臭氧在循环冷却水的应用

臭氧在循环冷却水的应用臭氧在循环冷却水的应用摘要：臭氧是一项处理循环冷却水系统的合适技术，同时对军团病的预防有一定的益处。臭氧技术的新应用需大量的实践，主要目的是探索最佳的应用数据和操作的方法。关键字：臭氧循环冷却水军团病1.冷却塔循环水系统循环冷却水广泛应用于钢铁、能源、化工、轻工、食品等各大工业领域；中央商务楼、商场、宾馆、文化设施的中央空调。据不完全统计资料表明全国工业用冷却水用量占全部工业用水的80%以上，取水量占40%，是我国水资源最大的用户之一。冷却水是通过蒸发实现热交换来达到降低水温，可供循环使用。冷却温差一般为2～5℃，温差要求越大，水的蒸发量就越多，需大量补充水，参见下表。例如在循环流量为1000GPM的系统中：冷却塔水温差（℃）每天蒸发水量（吨）每年蒸发水量（吨）5～654．51990010～1110939800我国冷却塔循环水系统在线运行的实际总量，资料上难以统计。2.冷却塔循环水系统本身存在的三大问题2.1结垢循环冷却水系统中管道内外表面结垢的主要成分是钙盐与镁盐，它们的溶解度随温度的增高而降低。当循环冷却水与加热表面接触时，如果温度超过了化合物的溶解度时，这类盐就会沉积在加热表面上。结垢的厚度与热效的关系参见表1。表1结垢的厚度与热效的关系结垢厚度（mm）0．150．30．610．841．22热效损失（%）5．310．821．532．243．02.2生物膜循环冷却水适宜的温度，大量不清洁的空气，以及被太阳直射开放的集水池等诸多条件，均有利于各种微生物的生存与繁殖，图3是生物膜的放大形态。大量的实地实验证明，清洁的换热器管道内外表面是不易形成积垢的，无机物沉淀后的垢质是一种疏松的粉末，很容易被水流冲走。但微生物一旦生成，继而产生生物膜，无机物沉淀与生物膜结合催生的聚合物，将会很难处理。2.3军团菌军团菌是一种菌种的总称，属革兰氏阴性，嗜氧，干状菌，其大小约为2～5×0.3～0.9微米，能随水气、水滴进入人体呼吸道而寄生肺组织细胞内。表2几种微生物细菌的世代期微生物名称世代时间（分钟）蜡状芽孢杆菌18覃状芽孢杆菌28嗜热芽孢杆菌13．8巨大芽孢杆菌32假单胞杆菌9．8嗜酸乳酸菌66～90乳链球菌26小球菌8．5人们一旦被军团菌所感染，一种较轻的军团菌叫“傍帝亚克病”，病人类似重感冒，一般不会转成肺炎，只需对症下药，通常7～10天内可治愈；另一种被称为“嗜肺军团病”，感染潜伏期2～10天，病情发作呈现典型的肺炎病症。1987年北京首次发现军团病以后，我国已将其纳入传染病防治名单。军团菌普遍存在于水环境中，其存活、繁殖的温度条件是20～58℃（最佳35～46℃）。由冷却塔等设备形成的循环冷却水系统是军团菌容易生存、繁殖的场所之一，同时可借助冷却塔冷却风机，将军团菌散布至都市各个角落，对人体产生极大的危害之隐患。3.简述传统处理方法与问题传统处理循环冷却水的方法主要是加入化学药品来抑制微生物生长和结垢，但因水中药品和无机盐随水的蒸发而浓度增加，这样必须排放部分含药和无机盐的冷却水，同时及时补充清洁水。传统处理方法带来的问题：系统用水量增加和大量排水，间接导致水费增加；微生物的抗药性，要求及时地、适时地改变药品；尽管如此，结垢问题、生物膜、军团菌三大问题还是不能彻底解决；前二项，导致系统需要长期操作和维护的费用增加。随着中国GPT的增长，环境保护及其执行法规标准一再提高，直接涉及的有：⑴给水、排水、排污水都须交纳税费，且费用逐步提高；⑵含有化学药品、致病细菌等的循环冷却水（不经过处理的水），不得直接排放。复杂的技术和管理，要求操作人员的从业水平较高。我国的各行业使用循环冷却水是大量的，从中水资源的浪费不少，更可怕的是其中带有致病菌使接触人群处于危险之中。二十一世纪的科学技术水平以及发展，带来较为成熟的水处理技术——臭氧的应用。4.臭氧自然界通常在电闪雷鸣时，会产生大量的臭氧；但极不稳定，易挥发。1783年荷兰人发现了合成臭氧；1840年德国人在实验室生产出臭氧；1906年法国人利用臭氧给水消毒；1937年美国人首先在商业上应用臭氧给大型游泳池消毒。1857年，WernerSiemens发明了通过静电释放而产生臭氧的方法。臭氧的比重较空气重，在循环冷却水中一般存于水的表面（臭氧极易在常温空气中挥发，很少溶解于水）。根据Henny’s定律，臭氧的浓度大一些、臭氧的表面积适当，就可容易地被水溶解。臭氧的寿命一般在空气中存在有4～12小时；在水中有1～30分钟（一般只有20分钟，当处理污水、污物或负荷较大时，只有1～4分钟）。事实是压力、温度、露点、PH值对其寿命都有很大的影响。例如45℃以上，使用臭氧的效果不是很好。臭氧O3是公认的一种强氧化剂、消毒剂。臭氧被正式应用在循环冷却水处理技术上，是1991年的美国。美国能源