探析水处理方案在采暖循环水系统中的设计

来源:用户上传      作者:

　　摘要：对采暖循环水系统中存在的结垢、腐蚀、堵塞等主要问题，采用钠离子交换器和多功能电子水处理器两者结合的方式从根源上进行解决，并对产生的废液进行再利用。
　　关键词：钠离子交换器、多功能电子水处理器、防腐、防垢、废液再利用
　　
　　一、水处理应用于采暖循环水系统的必要性
　　采暖循环水系统存在的主要问题是换热设备的结垢影响换热效率；系统管网的腐蚀以及腐蚀造成的水质二次污染，管网末端散热器铁垢沉积、堵塞，影响散热的问题。另外，采暖循环水在封闭的系统中运行，运行温度为95℃～75℃。由于系统长期在高温环境下运行，系统管网、设备腐蚀情况比较严重。造成系统中杂质不断增多，水的色度、浊度不断提高。如果系统中配备的过滤装置不尽合理，将无法去除悬浮于水中的铁锈等杂质。随着系统的运行，水质中的杂质就会在水流速度较慢的装置内沉积下来，导致管网堵塞。使系统运行工况恶化，严重影响到锅炉、换热设备、水泵、管道、阀门及整个供暖系统的能源效率、安全性和使用寿命，也严重阻碍新型节能型散热器、散热器恒温控制阀和机械式分户热表的推广应用。为了适应城镇供热体制改革的需要，必须改变上述落后的状态。这就需要设计一套确实有效的水处理方案。
　　二、单纯安装钠离子交换器的局限性
　　目前在采暖循环水系统的水处理中，通常采用软化水方式，即在补水系统中单纯安装钠离子交换器，将水质软化后注入循环系统。但这种方案存在很大的隐患，现详述如下：
　　（一）软化水只能解决采暖循环系统中换热设备结垢的问题，而无法解决系统的腐蚀问题和管网的堵塞问题。相反，软化水还会加剧管网的腐蚀，加速采暖循环水运行工况的进一步恶化。经验表明：使用软化水做补水两年后水系统即开始有泄漏，腐蚀逐年加重，造成供热管网跑、冒、滴、漏现象严重。1992年英国集中供热水处理总则中就明确：民用住宅热水集中供热系统水处理实施法规（British Standard ― BS7593:1992）总则中规定：“在任何一个集中供暖系统中都不应该使用经过软水器的供水，除非特别地明确表示已经为此添加了腐蚀抑制剂。”
　　（二）单纯安装钠离子交换器满足不了较大系统的初期充水和大量跑水的情况，在这两种情况下为了满足短时间内向管网大量注水的需求，往往是直接向管网注入自来水，这也使其失去了软化除垢的意义。
　　（三）钠离子交换器再生废液导致地下水日益严重的盐污染。
　　在我国仅供热制取软化水，每年有大约2000多万吨的食盐排入地下水，工业蒸汽锅炉为了制取软化水每年需要排放到地下2000多万吨食盐，电厂阴阳离子交换再生废液排到中和池后又形成远大于2000多万吨的食盐。在北京市每制取1立方米钠离子交换软化水，就要排到地下2.5公斤左右的食盐。
　　综上所述，单纯安装钠离子交换器并不能全面解决采暖循环系统存在的问题，也不适宜现代人类日益加强的环保需求。采暖循环系统存在的问题是综合性的，需要进行综合处理。
　　三、水处理方案的再设计
　　针对上述弊病，我建议采用钠离子交换器和多功能电子水处理器两者结合的方式。具体设计如下：
　　（一）采用现已较成熟的在补水系统中安装钠离子交换器来满足平时的补水除垢需求，并对其产生的废水进行再利用。
　　钠离子交换器再生废液占生产软化水总量的5％－ 10％左右，人工操作的软水器所产生的废水则更多。从环保和节约用水的角度出发，将软水器的废水再利用， 是必须的， 而且是可行的。
　　1、废水利用的措施
　　（1）树脂软水器正洗废水的性质：从钠离子树脂软水器的工作原理得知， 再生溶液 NaCl与失效钠离子树脂进行置换后，软水器内的水中主要含有大量的氯离子，钙和镁离子。在进行正洗工作时，开始从软水器内冲出来的氯根含量在 1000mg/l 左右， 它和钙、镁离子形成 CaCl2、MgCl2。正洗终结的标准是出水硬度≤0.03mol/l，即达到锅炉的水质标准。由此可见，由含有 CaCl2、MgCl2 成分和软水合成的正洗废水其硬度优于自来水。
　　（2）水浴除尘器循环水的性质：煤在炉膛内燃烧后产生的烟气中，主要含有SO 2成分，与烟气、水浴除尘器中的水相互混合后，从水浴除尘器排出的水即成为煤灰和烟气混合的灰水。烟气中原有的 SO 2 与水中的氧分子结合构成 S2O 3 溶液混合在水浴除尘器排水中呈弱酸性。由于水浴除尘器的循环水量在运行中不断消耗， 需要经常补充自来水。
　　（3）措施：通过以上分析，将正洗废水引入水浴除尘器的循环水池得到再生利用，经济上合算，技术上可行。
　　2、效果
　　（1）改善水浴除尘器的循环水沉淀池中的水。由于水中含有较多 S2O3 成分，现将软水器的正洗废水引入后，有效地改善了除尘器循环水的酸性。
　　（2）节约自来水。将正洗废水引入沉淀池后，代替了补充消耗的自来水， 每年可节约9000ｍ3 左右的自来水（按2台60吨锅炉），按本地水价 4元／ｍ3 计算，每年可节约36000元。
　　3、建议
　　 由于正洗废水的水质性质（硬度）优于自来水，除上述利用范围之外， 还可有下列用途：
　　（1）用于树脂软水器的反洗。需要设置反洗水箱和管道系统，投资 5000－7000 元 即可实现，对于大中型锅炉房比较合算，对于自来水年耗量在 2000ｍ3 左右的锅炉房 2－3年收回成本。
　　（2）可将树脂软水器的全部废水（正、反洗）收集，用于锅炉的风机、水泵、出渣系统等的冷却，提高水的重复使用率，达到节水的目的。
　　（二）在系统总管安装防腐除垢专用设备多功能电子水处理器，从根源上缓解系统腐蚀。多功能电子水处理器还可以满足较大系统的初期充水和大量跑水的情况，同时避免发生系统的水力失调和热离失调的现象。
　　1、除垢原理：水垢形成的主要原因是水中含有钙、镁等碳酸盐类、受热后溶解度降低， Ca2+、Mg2+等阳离子与CO32-等阴离子结合形成CaCO3、MgCO3分子，多个CaCO3、MgCO3分子通过分子间力结合在一起沉淀、吸附在用水器壁上形成水垢。在实际运行工况下，各用水系统形成的水垢，均为复合垢 （硬度垢和污垢的混合物）。多功能电子水处理器的设计原理就是通过控制“硬度垢和污垢"两个方面综合起来解决复合水垢问题。射频发生器产生的高效电能通过射频转换器、换能器，转换为被处理介质―水分子的内能，水的活性大大提高，渗透力、携带力增强，来达到除垢防垢的目的。其与化学投药（阻垢防垢剂、软化水装置）等方法相比具有以下优点：绿色纯物理法处理，不改变水的化学成份，不污染环境。管理简单，无需专职人员；容许的浓缩倍数高，可以减少排污量；一次性投资仅相当于化学投药二至三年的费用，使用寿命长达15年。
　　2、灭菌原理：水中菌藻类微生物的主体是细胞，这种微生物的基本结构是外层为细胞膜、中层是细胞质，核心是细胞核（DNA）。传统杀菌灭藻的方法如：液氯、漂白粉、臭氧等，原理上均是采用氧化方式，利用化学物质的强氧化作用，直接破坏细胞膜，达到杀菌的目的。多功能电子水处理器是利用高能电磁场中的高频电磁波、电场微电流、活性水分子中的电子都对菌藻类微生物有较强杀灭力，破裂其细胞壁，并直接破坏其赖以生存的酶系统，从而阻止菌、藻类微生物吸收葡萄糖，停止其新陈代谢，使其死亡，达到杀灭去除目的。多功能电子水处理器与传统的杀菌灭藻方法（漂白粉、臭氧、液氯）相比的优点为：机电一体化设计，安装方便，操作简单，运行费用极低，对水质无二次污染，寿命可达15年等诸多优点。
　　3、防腐原理：用水系统管网金属器壁的腐蚀，从原理上讲是“微电池效应"的电化学腐蚀。多功能电子水处理器的工作原理就是利用物理方法在不改变水的生化属性的前提上，通过电能的转换，来削弱、抑制这种“微电池效应"的电化学腐蚀，达到控制、缓解金属在水中腐蚀的目的。其一，经过多功能电子水处理器处理过的水，电导率显著下降，这就使微电池效应“形成的必要条件大大降低；其二，经过多功能电子水处理器处理过的水，活性大大提高，活性水分子会在金属器壁上形成动态的负电荷富态层，也会逐渐削弱抑制电化学腐蚀，使其腐蚀产物Fe2O3，转换为稳定的Fe3O4，达到以锈制锈，从根本上控制腐蚀的目的。多功能电子水处理器与化学投药（防腐缓蚀剂）相比：绿色纯物理法处理，不改变水的化学成分，不污染环境。机电一体化设计，安装方便，操作简单，运行费用极低，对水质无二次污染，寿命可达15年等诸多优点。特别是用水系统管网出现腐蚀，而引发二次污染“黄锈水"时，采用“多功能电子水处理器"是最佳选择，是控制各用水系统管网腐蚀的有效设备。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-600540.htm