持續(xù)殺菌，所以取而代之的是二氧化氯。ClO2不但具有適宜的pH，抑制微生物的能力比Cl2強，同時還具有剝離性能。近幾年，ClO2在循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用越來越多，其生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。

4.2 非氧化性殺生劑

主要有氯酚類、丙烯醛、而流氰基甲烷、硫酸銅等，除此之外還含有季銨鹽類表面活性劑，可令細菌、真菌、藻類生物的半透膜被破壞引起細胞內(nèi)代謝物質(zhì)和輔酶泄漏從而達到抑菌作用。

目前，工業(yè)生產(chǎn)部門通常采取非氧化型和氧化型藥劑聯(lián)合使用的措施。

5 預(yù)期效果

通過以上的改進措施，工業(yè)生產(chǎn)部門能夠在循環(huán)冷卻水設(shè)備中提高的效率，對于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備有更好的防護。更好的控制了設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)的設(shè)備老化、腐蝕等不利因素，降低工廠在設(shè)備維修的巨大支出。

6 結(jié)束語

我國的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相對于國外來說還是比較落后，在化學(xué)藥劑的選取方面要深入地研究。我們國家政府在未來幾年內(nèi)也會對該項技術(shù)投入資金，讓更多的中小型企業(yè)受惠。因此，對于循環(huán)冷卻水的處理這方面的研究有著巨大的市場前景，是解決工業(yè)生產(chǎn)部門生產(chǎn)成本高等問題的有效途徑。

[1]唐玉斌.《水污染控制工程》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2009.

[2]李松田.李長浩.《循環(huán)冷卻水新工藝研究》.2006.3.

[3]高畢生,俞建德.《工業(yè)循環(huán)冷水旁流處理工藝及設(shè)備》.2010.4.