循环冷却水处理新工艺

循环冷却水处理新工艺研究

摘要：提出了一种新工艺--前期预膜加臭氧、磁化联合处理。动态模拟试验结果表明，该工艺可同时阻垢、缓蚀、杀菌，又不造成再污染，具有一定的推广价值。

关键字：冷却水水处理预膜臭氧氧化磁化1试验设备和材料1.1主要装置

蒸气发生炉(换热器)；聚氯乙烯材料的冷却塔和贮水池；FZM型不锈钢水泵；LIB型转子流量计；C6-46-3C型排尘风机；0.4T的磁力阻垢器；臭氧发生器。

1.2试验仪器

723分光光度计；DDS型电导率测定仪；pH3-3C型酸度计；HG-3型火焰分光光度计。

1.3试验材料

试验管：Ø10mm×1mm碳钢管，外壁镀铬；

试片：50mm×25mm×2mm，A3钢。2试验方案及结果工艺流程简图见图1。2.1试验方案

试验分A、B两个系统。

A系统：用200mg/L的Na2MoO4进行预膜，同时在贮水池中投加臭氧，保持剩余臭氧浓度为0.03～0.10mg/L，5d后将预膜剂换作冷却水。磁力阻垢器安装在换热器前的管路上。

B系统：用20mg/L的Na2MoO4进行预膜，臭氧投加方式为间歇式，每2d投加一次，每次60min，其它同系统A。

2.2试验结果

2.2.1水质分析

试验过程中每天定时取水样进行常规分析，其中SO42-、Cl-每周做两次分析，结果见表1。试验用水为北京某石化公司生产用水。表1

运行过程水水质分析系统总硬度*（mg//L）总碱度*（mg//L）Ca2+硬度*（mg/L）pH电导率（μs/mm）SO42-（mgg/L）Cl-（mg/LL）K+（mg/L）浓缩倍数**系统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系统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补充水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+浓度计2.2.2污垢热阻测定

本试验的试前准备、开车、正常运转、停车及试后处理均按中石化总公司生产部执行的方法进行，试验过程中及时记录有关数据。污垢热阻测定按文献［3］进行，结果见表2。表2

试验管污垢垢热阻系统试件清洁管热阻R1（m2.K/W）极限污垢热阻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

试验管结垢垢情况系统试件管长（cm）G2（g)G3(g)污垢沉积率mcmm[mg/((cm.月）]A144.95101.2722299.134827.01A245.081102.21113100.0110027.76B345.1597.662695.262030.32B445.00103.41155100.8001132.82表4

试验管腐蚀蚀情况系统试件G2（g)G3(g)腐蚀速率F[mgg/(dm22.d)]A199.235699.13483.73A2100.14188100.011004.84B395.471695.26207.74B4101.27000100.8001110.802.2.3结垢和腐蚀情况

系统运行21d后停车，试验管按GB5776方法进行处理，并按下式计算污垢沉积率和腐蚀速率，结果见表3、表4。mcm=(G2-G3/AT)×30F=[(G1-G3)/AT]×2.4×106式中mcm--污垢月沉积率，mg/(cm2·月)

A--粘附面积，cm2

T--试验时间,d

F--腐蚀速率，mg/(dm2·d)

G1--试验管试前质量，g

G2--试验管除垢前质量，g

G3--试验管除垢后质量，g2.2.4挂片的腐蚀情况

系统开始运行后在两个系统的贮水池中各挂一组试片，此时试片可看作预膜片。在停止加药后再挂一组试片。试验结束后取出处理，计算腐蚀速率，结果见表5。表5

挂片的腐蚀蚀情况系统试片预膜情况试验周期（h）初重(g)试后重（g）腐蚀速率F[mgg/(dm22.d）]A1预膜49523.312721.27824.14A2预膜49521.155621.13204.18A3不预膜31020.981320.95936.04A4不预膜31020.791320.77165.41B5预膜49520.582720.500313.37B6预膜49519.948419.863414.453讨论①按照中国石化总公司执行的标准［3］对试验结果进行评价，A系统试验管和预膜试片的腐蚀速率均达到“好”等级，未预膜试片处于“好”的等级。B系统试验管腐蚀速率达到“好”的等级，预膜试片在“可以允许”范围，所以本试验方案对腐蚀的控制是成功的。A系统比B系统缓蚀率更高，原因在于A系统预膜剂浓度更高，且连续投加臭氧，A系统未预膜片腐蚀速率比B系统更低也证实了这一点。

②两个系统由于采用臭氧杀菌，所以管路比较清洁，生物污垢减少(可从流量计观察)，而A系统由于连续投加臭氧，几乎不产生生物粘泥。这说明臭氧有效地控制了微生物繁殖，大幅度减少了粘附和垢下腐蚀作用。

③两个系统极限污垢热阻均达到"好"的等级，说明磁化作用使得垢层疏松，传热效率降低幅度较小。与以前所做空白试验[4]相比，阻垢率为70%～80%。粘附速率接近允许值，偏高的原因之一是计算时未扣除膜层的质量，另外水的硬度、离子强度、磁场强度等会影响磁化效果。据称水的硬度大于350mg/L时处理效果稍差[5]。4推荐工艺预膜是为了防腐，磁化的主要作用是防垢，而臭氧的杀菌作用最出色，三者可以发挥协同作用。本工艺将三者结合起来，为循环冷却水处理探索了一条新的途径，而且基本上是一种“绿色”工艺。其特点是：①同时杀菌、缓蚀、阻垢，处理效果好；②排污无污染，符合环保要求，社会效益好；③一次投资，长期受益，经济效益好。

根据A、B两个系统的试验结果，建议在试验水质条件下，预膜剂浓度20mg/L，磁感应强度不小于0.4T，臭氧采用连续投加为好，为节能也可间歇投加，使其主要发挥杀菌作用。剩余臭氧浓度约0.05mg/L，其它参数：浓缩倍数3.0左右，流量Q=180L/h,Re>4000，换热器热负荷q≤17.5W/m2，循环比1/4～1/5。实际应用时，尚需根据具体情况确定运行参数。参考文献1陈昭威磁场处理水的机理探讨物理，1992；21(2)：109

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