循環(huán)冷卻水處理新工藝

循環(huán)冷卻水處理新工藝研究

摘要：提出了一種新工藝--前期預(yù)膜加臭氧、磁化聯(lián)合處理。動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝可同時(shí)阻垢、緩蝕、殺菌，又不造成再污染，具有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵字：冷卻水水處理預(yù)膜臭氧氧化磁化1試驗(yàn)設(shè)備和材料1.1主要裝置

蒸氣發(fā)生爐(換熱器)；聚氯乙烯材料的冷卻塔和貯水池；FZM型不銹鋼水泵；LIB型轉(zhuǎn)子流量計(jì)；C6-46-3C型排塵風(fēng)機(jī)；0.4T的磁力阻垢器；臭氧發(fā)生器。

1.2試驗(yàn)儀器

723分光光度計(jì)；DDS型電導(dǎo)率測(cè)定儀；pH3-3C型酸度計(jì)；HG-3型火焰分光光度計(jì)。

1.3試驗(yàn)材料

試驗(yàn)管：?10mm×1mm碳鋼管，外壁鍍鉻；

試片：50mm×25mm×2mm，A3鋼。2試驗(yàn)方案及結(jié)果工藝流程簡圖見圖1。2.1試驗(yàn)方案

試驗(yàn)分A、B兩個(gè)系統(tǒng)。

A系統(tǒng)：用200mg/L的Na2MoO4進(jìn)行預(yù)膜，同時(shí)在貯水池中投加臭氧，保持剩余臭氧濃度為0.03～0.10mg/L，5d后將預(yù)膜劑換作冷卻水。磁力阻垢器安裝在換熱器前的管路上。

B系統(tǒng)：用20mg/L的Na2MoO4進(jìn)行預(yù)膜，臭氧投加方式為間歇式，每2d投加一次，每次60min，其它同系統(tǒng)A。

2.2試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1水質(zhì)分析

試驗(yàn)過程中每天定時(shí)取水樣進(jìn)行常規(guī)分析，其中SO42-、Cl-每周做兩次分析，結(jié)果見表1。試驗(yàn)用水為北京某石化公司生產(chǎn)用水。表1

運(yùn)行過程水水質(zhì)分析系統(tǒng)總硬度*（mg//L）總堿度*（mg//L）Ca2+硬度*（mg/L）pH電導(dǎo)率（μs/mm）SO42-（mgg/L）Cl-（mg/LL）K+（mg/L）濃縮倍數(shù)**系統(tǒng)A209.24～4428.366126.89～3336.244107.67～2212.9778.44～8.778330～1450060.20～1555.2315.03～1110.183.6～7.21.7～3.4系統(tǒng)B170.69～4429.155106.17～1152.78896.01～1778.798.35～8.770245～1100040.75～1550.7316.50～1005.633.4～7.21.6～3.4補(bǔ)充水159.89～3309.922182.86～2295.211138.68～2231.5447.66～7.880415～80034.07～688.1515.70～599.312.1～2.2注*以CaCO3

***以K+濃度計(jì)2.2.2污垢熱阻測(cè)定

本試驗(yàn)的試前準(zhǔn)備、開車、正常運(yùn)轉(zhuǎn)、停車及試后處理均按中石化總公司生產(chǎn)部執(zhí)行的方法進(jìn)行，試驗(yàn)過程中及時(shí)記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。污垢熱阻測(cè)定按文獻(xiàn)［3］進(jìn)行，結(jié)果見表2。表2

試驗(yàn)管污垢垢熱阻系統(tǒng)試件清潔管熱阻R1（m2.K/W）極限污垢熱阻R22A12.63×10--41.11×10--4A22.86×10--41.12×10--4B32.74×10--41.12×10--4B42.76×10--41.12×10--4表3

試驗(yàn)管結(jié)垢垢情況系統(tǒng)試件管長（cm）G2（g)G3(g)污垢沉積率mcmm[mg/((cm.月）]A144.95101.2722299.134827.01A245.081102.21113100.0110027.76B345.1597.662695.262030.32B445.00103.41155100.8001132.82表4

試驗(yàn)管腐蝕蝕情況系統(tǒng)試件G2（g)G3(g)腐蝕速率F[mgg/(dm22.d)]A199.235699.13483.73A2100.14188100.011004.84B395.471695.26207.74B4101.27000100.8001110.802.2.3結(jié)垢和腐蝕情況

系統(tǒng)運(yùn)行21d后停車，試驗(yàn)管按GB5776方法進(jìn)行處理，并按下式計(jì)算污垢沉積率和腐蝕速率，結(jié)果見表3、表4。mcm=(G2-G3/AT)×30F=[(G1-G3)/AT]×2.4×106式中mcm--污垢月沉積率，mg/(cm2·月)

A--粘附面積，cm2

T--試驗(yàn)時(shí)間,d

F--腐蝕速率，mg/(dm2·d)

G1--試驗(yàn)管試前質(zhì)量，g

G2--試驗(yàn)管除垢前質(zhì)量，g

G3--試驗(yàn)管除垢后質(zhì)量，g2.2.4掛片的腐蝕情況

系統(tǒng)開始運(yùn)行后在兩個(gè)系統(tǒng)的貯水池中各掛一組試片，此時(shí)試片可看作預(yù)膜片。在停止加藥后再掛一組試片。試驗(yàn)結(jié)束后取出處理，計(jì)算腐蝕速率，結(jié)果見表5。表5

掛片的腐蝕蝕情況系統(tǒng)試片預(yù)膜情況試驗(yàn)周期（h）初重(g)試后重（g）腐蝕速率F[mgg/(dm22.d）]A1預(yù)膜49523.312721.27824.14A2預(yù)膜49521.155621.13204.18A3不預(yù)膜31020.981320.95936.04A4不預(yù)膜31020.791320.77165.41B5預(yù)膜49520.582720.500313.37B6預(yù)膜49519.948419.863414.453討論①按照中國石化總公司執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)［3］對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，A系統(tǒng)試驗(yàn)管和預(yù)膜試片的腐蝕速率均達(dá)到“好”等級(jí)，未預(yù)膜試片處于“好”的等級(jí)。B系統(tǒng)試驗(yàn)管腐蝕速率達(dá)到“好”的等級(jí)，預(yù)膜試片在“可以允許”范圍，所以本試驗(yàn)方案對(duì)腐蝕的控制是成功的。A系統(tǒng)比B系統(tǒng)緩蝕率更高，原因在于A系統(tǒng)預(yù)膜劑濃度更高，且連續(xù)投加臭氧，A系統(tǒng)未預(yù)膜片腐蝕速率比B系統(tǒng)更低也證實(shí)了這一點(diǎn)。

②兩個(gè)系統(tǒng)由于采用臭氧殺菌，所以管路比較清潔，生物污垢減少(可從流量計(jì)觀察)，而A系統(tǒng)由于連續(xù)投加臭氧，幾乎不產(chǎn)生生物粘泥。這說明臭氧有效地控制了微生物繁殖，大幅度減少了粘附和垢下腐蝕作用。

③兩個(gè)系統(tǒng)極限污垢熱阻均達(dá)到"好"的等級(jí)，說明磁化作用使得垢層疏松，傳熱效率降低幅度較小。與以前所做空白試驗(yàn)[4]相比，阻垢率為70%～80%。粘附速率接近允許值，偏高的原因之一是計(jì)算時(shí)未扣除膜層的質(zhì)量，另外水的硬度、離子強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等會(huì)影響磁化效果。據(jù)稱水的硬度大于350mg/L時(shí)處理效果稍差[5]。4推薦工藝預(yù)膜是為了防腐，磁化的主要作用是防垢，而臭氧的殺菌作用最出色，三者可以發(fā)揮協(xié)同作用。本工藝將三者結(jié)合起來，為循環(huán)冷卻水處理探索了一條新的途徑，而且基本上是一種“綠色”工藝。其特點(diǎn)是：①同時(shí)殺菌、緩蝕、阻垢，處理效果好；②排污無污染，符合環(huán)保要求，社會(huì)效益好；③一次投資，長期受益，經(jīng)濟(jì)效益好。

根據(jù)A、B兩個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果，建議在試驗(yàn)水質(zhì)條件下，預(yù)膜劑濃度20mg/L，磁感應(yīng)強(qiáng)度不小于0.4T，臭氧采用連續(xù)投加為好，為節(jié)能也可間歇投加，使其主要發(fā)揮殺菌作用。剩余臭氧濃度約0.05mg/L，其它參數(shù)：濃縮倍數(shù)3.0左右，流量Q=180L/h,Re>4000，換熱器熱負(fù)荷q≤17.5W/m2，循環(huán)比1/4～1/5。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，尚需根據(jù)具體情況確定運(yùn)行參數(shù)。參考文獻(xiàn)1陳昭威磁場(chǎng)處理水的機(jī)理探討物理，1992；21(2)：109

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