高能离子水处理方案——DESEN水处理系统叶志钊叶歆蓓江沛芸.docx

高能离子水处理方案一一DESEN水处理系统叶志钊，叶歆蓿，江沛芸1概述当人类进入20世纪最后的10年，可持续发展战略呼之欲出，人与自然的关系也从控制、改造转变为协调、共生。因此，我们必须考虑水的自然属性、经济属性与社会属性。国际上，特别是欧美等发达国家早已提出并采用了水的生态循环概念，以水的可持续性发展为宗旨，综合考虑水生态环境和重点突出水的再生循环利用。就全球发展战略而言，21世纪是将可持续发展战略走向实施的世纪。中国在实施可持续发展战略中，水的可持续发展已处于十分重要的地位,“水是人类生存的生命线，是经济发展和社会进步的生命线”。国务院总理温家宝2007年7月11日主持召开国务院常务会议，研究部署当前节能减排工作，讨论并原则通过中华人民共和国科学技术进步法（修订草案）。在国务院关于加快发展循环经济的若干意见（国发200522号）和国民经济和社会发展第十个五年计划水利发展重点专项规划中也均提出环保和充分利用水资源，特别是要重视水的循环利用。DESEN水处理系统作为符合ASHRAE标准，并同时具有环保、高效、节能、安装简便等特点，是目前世界上替代化学水处理方法的卓越水处理系统。1.1 DESEN水处理系统的优势针对冷却循环水进行处理，具有的优势体现在：（1）可以有针对性的为客户的冷却水系统提供解决方案，阻止水垢，控制腐蚀，杀灭细菌和抑制藻类的生长；（2）完全代替目前的化学药剂处理；（3）性能卓越，效果已经得到广大用户的证实；（4）高品质，质量可靠；（5）环保、节能，节水和环保效果明显；（6）为客户带来巨大的经济利益和社会效益；（7）安装简便，可以根据现场的情况采用不同的安装方式；（8）无须人工操作，运行和维护费用低廉。1.2 DENSEN水处理系统工作原理综合了当今世界上处理循环水的最前沿技术，利用氧化还原技术来阻止循环水系统中的硬垢产生，控制腐蚀，杀灭细菌和抑制藻类的生长，完全替代目前化学药剂处理，全面和系统的解决循环水系统中的问题，提高冷却水系统中的热交换效果。水垢控制当水高能离子风吹入水中，水分子的氢键会得到极大的增强，从而水中可溶解的Ca?+、Mg2+和CO：会不断的增多，即使当水温升高时也不会以CaCO3、MgCo3的硬垢形式析出来，达到阻止硬垢的目的。如果能量增进器向水中增进的能量达到一定量时，CaCo3的结晶形式会发生改变，形成一种松软的水垢（文石），可以被水流带走,从而在冷凝器管壁上不会有任何硬垢的生成。腐蚀控制当水高能离子风吹入水中，水中的能量增强，水中的氧原子在获得一定能量情况下，和冷却水系统的钢材氧化产物会以黑色的磁铁层（Fe3O4）形式存在；或者和冷却水中的铜材会以红色的氧化亚铜（Cu2O）的氧化物形式存在。这些Fe3O4和Cu20氧化物都比较稳定、致密，延缓腐蚀过程进一步恶化，从而可以有效的控制器材的进一步腐蚀！微生物控制当水高能离子风吹入水中，冷却水系统中释放一定量的金属离子，或者通过控制水中的氧化还原电位在一定的水平，对冷却水系统中细菌进行灭杀和抑制藻类的生长！2设计基础2.1 方案编制依据(1)工业循环冷却水处理设计规范(GB50050-2007)：(2)地表水环境质量标准(GB3838-2002)；(3)业主提供的相关资料2.2 原则根据业主补充水水质情况，采用的技术先进成熟，处理后水质达标稳定，达到防垢、有效控制腐蚀及控制微生物的目的，运行费用较低，投资经济合理；自动化程度高，运行稳定可靠，总平布置紧凑，节省占地空间。2.3 设计参数2.3.1 系统设计规模及相关参数本次设计的系统循环量为4000m3h,为2台循环量2000nh逆流式机械风冷冷却塔，换热器主要为列管式换热器及聚合釜夹套撒热，换热器材质主要为碳钢、不锈钢，循环冷却水系统概况如下：循环水总量：4000m3h(2000m3h×2)系统保有水总量：4000m3冷却水进出冷却塔温差：4(正常/平均)(MAX：5)冷却水进冷却塔温度：26(正常/平均)(MAX：35)2.3.2 系统水质情况根据业主所提供的补充水为深井水，水质如下：序号项目单位正常/平均最大最小1PH7772电导率Scm80010506503TDSmg/L4总硬度(CaCC)3)mg/L3203803005总碱度(CaCo3)mg/L2202601306氯离子mg/L70105607总铁mg/L8二氧化硅mg/L9总悬浮物NTU10CODmg/L2.3.3 设计运行参数根据业主所提供的补充水水质，补水硬度、碱度均非常高，水质较差。综合考虑以上的因素，DESEN水处理系统暂时设计的运行技术参数如下：序号项目单位参数1PH6.58.02电导率Scm1200-20003TDSmg/L700-12004总硬度(CaCO3)mg/L7005总碱度(CaCO3)mg/L5006氯离子mg/L3007总铁mg/L1.08二氧化硅mg/L1509浊度NTU<1010浓缩倍数1.5-2.511LSI<32.3.4 设计处理目标根据工业循环冷却水处理设计规范(GB50050-2007),设计目标为:序号项目参数备注1水垢控制<3.44×10-4m2KW设备传热面水侧年污垢热阻值2微生物控制异养菌总数<3.44×104m2K3腐蚀控制碳钢设备传热面水侧V0.075mmao铜及不锈钢设备传热面水侧V0.005mma(>3系统设计方案3.1 水质特性及循环冷却水系统概况业主的补充水电导率为800SCrn,总硬度约320mgL,碱度为220mgL,硬度大于碱度，为正硬度水，氯离子含量为70mgL,水质很差。由于补充水水质较差，在浓缩倍数较低的情况下，结垢倾向也严重，在使用DASEN高能离子净化装置后阻垢缓蚀会产生细小颗粒的文石状软垢，此垢不易附着在换热设备上，可随水流带走。系统进出冷却水塔温差为4,循环水的蒸发量较小。系统的换热器形式主要为聚合釜夹套换热及列管式换热器，材质主要为碳钢、不锈钢。根据以上分析，因此本案的的重点是防止设备结垢、延缓腐蚀和杀菌抑藻。本次设计的系统循环量为4000m3ho3.2 处理工艺选择3.2.1 DESEN水处理系统根据冷却水系统情况及所设计的运行参数，本项目设备选型方案如下：序号设备名称型号数量备注1能量增进器GTE-CVF-I2套2杀菌抑藻信号发生器GTC-BDD-I2套3.2.2 旁灌系统由于补充水水质较差，在浓缩倍数较低的情况下，结垢倾向也严重，在使用DESEN高能离子净化系统后，有可能会产生细小颗粒的文石状软垢。为确保循环水中的浊度达标，必须配备旁滤系统。按设计规范，旁滤系统处理量一般按循环水量的25%进行设计，考滤业主的水质情况，建议按5%进行设计，即旁滤处理量为200m3h.3.2.3 排放系统根据目前业主的运行状况看，水质变化较大，主要问题排污量影响，用户应根据电导率的变化及时调整排污量。建议用户可增设一套实时电导率仪，排污管增设一调节阀，系统根据排污量自动调节排污水量。参见附图1、附图2。4运行本项目DESEN净化系统设计运行技术参数如下：序号项目单位参数1PH6.5-8.02电导率Scm1200-20003TDSmg/l70012004总硬度(CaCo3)mg/17005总碱度(CaCo3)mg/l5006氯离子mg/l3007总铁mg/l1.08二氧化硅mg/l1509浊度NTU<1010浓缩倍数1.52.511LSI<35经济效益分析5.1 运行费用人工费：该系统为自动运行系统无人工操作，故无人工操作费;药剂费：该系统采用纯物理方法进行水处理，故无药剂费；电费：该系统采用220V50Hz电源系统总功率系统能量增进杀菌抑藻处理器合计-5W×1001000W61500W如工业用电按0.5元/度计，运行费用为1.50元卜时运行总费用=1.50元/时×8000小时/年=1.2万元/年+折旧5万元/年=6.2万元其中：年运行时间按8000小时计算(以下相同)。5.2 化学处理方法运行费用估算：(1)缓蚀阻垢剂费用：按目前使用最为广泛的低磷聚合物与Zn2+复合配方的缓蚀阻垢剂进行估算。每年对冷却水塔进行清池，初期预膜的药剂浓度按200ppm,正常运行时按50PPm估算，按目前业主所提供的补充水量，浓缩倍数按2计，计算排污量为20.8m3h,贝U：年药剂用量=（200ppm×4000m3+20.8m3h8000×50ppm）/1000=8324kg按目前缓蚀阻垢剂的市场价格约2万元/吨估算:年药剂费用=8324x2/1000=16.65万元其中：排污量=蒸发量/（浓缩倍数-1）=1飞上循环水量/（浓缩倍数一1）=0.0013×4×4000/(2-1)=20.8m/h（当地年平均气温按15,根据GB50050-2007k值选取0.0013）保有水量按4000m（2）杀菌灭藻剂：按目前较为普通的次氯酸钠氧化性杀菌剂估算，年加药时间按5个月计。连续投加有效氯浓度取05mgL,次氯酸钠溶液浓度按10%（质量百分比）：ffli=（400nh×0.5×24×150）0.1）1000=72000kg按目前10%次氯酸钠的市场价格0.06万元/吨估算：年药剂费用=72000x0.07/1000=5.04万元年药剂总费用=16.65+5.04=21.69万元/年5.3 DESEN系统节约费用估算：总共节约的费用为：21.69万市年一6.2万元/年=15.49万用年5.4间接经济效益：（1）DASEN系统是纯物理方法处理循环水，不增加任何化学药剂，故排放的污水也可以直接重新利用于灌溉、冲洗地板等；（2）符合节能减排政策，可大量减少污水排放；（3）降低设备腐蚀，延长设备使用寿命；（4）提高设备的换热效率，降低能耗、物耗；附图1设备外形图（本栏目由上海志钊环保科技有限公司技术支持）