循環水處理系統技術案例以江蘇某模具企業為例,該企業循環水系統未曾做過循環水處理,也未安裝循環水加藥設備。循環水系統運行2年后,在進行設備檢修時,發現有結垢現象。結垢明顯的多為換熱器設備。除換熱器設備,Y型過濾器也有結垢脫落物。該系統在未達到全年滿負載的情況下,就出現明顯結垢情況,這種趨勢的形成是比較迅速的。如不加以控制,將嚴重影響設備的換熱效率,進而影響設備的正常運轉。如不加以控制,將明顯的增加能耗,進而增加無效的生產成本。
1.分析意見
現系統結垢形成的原因:冷卻塔給水降溫的原理主要是通過蒸發,長時間的蒸發會讓冷卻水的濃縮倍數增高,高濃縮倍數意味著水中的鹽類物質會增加并且析出。隨著水中鹽類物質的增加,結垢日漸嚴重。一般情況下我們會將濃縮倍數控制在3-4倍之間,也就是電導率控制在1200左右。根據我們實驗室所測得數據,現系統的水質濃縮倍數較高。(5-6倍)
控制結垢形成的方法:
1.安裝循環水加藥設備。加藥設備有自動排污功能,此功能將會維持濃縮倍數在一個合理的范圍內,鹽類物質將會極大的被排除。加藥設備可以進行自動加藥,避免人工加藥的無規律性、不準確性。現我司已經有,可檢測水質內藥劑濃度,可進行遠程在線監測功能的加藥設備,設備在應用后得到客戶的好評。
2.定期進行水質檢測、加藥設備點檢、冷卻塔及換熱設備的查看,以此來確保我們所做循環水水質的穩定。雖然在我們的系統中已經安裝加藥設備,但是人工的服務是不能被取代的。向基本的工作,往藥桶里加藥,夏季到來塔內微生物的滋生問題,塔內沉積物清除的問題,換熱設備的換熱效率情況等這些需要我們技術人員進行定期服務。
2.冷卻水系統的常見問題
2.1腐蝕
碳鋼材質與水中的氧氣作用而發生電化學腐蝕,其反應如下:
陽極區Fe=Fe2++2e-陰極區02+2H20+4e=40H-
水中Fe2++20H-=Fe(OH)2Fe(OH)2=Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
這些反應,促使微電池中陽極區的金屬不斷溶解而被腐蝕。
循環水在濃縮過程中,鹽類濃度增加,Cl-和SO42-離子濃度較高時,會使金屬表面保護膜的防腐性能降低。尤其是Cl-的離子半徑小、穿透性強,容易破壞金屬表面的保護膜增加其腐蝕反應的陽極過程速度,引起金屬的局部腐蝕。
水中微生物的滋生也會產生細菌性腐蝕,如還原菌、鐵細菌等。其它引起腐蝕的影響因素有:pH值、溶解的氣體、溫度、流速等。
2.2結垢及沉積
在循環冷卻水系統中,重碳酸鹽濃度達到飽和狀態,經過換熱器傳熱表面使水溫升高時,水中鹽份溶解平衡遭到破壞,發生下列反應:
Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O
生成的CaCO3水垢沉積在換熱器的傳熱表面,形成一層硬垢,導熱性能很差,嚴重影響換熱效率。
碳酸鈣屬微溶性鹽,溶解度隨溫度的升高而降低,因此很容易達到過飽和狀態,從水中結晶析出。當循環水流速比較小或換熱面比較相糙時,這些結晶沉淀物容易沉積在傳熱表面上。
2.3微生物影響
循環水的溫度、鹽份、pH值、溶解氧等適合微生物生長,若未能得到有效控制,微生物不斷滋生,并分泌出大量粘液,將水中不溶性雜質粘結在一起,產生粘泥附著于設備和管道的內表面,阻礙水的流動和系統熱交換,且在粘泥沉積地方往往會造成沉積物下腐蝕。
在循環水系統中產生的最主要問題是影響傳熱,碳鋼導熱系數為46.4~69.6W/(m?K),而污垢導熱系數為0.11~0.58W/(m?K),它是導致換熱效果不好的主要原因。
3.水處理技術方案
循環冷卻水系統在日常運行過程中會出現三大問題:微生物滋生、換熱器結垢和系統腐蝕。微生物的滋生以及換熱器表面結垢,大大降低設備的換熱效率。為使系統更好的運行和提高設備的換熱效率,需對循環水系統進行清洗預膜處理,配合日常保養來避免結垢和減緩腐蝕。
針對現場情況,方案設計思路為:除污垢處理→預膜處理→正常維保。
3.1化學清洗(優先考慮)
目的:針對現場情況,進行全系統的化學清洗,以清除系統中的污垢和腐蝕產物,利于后期的預膜處理。清洗時根據系統材質選用適當的清洗劑,以減免對系統金屬材質的腐蝕。預膜時投加分散劑,以分散清洗下來的銹、垢等,防止二次沉淀。
操作方法:
(1)啟動系統循環水泵,用清水盡可能的沖洗掉系統中的浮銹、脫落的藻類及腐蝕產物等疏松的污垢,以節約用清洗藥劑量,降低清洗成本,為下一步的化學清洗做準備;
(2)按系統的保有水量在系統中一次性投加CM1010循環水系統清洗劑,運行24-36h。
(3)污垢、浮銹清洗結束后,停泵排水清池或者進行邊排邊補降低水的濁度;
(4)確認循環水濁度小于20NTU;
3.2預膜處理
目的:在清洗后活化的金屬表面,預先生成一層保護膜,以更好地發揮阻垢緩蝕劑的效能。
操作方法:
(1)按保有水量向系統中一次性投加CM1030高效預膜劑,循環24-48h,進行排污換水工作;
(2)系統水置換徹底后,轉入正常處理。
備注:清洗預膜過程監測與效果檢測
3.3正常維保(緩蝕阻垢處理)
目的:在系統有熱負荷的情況下,為保證系統長期穩定運行,加入緩蝕阻垢劑,以有效解決系統的結垢、腐蝕等問題。
操作方法:通過自動控制設備,在線檢測系統,連續均勻的投加緩蝕阻垢劑,通過控制時間來調節藥劑的投加量;
緩蝕阻垢劑(開放式系統):
針對開式循環冷卻水系統,采用復合型水處理藥劑CM7010-冷卻水系統緩蝕阻垢劑,投加方式為連續性投加。此藥劑具有耐高溫,協同增效作用,化學穩定性強,具有良好的阻垢緩蝕效果。主要用于敞開式軟水循環冷卻水系統,適用于化工、鋼鐵、工業制造、食品加工等行業的軟水循環冷卻水系統。
3.4正常維保(殺菌處理)
目的:由于循環水的條件較適合菌藻類生長,長期運行時系統容易滋生菌藻及黏泥。菌藻的繁殖與黏泥的產生,會給系統帶來換熱效果下降、堵塞管道、加劇金屬的腐蝕等問題,因此必須強化殺菌措施。
殺菌劑:
本品是針對循環冷卻水系統極易滋生菌藻的特點而設計的殺生劑配方,分為CM4011-高效氧化性殺菌劑和CM4020-高效非氧化性殺菌劑兩種殺菌劑。具有低毒、高效、廣譜等特點,兼備優良的粘泥剝離和抑制菌藻繁殖的效果。氧化型和非氧化型兩種殺菌劑交替投加,削弱微生物的耐藥性,對產生抗生性的微生物以及菌藻同樣具有殺滅作用。配合CM4010-高效殺菌滅藻劑,專門消滅冷卻塔青苔及系統微生物,三種殺菌劑的投加方式均為沖擊性投加。
此方案是特別針對冷卻水系統采用的一種復合型技術方案。它兼顧了冷卻水和冷凍水可能出現的各種問題,在許多客戶使用中取得了非常良好的效果。
水處理的目的是使水處理系統不結垢、減緩腐蝕,保證水系統的換熱器保持高換熱效率,延長設備、管路的使用壽命。
我們的水處理方案首先考慮了系統的結垢和腐蝕問題,同時兼顧了系統常常遇到的泥沙、可能的油品泄漏,微生物粘泥和青苔問題,在有效解決以上問題的同時我們考慮到了環保節水和成本控制。
4. 水質異常情況處理
系統 | 項目 | 異常 | 原因及解決辦法 |
開式系統 | pH值 | >9.0 | 濃縮倍數過高,檢查排污電磁閥是否故障。可通過增加排污水量來調節; |
<7.5 | 檢查水系統是否有泄漏或者物料泄漏進水系統;是否有酸性水注入系統,并調節PH或增加藥劑量; | ||
濁度 | >20 | 補充水濁度發生變化,殺菌劑剝離作用引起濁度升高,環境因素影響,增加排污量或系統加裝過濾器; | |
電導率 | >2000 | 濃縮倍數過高,檢查排污電磁閥是否故障,可通過增加排污水量來調節; | |
<1500 | 濃縮倍數降低,檢查系統是否有泄漏; | ||
總硬度 | >500 | 濃縮倍數過高,補充水質發生變化,可適當增加排污水量; | |
閉式系統 | pH值 | >10.5 | 調節pH; |
<9.0 | 調節pH或增加藥劑量; | ||
電導率 | >2500 | 是否有物料泄漏進水系統; | |
<1500 | 系統有泄漏,進行排查,完成后補充藥劑; | ||
濁度 | >20.0 | 補充水濁度發生變化,殺菌劑剝離作用引起濁度升高,環境因素影響,增加排污量或系統加裝過濾器; | |
總硬度 | >500 | 濃縮倍數過高,補充水質發生變化,可適當增加排污水量; |
5. 工作報告頻率
報告類型 | 報告內容及事項 | 周期 |
現場水質分析報告 | 現場水質分析結果及整體處理效果評述 | 2次/月 |
季度實驗室報告 | 實驗室水質分析報告及效果評述 | 1次/季度 |
年度工作報告 | 年度水處理工作報告 | 1次/年 |
6. 安全與環保
6.1檢查監督
? 所有施工工具在使用前都必須由使用人員檢查
? 所有用電設施在使用前都必須由使用人員檢查
? 所有個人防護用品,如安全帶、呼吸器在使用前都必須由使用人員檢查
? 安全員負責現場安全巡回檢查,發現安全隱患,糾正不安全因素
6.2基本安全規定
? 施工現場人員任何時候都必須穿戴安全帽、安全眼鏡,安全鞋,進入潔凈區應按潔凈區著裝要求著裝
? 超過1.8米即屬于高空作業,作業人員必須系安全帶,防止跌落傷害
6.3物品存放
? 現場的二次容器保護
? 區域化學品存放標示
? 文控文件的存放
7.技術服務項目
良好的專業技術服務是水處理方案成功的關鍵,安峰公司配有經專業培訓的技術服務工程師和精確的分析、檢測儀器。