循环冷却水节水减排新技术与工艺

循环冷却水节水减排新技术与工艺
王占军李飞龙董文静
（石家庄绿洁节能科技有限公司）
摘要：新型水质稳定剂使水中的结构离子晶格形态变成球状，具有阻垢、除垢、缓蚀和抑制菌藻生长的作用，实现工业循环冷却水浓缩倍数达10倍以上，工业节水率达到30-50%以上，对发展生态环境保护技术提升工业循环用水和节水减排技术支撑能力具有重要意义，并对推进可持续发展集成技术的综合应用起到示范带动作用。

关键词：循环冷却水零排污高浓缩倍数节水降耗
一、技术背景
中国是个极度缺水的国家，资料显示，我国人口占世界人口总量的22%，而水资源却只有世界8%，我国人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4，位列世界第121位，是联合国认定的水资源紧缺国家。

不仅如此，在全国范围内水资源的分布严重不均，从东北向西南递减，占全国面积1/3的长江以南地区拥有全国4/5的水量，而面积庞大的北方地区只拥有不足1/5的水量。

2012年2月国务院颁发了《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》，其中一个“最”字表明了我国水资源的紧缺程度，同时也表明了中央对于水资源管控的决心。

随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，我国北方地区更是面临严重的水源紧缺状况。

据报道我国人均拥有水量为2400吨，而北方地区的人均拥有水量为240吨。

在城市用水中，工业用水约占总用水量的60～80％，而工业冷却循环水用量占整个工业用水量的70～80％。

然而，有关资料显示我国的工业用水重复利用率平均为40～50％。

耗水量高，重复利用率低，是我国工业系统水资源利用的突出问题。

因此，节约工业冷却水，使有限的水资源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。

随着现代建设的飞速发展，对水资源的需求又是与日俱增。

水,已经成为我国经济和社会发展的宝贵资源。

节约用水已成为党和国家的重要政策。

二、循环冷却水现状及存在问题
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备的结构和材料等多种因素的综合作用，会产生很多问题。

三．水垢的危害
水垢的化学性质十分稳定，不仅会影响热交换率，消耗能源（一毫米厚的水垢能多消耗10％的能源），水垢的导热系数极低,不到金属的百分之一而且过多的水垢会堵塞水管，使水流变小，以致带来安全隐患；对热水工程进行适当的水处理，可以使热效率提高20%-40%左右；设备使用年限提高1-2倍；设备维修率下降20%-30%。

循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，大致有以下几类方法。

（一）药剂法
循环水是工业企业的血液，在循环水中投加阻垢剂，破坏CaCO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的，这也是目前应用最广泛的方式。

目前国内百分之80-90%工业循环水是传统方式;投加传统阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、粘泥剥离剂、消泡剂，还有的加酸等等。

浓缩倍率一般在2-4倍，必须进行排污，否则出现结垢腐蚀，有的企业排污后统一处理然后再回用，但是此办法无疑增加了污水处理的投资与运行成本。

例如（每500m/小时天12000m）末端生化约4000万元，再生水回收75%回水投资2000万，生化加回收运行费用4元/m ，这些传统处理方法不能从根本上解决盐浓缩引起的各种问题，并且投加各种水处理剂的操作系统复杂、药剂费用高，难以提高浓缩倍数、运行管理成本很高。

（二）软化法
1、离子交换树脂法——去除补水中的盐分使循环水不结垢，但是系统的腐蚀率是未处理补水的
腐蚀率的3倍。

设备腐蚀产生铁垢一样会影响生产，并且设备寿命大打折扣，运行成本高且污染环境产生废水，系统大小受限。

2、补水通过反渗膜处理此法投资极大，而且产生一部分高浓盐水而无法处理。

（三）物理法
电磁场、电吸附、微电解、电渗析等方法，投资大、技术不成熟、效果不明显。

四、循环冷却水系统经济运行关键
降低循环水的浊度和总溶解固体，提高浓缩倍数，整体改善循环水质的状况，降低处理费用，最后实现零排放。

节约水资源，从而减少其对环境的污染，进而降低循环水处理成本。

(附图)
五、循环冷却水处理和零排放新技术
根据循环水传统方法的弊端，为有效克服传统工艺的不足，新工艺新技术应包含以下几点；首先药剂应具有优良的除垢阻垢、缓蚀、预膜和抑制菌藻生长的作用；其次是通过合理的系统设计，配备合理的设备后，要基本实现零排污。

（一）新工艺对药剂的要求及其原理：
水体中的钙、镁、硅硫酸盐等可溶性离子及微量金属离子在水循环过程中可以形成特定形貌的晶体并沉积在换热面上而形成结构。

以水中主要结垢成份Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2为例，两种碳酸氢盐形成菱面体状晶体并紧密堆积是造成主要原因。

因此，寻找一种能与钙镁离子生络合固定反应的药剂，使结垢离子晶格异变或不易结晶是防垢的一条可行路径。

研究表明具有特定配位基团的LJ-120药剂可使碳酸钙晶体由菱面体状转变成圆球状（如下图所示），使之不易在热换面上着落结垢。

除了有效防垢外，新的药剂还应具有除垢、缓蚀以及抑制菌藻的能力。

除垢能力是指在正常生产运行中，不用停产，原有设备上的老垢在药剂作用下均会逐渐酥松，随水流动进入沉淀池或旁流分离系统。

这种除垢方式可使老垢在正常运行中悄然除去，免去了化学清洗和更换管线的巨额费用，不产生污水、废水排放，虽时间较长，但无须停产，不耗费电能，真正做到了循环水系统的免维护，为企业带来了良好的经济效益。

而药剂的缓蚀性能得益于极强的预膜，能使阴极得到钝化，还能阻隔空气或水中的氧、二氧化碳、酸根离子和多种腐蚀性物质的侵害腐蚀，从而减少了点蚀和垢下腐蚀。

有效保护循环水管道，其延长几倍的使用寿命。

此外，新的药剂还应在合适的pH范围内工作，研究表明弱碱性环境可有效破坏微生物生存的条件，抑制菌藻生长。

同时，由于药剂可使循环水中多价金属离子被络合，并逐渐转化为不溶性沉淀物，菌藻失去了赖以生存的可溶性微量营养元素。

研究表明，LJ-120药剂在防垢、除垢、缓蚀以及抑制菌藻等方面具有良好的性能。

（二）新工艺对设备的要求及设计
菌藻控制器；
循环水随着夏季温度升高，各种细菌及藻类繁殖盛行，目前绝大部分厂家都是投加化学药剂治理菌藻。

不环保成本高投加繁琐等。

加装菌藻控制器能使百分之九十以上的微生物杀死。

循环水池中污泥处理
新工艺是高倍率运行，循环水浊度极高，水池底部污垢相应增大，随着时间的拉长，水池底部淤泥污垢需要清理，添加一套污泥处理器。

水质净化器
由于新工艺基本不排污，浊度自然增大。

为降低循环水的浊度需安装水质净化装置。

使循环水的浊度符合国家标准。

结束语；
新工艺新技术符合以上功能要求，经多厂家实际运行都达到了预期效果，它解决了循环水三大难题（除垢阻垢缓释），水池内的淤泥得到了清除，循环水得到了净化，微生物得到了控制循环水浓缩倍率大大提高，（循环水10000方浓缩倍率2倍时排污量每小时160立方每小时，浓缩倍率提高到10倍时,排污量18立方每小时）。

节水极为显著，符合国家节水降耗的新政策，大大缓解了我国极度缺水现象。

极大降低了排污量，对生态环境得到了有力的保护，极具推广价值。