工業(yè)冷卻水是目前化工、電力、冶金等企業(yè)的主要用水之一,而且用量較大。在許多企業(yè)中,冷卻水只使用一次后由于微生物的繁殖,就作為廢水排放,這對(duì)企業(yè)本身來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的浪費(fèi),而對(duì)缺水的地區(qū)和單位也是不利的。因此,如何使冷卻水經(jīng)過(guò)處理后再循環(huán)使用,已成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題,也是當(dāng)前解決水資源短缺的最佳對(duì)策之一。
一、微生物的危害
大量微生物在設(shè)備壁上或管道上生長(zhǎng)繁殖,可使水質(zhì)惡化,同時(shí)大幅度增加水流阻力,引起管道堵塞,降低熱交換器的換熱效率,甚至引起設(shè)備的孔蝕,使設(shè)備穿孔,嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
細(xì)菌主要有異養(yǎng)菌、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌等。它們易附在藻類(lèi)上形成軟泥,堵塞管道,降低熱交換率,而且能形成水垢,促進(jìn)電化學(xué)腐蝕過(guò)程和機(jī)械作用引起的腐蝕作用,從而加快腐蝕速度。
真菌主要有曲霉、子囊菌、藻狀菌等,主要在木質(zhì)設(shè)備上生長(zhǎng),使木質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)備腐爛、損壞,也能形成軟泥堵塞設(shè)備,降低換熱效率。
藻類(lèi)在工業(yè)冷卻水中主要有藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、硅藻門(mén)三大類(lèi)。常見(jiàn)的藍(lán)藻類(lèi)有:顫藻、鞘絲藻、席藻、眉藻、項(xiàng)圈藻、念珠藻。綠藻類(lèi)有:小球藻、柵藻、水綿、絲藻、剛毛藻、毛枝藻。硅藻類(lèi)有:陵形藻、舟形藻、針桿藻等。
藻類(lèi)生長(zhǎng)需要陽(yáng)光、水分和空氣、無(wú)機(jī)鹽等主要生態(tài)環(huán)境。我國(guó)目前普遍使用的磷系水穩(wěn)定劑和開(kāi)放式工業(yè)冷卻水系統(tǒng),為 藻類(lèi)的大量繁殖需要的陽(yáng)光、水分、二氧化碳無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)提供了有利的條件。藻類(lèi)的大量繁殖對(duì)工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的危害主要是:
(1)導(dǎo)熱管道、換熱器、濾器、泵及涼水塔布水板、填料等設(shè)備,為其阻塞、增加阻力、降低流速、減少流量、增加水耗量。
(2)為其它微生物的生長(zhǎng)繁殖提供養(yǎng)料。
(3)增加水中溶解氧,促進(jìn)金屬腐蝕速度,也有利于好養(yǎng)菌的生長(zhǎng)。
(4)從外面流入的藻類(lèi)如果附著在熱交換器上,將促進(jìn)以藻類(lèi)作為營(yíng)養(yǎng)的細(xì)菌的繁殖,形成軟泥,降低熱交換效率。
(5)影響產(chǎn)品質(zhì)量等。因此,冷卻水的循環(huán)使用首先要去除微生物的影響,即殺菌滅藻。
二、藻類(lèi)生長(zhǎng)的控制
由于藻類(lèi)生長(zhǎng)主要受PH值,陽(yáng)光、溫度、渾濁度、出水的比例及無(wú)機(jī)鹽成分在水中的濃度因素的影響,綜合湖泊及水庫(kù)水的凈化工藝,控制藻類(lèi)的生長(zhǎng)主要有以下四種方法:
1、營(yíng)養(yǎng)控制法
由于工業(yè)冷卻水多使用磷系水處理劑,加入了許多營(yíng)養(yǎng)鹽,因此,在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)中無(wú)法控制營(yíng)養(yǎng)。
2、生物控制法
通過(guò)投入食植物類(lèi)(如原古動(dòng)物,浮游動(dòng)物和魚(yú)類(lèi))的活動(dòng),控制藻類(lèi)繁殖,對(duì)于湖泊、水庫(kù)這種開(kāi)放式水系統(tǒng),可以使用生物控制法,借助于動(dòng)、植物環(huán)境之間的平衡來(lái)控制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。但對(duì)于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)不適用。
3、物理控制法
通過(guò)遮光和限光,水位控制(降低水位),水底沉積物的去除(挖泥)及猛烈的電荷或超聲波或紫外線(xiàn)輻射等控制藻類(lèi)生長(zhǎng)。
4、化學(xué)控制法
使用滅藻劑、如氯、季銨鹽化合物、有機(jī)酸、銅化合物等。滅藻劑以多種方式殺傷藻類(lèi),如重金屬可穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,破壞維持生命的蛋白質(zhì)基團(tuán);有些表面活性劑可減少細(xì)胞的可透性,破壞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)到達(dá)細(xì)胞的正常流動(dòng)和廢物排出;有的滅藻劑還能抑制細(xì)胞中的酶反應(yīng),或與酶起競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng), 代替正常的代謝物或附于酶上,從而阻止了正常的維持生命的酶反應(yīng)。
三、藻類(lèi)的去除
由于工業(yè)冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)按式系統(tǒng),常常由空氣和水源水帶入藻種,在使用磷系水處理劑這樣一個(gè)營(yíng)養(yǎng)鹽豐富的環(huán)境中很易繁殖, 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)不利影響。對(duì)于藻類(lèi)的去除通常有以下五種方法:
1、沉淀過(guò)濾法
由于藻類(lèi)比重接近于l, 其沉淀速度慢, 需要加絮凝劑進(jìn)行沉淀。
2、微濾機(jī)過(guò)濾法
微濾機(jī)在國(guó)外已廣泛使用, 國(guó)內(nèi)撫順、武漢等地也在使用。濾網(wǎng)網(wǎng)孔國(guó)外采用2Oμm,孔數(shù)每平方厘米2.5萬(wàn)個(gè),平均去除率達(dá)89.3% 。國(guó)內(nèi)制造的濾網(wǎng)網(wǎng)孔每平方厘米1萬(wàn)個(gè),平均去除率為60%左右。
3、氣浮池去除法
適用于去除比重較輕的藻類(lèi)群體, 對(duì)低濁度、高色度的水更為臺(tái)適。蘇州,武漢,昆明等地都采用。氣浮法是近十年來(lái),在我國(guó)才發(fā)展起來(lái)的一種較新的水處理工藝。
4、生物一管式接觸氧化法
這是一種高效、可靠的去除藻類(lèi)的方法。此法首先在日本水廠得到實(shí)際應(yīng)用。
5、高梯度磁分離過(guò)濾法
自七十年代初美國(guó)麻省理工學(xué)院研制的一種高梯度磁分離器以來(lái),磁分離技術(shù)得到迅速發(fā)展。近幾年開(kāi)始應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。