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1、臭氧在工业循环冷却水中的应用一、工业循环冷却水的现状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：1.系统用水量增加和大量排水，间接导致水费增加； 2.微生物的抗药性，要求及时、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：1.给水、排水、排污水都须交纳税费，且费用逐步提高；2.含有化学药品、致病细菌等
2、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量巨大，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。二、臭氧在工业循环冷却水中应用的前景分析循环冷却水在工业上很普遍，如发电厂、化肥厂、化工厂等。近几年兴起的中央空调设备也离不开循环水。由于在循环冷却水中发现了一种对人体危害极大的格兰氏阴性病原体，使人们越来越关注循环冷却水的处理工艺。70 年代末，美国进行了大量循环冷却水臭氧处理研究，证明臭氧具有缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻、节水、无污染等诸多优点，且处理费
3、用低于传统方法，所以臭氧处理循环冷却水具有广阔的前景。三、臭氧在工业特环冷却水中应用的优越性水中的 Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，溶解固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等均可进入循环冷却水，使循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环冷却水系统中的这些问题，必须进行综合治理。臭氧产品已在国内电子、电力、饮料、制药行业广泛应用，质量达到国外同行业 90 年代水平。臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂，它能阻垢
4、、缓蚀、杀菌、能使冷却水系统在高浓缩倍数甚至在零排污下运行，从而节水节能，保护水资源；同时臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。国外应用臭氧进行循环水处理已经取得了成功，而我国在这个领域却是空白。美国能源部、战略环境研究和发展计划、联邦技术警示局、新技术示范项目等国家单位长期追踪，并从 54 个节能新技术的市场实践研究结果中筛选出来。美国能源部对此项技术的总体评价：用臭氧对冷却塔进行维护处理在节省操作和维护费用方面都具有很大的潜力，原因是：表表 1 1 杀生剂的杀菌效果比较杀生剂的杀菌效果比较 名 称漂白剂氯溴季铵臭氧水藻好好好极好极好普通病菌极好极好好好极好军团病菌好好好一般极好1.杀生作用：少
5、量臭氧就可起到强力的杀生剂作用，从而可减少或几乎不需要排放为降低冷却塔系统有机和无机物浓度的冷却水，同时还可以减少冷却水中的化学药品添加量；2.消除生物膜，提高热交换效率：在正确安装和操作的系统中，细菌数减少，从而热交换器表面的生物膜积结可减少到最低程度。结果使用能量减少，冷却塔工作效率提高，所需维护减少，有利于环保，排放的废水也能达到排放标准；3.一定的阻蚀作用：臭氧是一种腐蚀促进剂，不是一种阻蚀剂。然而，在清洁的系统（不是受生物或化学污染的系统）中臭氧容易起到阻蚀剂的作用4.高效性：臭氧杀灭细菌的速度比氯高 3200 倍，其能效强 50 倍。5.绿色环保：臭氧消毒无任何有毒物质残留，生成物
6、为氧气，没有二次污染。6.可除臭、脱色。臭氧能有效去除多种藻类引起的臭和土臭、霉臭，对某些胶态物质和有机物产生的颜色的去除也十分有效。四、臭氧消毒技术在循环冷却水中的应用1.高级氧化技术高级氧化技术，简称 AOP（Advanced Oxidation Process）,是一种非常有效处理难降解有机物的专有技术。主要是利用紫外线（UV）、过氧化氢（H2O2）、臭氧（O3）等，在一定条件下可产生羟基游离基等强氧化剂，能强力分解有机物、微生物，来处理冷却水。表 2 是各种强氧化剂的氧化性能。表 2 各种强氧化剂的氧化性能 氧化剂OHOO3H2O2HOClCl2Cl02O2氧化性能（V）2.802.4
7、22.071.781.491.361.271.232.高级氧化技术处理循环冷却水有许多特点： 几乎能与冷却水中大部分的有机污染物起反应，使之断裂为小分子或者彻底氧化为二氧化碳、水、无机盐、氧气等，一般不产生新的污染； 以很低的浓度就能高效杀灭微生物，且不产生抗药性；臭氧是强大的微生物杀灭剂冷却水中含有 0.1 毫克/升的臭氧存在，3 小时后可破坏 7080%生物膜；当水中残留 0.4 毫克/升的臭氧时，23 分钟即可 100%地杀灭制造生物膜细菌。维持这一条件可阻止其再生长。臭氧杀灭细菌的速度比氯高 3200 倍，其能效强 50 倍。由于臭氧是直接破坏细胞壁，完全杀灭细菌而不会产生免疫抗药性。
8、经臭氧处理后的冷却塔循环水总菌落数为 1001000cfu/ml，比化学法处理后的 1000000 cfu/ml 低了 1 千至 1 万倍。 3.臭氧是强大的微生物杀灭剂冷却水中含有 0.1 毫克/升的臭氧存在，3 小时后可破坏 7080%生物膜；当水中残留 0.4 毫克/升的臭氧时，23 分钟即可 100%地杀灭制造生物膜细菌。维持这一条件可阻止其再生长。由于臭氧是直接破坏细胞壁，完全杀灭细菌而不会产生免疫抗药性。经臭氧处理后的冷却塔循环水总菌落数为1001000cfu/ml，比化学法处理后的 1000000 cfu/ml 低了 1 千至 1 万倍。 4.臭氧为何能防腐蚀在低浓度含臭氧的水中
9、 PH 值为 89，这一条件不利于化学腐蚀的发生；其次，由于臭氧分解产生的氧原子能与铁离子反应，使铁管表面形成致密的 -氧化铁钝化膜，对系统产生保护作用；臭氧能有效杀灭噬硫噬铁等微生物，切断了腐蚀源。只要把臭氧控制在一定浓度范围，就能够达到防腐蚀的目的。实验表明：经臭氧处理的水质控制总碱度大于 240 毫克/升，ORP 为 550 以下时，有最佳的防腐蚀效果。5.臭氧为什么能阻垢臭氧不能直接攻击垢的主要成分如碳酸钙，但臭氧在氧化过程中会生成（OH） 、 （HO2） 、 （O3-） 、（H2O2）等自由基中间产物，氧化垢基质中的有机物，使垢变松并脱落。脱落的垢基需人工方法去除。 表 3 使用臭氧
10、在循环冷却水系统运行条件下常用材料的腐蚀率 材料铜镍合金（70：30）黄铜灰铸铁软钢铝腐蚀率 mpy0.010.020.010.021.31.80.70.80.010.02注：mpy 为密耳/年，1 密耳=2.54mm图 4 冷却塔循环水臭氧处理原理6.冷却塔臭氧处理系统的基本构成冷却塔臭氧处理系统大多数由空气预制装置（空气干燥器、空气压缩机） 、臭氧发生器、臭氧与水接触装置（文丘里混合器） 、自动控制仪器等组成。臭氧可用气泡扩散法、正压注入法、逆流气泡接触法、涡轮混合法等溶解于水中，但更合适地冷却塔循环水系统的臭氧融合装置，还是文丘里管加静态混合器、喷射器加静态混合器。收集整理：郝俊2013 年 10 月 14 日秦皇岛展坤消毒设备有限公司
