亚音频技术对循环水阻垢杀菌节水减排增效_王强.pdf

2023 年 第 5 期 化学工程与装备 2023 年 5 月 Chemical Engineering&Equipment 187 亚音频技术对循环水阻垢杀菌节水减排增效 亚音频技术对循环水阻垢杀菌节水减排增效 王 强，王祥庆，宋亚琛（渤南龙口天然气处理终端，山东 烟台 265700）摘 要：摘 要：亚音频水处理技术是一种新型的科技产品应用，它主要是利用亚音频科技与化学方程式中的氧化还原反应组合来处理循环水，能够很好地抑制水垢、降低金属腐蚀速度、消杀多种水生细菌和控制水质藻类及水中生物黏膜，节水降耗减排增效，极大程度的节约运行成本。渤南终端处理厂二期循环水系统在2015 年 8 月份之后使用了该技术后，各项数据和资料表明，达到了设计的效果。关键词：关键词：循环水；亚音频；节水；再利用绿化管网；降耗减排 引 言 引 言 就全球发展战略而言，水的可持续发展已处于十分重要的地位，节能环保已成为国家第一战略新兴产业,在低碳时代即将到来背景下，发展循环经济合理运用淡水资源，重点是做好淡水的再利用变废为宝。化工行业是用水大户，目前尚有很大节水潜力。从石化企业共性特征看出，辐射与对流方式传热使用冷却水在总用水量中占比显著，因此循环冷却水的节能减排是化工节水的根本途径。由于石化行业是循环冷却大户,常规对循环水系统指标控制方式都是添加多种化学物质，运维成本很高，最终排放的污水大多含有多种化学污染物，造成水体二次污染问题；此种方式循环水浓缩倍数很低，对于节约用水不利。所以采取清洁生产工艺，发展新型的水处理技术是迫在眉睫的事情。亚音频波循环水处理技术是一种结合了当前多种循环水冷却系统的各种工况，能适合较大处理水量，综合实效好，应用过程中完全无须添加任何化学药剂的智能处理技术，在现今冷却循环水处理中取得大量成功的应用。1 亚音频波技术水处理系统 1 亚音频波技术水处理系统 1.1 亚音频波技术水处理系统简介 此种技术主要是采用智能化程度较高的亚音频声波和化学反应中氧化还原技术来抑制循环水系统中的水垢的产生，降低腐蚀速度，消杀多种水生细菌和控制水质藻类及水中生物黏膜生长，在一定条件下可取代目前化学药剂处理方式，较好的解决循环水系统中暴露出的问题，提高冷却水系统各种换热器或传热效果。1.1.1 水垢的控制 抑制水垢系统由智能化的亚音频波发射器和能量增强器组成。在水垢控制统工作时智能亚音频波发射器产生的声波会传递给能量增强器，当循环水流过能量增强器时，水分子中的氢键会得到很大的增强，使水中溶解大量的 Ca2+、Mg2+和 CO3增多，即便当循环水温不断升高时也不会以 CaCO3、MgCO3的水垢形式生成出来，实现阻止硬垢的功效。并且如果能量增强器向水中发射的能量达到一定程度时，CaCO3的晶体构架会发生变化，便形成一种松散的水垢，可以被循环水带走，有效防止在换热器管壁上附着硬垢产生。1.1.2 金属腐蚀的控制 智能亚音频波发射器工作产生的频率声波传送给能量增强器时，流过水体的能量得到增强，水中的氧原子在获得较多能量情况下会和换热器钢材氧化产物会产生黑色的磁铁层（Fe3O4）；或者和循环水中的铜材质会产生红色的氧化亚铜（Cu2O）附着在金属表面。这两种物质都稳定性好不易被腐蚀，进而阻止腐蚀过程进一步加剧，较大程度上的控制换热器的腐蚀加剧。1.1.3 微生物菌种的控制 杀菌抑藻设备包括杀菌抑藻信号发射器和杀菌抑藻挂片系统。当通电此套抑藻系统运行时，杀菌抑藻发射器传达出准确的杀菌抑藻信号给处理器，杀菌抑藻挂片电离会向循环水系统中释放出大量的纳米级别的微小金属离子，同时可以通过电流大小调整保持水中的氧化还原电位在一定的范围内，对循环水系统中多种细菌进行消灭和抑制淡水藻类的繁殖。1.2 亚音频水处理技术的独特之处 （1）自动化的控制芯片使低频技术在此方面的应用有了重大突破，电流输出上可高达 100 安培，使得磁感应强度和磁通密度得到很大改善，同时瞬时水处理量较大并且成效显著，适用于石化行业的大循环水量进行处理。（2）该电磁波的频率在人类可接受音频范围之内，不会对人体造成伤害。（3）自动化的控制方式可以让使用者在通过网络在线监控设备工况，观察各个设备的运行状态和数据；该设备设有自动监测超标排放系统，达到条件时自动进行排放保证设备的正常安全运行，提高循环水的浓缩倍数，达到节水减排增效目的。无人化管理为应用的企业带来稳定的经济收益。1.3 亚音频技术与其他循环水处理显现强势 （1）系统解决。在零排放和补水劣质化的要求下，可以有效地为多种换热器的冷却水提供可靠的解决方案，防止水垢抑制腐蚀速度和杀杀菌抑藻的生长蔓延；（2）环保减排效果好。全面取代和领先以往的化学药DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.020188 王 强：亚音频技术对循环水阻垢杀菌节水减排增效 剂投放处理方式，成效已经得到多个企业的认可，减少了化学药剂和加注系统的投资和资源、能源消耗，源头减碳；（3）提质降耗。水质明显改善、减少污泥量，能耗低，性能卓越，节能、节水和环保效果明显；（4）智能运维。通过在线监测运行数据，方便管理。降低用户的运行维护费用，保护工艺装置的长周期运行，为企业带来降本增效发展趋势；（5）安装改造容易。投资费用低，可以根据不通企业的实际情况采取不同种类安装方式和架构。投资回收期短，性价比高。2 亚音频波技术处理系统安装应用实例2 亚音频波技术处理系统安装应用实例 2.1 渤南终端二期循环水系统项目概况 渤南终端循环水量：1600 m/h，保有水总量 500 m，进塔温度 40，出塔温度 32，T 8 2.2 设计运行参数 综合考虑冷却水设计规范、现场的工艺状况等情况安装了亚音频波技术循环水系统现行设计控制参数指标如下：表 1 水质控制要求各项数据 表 1 水质控制要求各项数据 序号 项 目 单位 参 数 1 酸碱度 pH 7.59.2 2 电导率 S/cm 2500 3 总硬度(CaCO3)mg/l 750 4 总碱度(CaCO3)mg/l 500 5 总铁 mg/l 1.0 6 Cl mg/l 300 7 浊度 NTU 20 8 浓缩倍数 25 9 LSI 3 2.3 亚音频水处理系统设备的安装 2015 年 8 月份之前渤南终端二期循环水系统的杀菌除垢工作主要是靠每天添加 25 升一桶的杀菌剂、阻垢剂等四种药剂来维持系统的运转。由于水池采用敞开式，灰尘等杂物极易沉淀污染水池，并且是每天固定时间添加药剂，所以造成药剂浓度不均杀菌除垢效果很差。由于杀菌不彻底，系统里的有机物在再生气冷却器和脱丁烷塔冷却器等高温换热器作用下，有机物死亡后形成黑色黏泥附着在换热器管束表面上很难清理下来。严重影响换热器效率和液化气的冷却造成产量损失停运。为解决这一难题及降本增效，现场通过对 5 台换热器和水池底污泥及旁滤罐反冲洗水和排污水多次取样，先后委托专业机构分析成分及形成原因。查阅相关资料发现亚音频物理水处理方法能解决这一难题，借 2015 年装置大修引进此项技术。主要安装工作为在循环水泵出口汇管管线增设 12组亚音频发生器配套监控电流整合仪，水池中均匀布置 9组杀菌抑藻电极挂板及电极监控仪，外加池内在线电导率检测仪三大部分构成，实现自动在线监测排污控制，减少人员工作量，相应降低成本和减少换热器每年拆解清洗除垢费用。2.4 运行水质数据统计分析 亚音频设备运行至今已稳定运行 7 年，节能节水效果明显，日常数据指标符合要求，通过对 2021 年 3 月和 4 月份循环水每天水质数据取样录取：pH、浊度、总碱度、总铁、总硬度、氯根和电导率七项指标跟踪监测结果验证选取两项对比如下：图 1 总碱度运行曲线 图 1 总碱度运行曲线 图 2 总铁运行曲线 图 2 总铁运行曲线 通过水质参数运行曲线，各项数值均保持在指标控制标准之内，总铁含量较低，腐蚀和结垢均控制较好。2.5 实际使用后效果对比 渤南终端使用亚音频设备后，设备已经稳定运行 7 年，目前水质稳定，各指标均达到了生产所需要的水质要求，此技术：（1）可以为企业在生产中的冷却水系统提供完整有效的解决方式，分解软化水垢，抑制腐蚀速率，消灭多种细菌和抑制淡水藻类的生长繁殖。（2）效果明显，通过现场观察检测已得到证实。（3）全面取代原终端厂的化学药剂处理方式。（4）在线监测运行数据，运行和维护费用低廉。（5）绿色减排，节约大量淡水资源和排污量环保方面效果显著；体现出较好的经济利益和社会效益。王 强：亚音频技术对循环水阻垢杀菌节水减排增效 189（6）将没有添加药剂的排污水接入终端绿化管网里浇花草，减少药剂水处理费和使用城市自来水浇灌费。使换热器表面阻垢缓蚀能够提高冷却水系统中各个换热器的热交换效果。3 亚音频设备经济效益对比分析 3 亚音频设备经济效益对比分析 目前此水处理系统稳定运转，水质清澈，垢质减少效果显著。降本增效明显：1.降低劳动力并节省了每年循环水化学药剂费和维护成本 26 万元。2.减少每年清洗 7 台换热器的频率，节约费用 21 万，现由原来的每年清洗换热器最低停产 12天的工期更改为三年进行一次拆洗换热器，不停产年将额外增加每年约 465 万元天然气中液烃产品的收益。3.可以显著延长换热器使用年限，不仅节约了换热器更换的费用，还避免了因更换换热器制作造成 30 天近千万元的损失。4.由于改造前循环水系统每天需要人工大量排污来保持系统各项指标不超标，并且排污水内含残余药剂，只能进行装车外运环保处理。现排污水由于不含有任何化学药剂，在春夏秋季排污经过沉淀池分离后泵抽并入了终端厂地下绿化灌溉管网，用于应季每日的草坪浇水使用，减少了原使用厂内自来水浇灌费用以及原药剂污水装车外运处理费用约 46 万；在冬季改为排污水进入终端污水处理装置通过砂滤、超滤和RO 进行处理后循环再利用，实现降本增效的目标。4 其他工矿企业冷却水系统安装4 其他工矿企业冷却水系统安装 亚音频设备除了在终端使用外，还在其他不同行业的冷却水系统中安装使用，在使用过程中都体现出很好的处理功效，它可以在应用循环水冷却的相关领域进行拓展和应用。5 综合评价 5 综合评价 使用亚音频设备纯物理方式处理循环水后，水质可完全达到 GB500502007 的要求，并且处理效果达到以下指标：（1）水垢控制：3.4410-4m2K/W （2）腐蚀速率：碳钢设备传热面水侧0.075mm/a，铜及不锈钢设备传热面水侧0.005mm/a（3）开式循环系统水体微生物控制：异养菌总体数1105个/ml 亚音频水处理技术不仅较好地解决了渤南终端循环水系统出现问题，还每年节省药剂费、减少污水装车处理费，排放水浇花再利用节省自来水 4.1 万，减少了每年清洗 7台换热器维修成本产生出液烃产量巨大收益，真正实现了一次投入终身受益的降本增效目的。参考文献 参考文献 1 郭飞.循环冷却水处理技术M.化学工业出版社,2014.2 刘振海,贺兰成.冷却循环水近“零”排放智能技术的应用J.中国水泥,2021.（上接第 195 页）_（上接第 195 页）_ 教学楼等区域安装远程水表,对每个区域在一定时间内的用水量进行监测和汇总,促进节水工作的持续改进。4.2 建立健全节水制度 科学、完善的节水制度应包括水管理制度、水控制制度和水利用评价制度。因此,生活首先要明确节水管理的方向,为此设立专业的水管理部门,利用信息技术开发水监测平台,要求有关部门根据数据反馈对节水工作进行组织、检查和协调。在技术工作过程中,相关人员和部门应不断总结经验,针对新问题的出现制定对策,并借鉴相关案例不断完善节水制度,为深层次的节水管理提供方向。4.3 加强舆论宣传 近年来,中华人民共和国水法 等法律政策不断完善,节约用水已成为社会热点问题。在此背景下,生活需要针对广大师生开展节约用水的舆论宣传,以生活细节为出发点开展节约用水的宣传交流活动,确保广大师生从思想上真正认识到节约用水的紧迫性和必要性,自觉从身边的小事做起,并养成良好的节水习惯。此外,在世界水日、世界地球日等特殊节日,生活可以开展相关主题活动,呼吁广大师生珍惜水资源。5 结束语 5 结束语 综上所述,提高水资源利用率,降低输水过程中的用水量是未来高效节水技术应用的趋势。在资源短缺日益突出的背景下,生活有义务履行自己的节水责任。因此,应通过节水技术创新,提高非常规水资源的利用效率。节约用水涉及各行各业,是一项涉及多个部门、多个领域的工作。要充分发挥政府有关部门的作用,协助水行政主管部门共同做好节水管理工作。参考文献 参考文献 1 金永奎,李强,袁圆.高效节水灌溉自动监控及信息化系统设计与应用J.中国农村水利水电,2017(1):18-22.2 王宁伟,陈升金.农田水利工程高效节水灌溉发展思路探析J.工程技术:全文版,2017(2):194.3 张彩峰,陈艳.高校节水技术与节水管理研究J.高校后勤研究,2018(1):4.4 王雅琴,胡俊宁.高校用水现状与节水技术研究J.建筑工程技术与设计,2018.