Zastosowanie ozonu w uzdatnianiu wód chłodniczych i wód

4/2008
Zastosowanie ozonu w uzdatnianiu
wód chłodniczych i wód
uzupełniających układy zamknięte
Woda jako bezkontaktowe źródło absorpcji nadmiernej temperatury jest podstawowym środkiem chłodniczym w systemach klimatyzacyjnych, wymiennikach ciepła, chłodnicach oraz w procesach wytwarzania mocy. Przemysłowa woda chłodząca pobierana jest zazwyczaj z lokalnych
rzek, studni i zakładów uzdatniania, a jej ilość jest podyktowana zarówno ilością koniecznego do
pochłonięcia ciepła w obiegu zamkniętym, jak i uzupełnianiem strat wody chłodzącej.
Tradycyjne metody uzdatniania
Wieże chłodnicze skutecznie usuwają ciepło pochłonięte przez wodę, umożliwiając
w ten sposób jej ponowne wykorzystanie.
Woda chłodząca przepływając przez wieżę
paruje i przekazuje emitowane ciepło do
otoczenia. Podgrzane powietrze uchodzi
przez szczyt wieży do atmosfery, podczas
gdy ochłodzona woda jest zawracana do
procesu.
Niezbędnym procesem jest uzdatniane
wody w wieżach chłodniczych, ponieważ
przeciwdziała powstawaniu na powierzchni przenikania ciepła przyrostu biologicznego, zgorzeliny oraz rozwojowi korozji.
Hamowanie biologicznego wzrostu jest
w tym przypadku koniecznością, ponieważ może on stymulować korozję i wzrost
chorobotwórczych bakterii. Korozja i zgorzelina, powstające na powierzchniach
wewnętrznych instalacji powodują straty
w przenikaniu ciepła, trudności w przepływie wody oraz awarie sprzętu. W rezultacie, poziom wydajności wieży zmniejsza
się, a koszty działania i konserwacji oraz
zużycie wody wzrastają.
Tradycyjne uzdatnianie wody chłodzącej polega na dodawaniu biocydów, inhibitorów korozji i chemikaliów kontrolujących zgorzelinę. Zwykłe inhibitory korozji
obejmują związki fosforu i cynku. Do kontroli zgorzeliny wykorzystywane są dyspergatory i inhibitory, które zapobiegają przyleganiu materiałów do metalowych
powierzchni i tworzeniu się osadów z twardej wody. Najpowszechniej stosowanym
biocydem w USA jest chlor. Jest on jednak często stosowany z innymi, ponieważ
12 rynek chemiczny
mikroorganizmy po pewnym czasie uodparniają się na pojedynczy biocyd.
Technologia ozonowania
Uzdatnianie wody ozonem do celów chłodniczych jest coraz powszechniejsze na
całym świecie. Niektórzy zwolennicy tej
technologii wierzą, że ozonowanie może
rozwiązać wszystkie problemy dotyczące
wody w wieżach chłodniczych, tj. problemy
dotyczące korozji, zgorzeliny i wzrostu biologicznego. Inni zaznaczają, że ozon jest
skutecznym biocydem, ale powstaje pytanie, czy może kontrolować korozję i zgorzelinę. Ozon niszczy bakterie i inne orga-
nizmy penetrując ich błony komórkowe,
a zazwyczaj w ciągu kilku miesięcy niszczy
także zgromadzoną w instalacji biomasę.
Uzdatnianie wody w obiegach zamkniętych jest bardzo specyficznym procesem,
który obejmuje dostarczanie wody do
wypełnienia układu, uzupełnianie strat
wody powodowanych warunkami technologii stosowanej oraz bezpośrednie uzdatnianie wody krążącej w układzie zamkniętym. W większości wypadków wypełnianie
Rys. 1. Układ dopuszczania wody czystej do układu technologicznego
www.rynekchemiczny.com.pl
4/2008
układów zamkniętych sprowadza się do
dostarczaniu wody wodociągowej lub
wody z rzeki. Niestety, jakość tych wód
jest często nieodpowiednia, przede wszystkim z uwagi na zawartość żelaza, manganu i amoniaku. Projektowanie głównych
układów technologicznych, mających za
zadanie uzdatnianie wody spowodowałoby wzrost kosztów inwestycyjnych. Dlatego też, należałoby się zastanowić czy nie
warto byłoby na etapie projektowania
uwzględnić małe układy doczyszczające,
które dostarczą do instalacji czystą wodę,
odpowiadającą ogólnym wymaganiom.
Układy dopuszczające czystą wodę
bazują na systemie ozonowania o wydajności 5 gO3/h/m3 oraz obciążeniach złoża
żwirowo-piaskowego 7 m/h. Jakość uzyskanej wody jest bardzo wysoka, co w zasadniczy sposób poprawia funkcjonowanie
głównego układu technologicznego.
Ozon jest dodatkowo dostarczany do
głównego układu technologicznego
w dwóch miejscach: do rurociągu powrotnego wody chłodzącej oraz do samej wieży
chłodniczej. Efekty takiego zastosowania
ozonu można zauważyć po kilku tygodniach
pracy urządzeń. Czysta woda uzupełniająca
całkowicie wymieni po pewnym czasie wodę
w układzie technologicznym, a dodatkowo
dozowany ozon w głównym strumieniu
przyspieszy oczyszczanie instalacji.
Przy podjęciu decyzji o zastosowaniu
technologii ozonowania wody w obiegu
zamkniętym wież chłodniczych należy kierować się następującymi zasadami:
 woda do układu chłodniczego powinna
być przygotowana w technologii ozonowania, gdyż jej jakość będzie bardzo wysoka,
a resztkowy ozon, pozostający w wodzie
[email protected]
będzie wspomagał procesy oczyszczania
głównego układu wody w obiegu,
 zastosowanie układów wprowadzania
ozonu w głównym ciągu technologicznym
powinno odbywać się przez montaż mieszacza statycznego, wykonanego z nierdzewnej stali (co najmniej 304),
 należy dobrać system ozonowania
o wydajności nie przekraczającej 0,5 g/m3,
ponieważ zapotrzebowanie na ozon
w głównym ciągu technologicznym ulegnie
obniżeniu po pewnym czasie eksploatacji
ze względu na wzrost ilości resztkowego
O3 (jest to związane ze zmniejszeniem
stopnia utlenialności wody w układzie
chłodzącym). Nadmiar resztkowego ozonu
mógłby wpływać korodująco na instalacje,
 zawartość resztkowego ozonu w wodzie,
mierzona przed wypływem do wieży nie
powinna przekraczać 0,1 mg/l, podczas gdy
jego ilość w niecce wieży chłodniczej nie
powinna przekraczać 0,15 mg/l,
 dla zachowania bezpieczeństwa procesów, instalacja powinna być w pełni zautomatyzowana, umożliwiając monitoring
podstawowych parametrów, takich jak
wydajność ozonatorów i ilość resztkowego
ozonu.
Zastosowanie technologii ozonowania
wymaga wprawdzie zakupu bądź dzierżawy dodatkowego sprzętu, jednakże korzyści przeważają nad kosztami. Niezaprzeczalną zaletą zastosowania ozonu są niższe koszty pracy i konserwacji, wyższa skuteczność systemu chłodzenia, zmniejszenie
zużycia wody oraz redukcja lub eliminacja
kosztów zakupu substancji chemicznych.
Robert Muszański
Wofil Ozone Technology
rynek chemiczny 13