臭氧发生器在循环冷却水中应用技术

１.循环冷却水系统产生的问题 

循环冷却水广泛应用于：中央空调机冷却水机组、发电厂、化肥厂、化工厂、制药生产、机械、冶金、食品工业等。在循环使用时由于水的蒸发以及外界灰尘大量进入水中，造成各种无机离子和有机物质的的富集，从而为细菌及微生物的生长提供了丰富的养料，而循环冷却水的温度及湿度又特别适于细菌及微生物的生长，微生物的代谢产物会造成严重的沉积物的附着、设备腐蚀和菌藻微生物的大量滋生，以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题同时会滋生军团菌等致命细菌，这些细菌会随空气四处飘散，对人的生命健康造成威胁。 

国外对空调循环水处理非常重视，特别是致命的军团菌问题及环保、节能等因素，而国内普遍不重视循环水的处理，认为可以使用价格低廉的氯制剂或毒性极大的有机杀生剂，对环保节能根本不予考虑。在实际使用中，由于细菌产生抗药性速度非常快，加之循环水呈碱性，氯制剂及有机杀生剂的作用很小，不能有效杀灭细菌及病毒，同时还会带来很大的毒性及腐蚀性，因而，欧美各发达国家均大力推广使用环保型强力杀菌剂臭氧发生器装置。 

２．臭氧发生器处理冷却塔循环水原理效果 

臭氧发生器处理循环冷却水在国外始于７０年代末，当时，美国环保署发现使用氯消毒会产生多种致癌的氯化有机物，因而限制循环水使用氯消毒，这直接促进了臭氧在美国循环水处理中的的应用。臭氧作为水处理剂，具有操作简单，杀菌能力强，排污量少，既能节水节能，又不用调节水的ｐＨ值，不存在二次污染等优点，对循环水的缓蚀、阻垢、杀生等方面均有良好的效果。 

（１）臭氧阻垢 

循环冷却水系统中的水垢，是溶于水中的盐类物质由于不断蒸发浓缩而结晶析出形成水垢。一般认为，臭氧不具备分解水垢的能力，但ＤＯＥ（美国能源部）和ＮＡＳＡ（美国国家航空航天局）的研究表明，臭氧具有阻止水垢生成的能力，使用臭氧，水中的总溶解固体可达到１７００ｍｇ／ｌ，硬度可达到７２４ｍｇ／ｌ（以ＣａＣＯ３计）而不结垢，这是常用阻垢剂所不能比拟的。其原因可能是微量硝酸的生成及臭氧具有使碳酸盐向重碳酸盐方向移动的能力。 

（２）臭氧防腐蚀极佳 

在低浓度含臭氧的水中PH值为8～9，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γ-氧化铁钝化膜，对系统产生保护作用；第三，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，就能够达到防腐蚀非常好的效果。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。 

表1是常用材料的腐蚀率。 

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。 

脱落的垢基需人工的方法去除。 

表1 使用臭氧在循环冷却水系统运行条件下常用材料的腐蚀率 

注：mpy为密耳/年，1密耳=2.54mm 

（３）臭氧杀生灭菌：臭氧是最强的氧化型杀生剂，是公认的高效无污染杀生剂，在０．１ｐｐｍ的浓度下，即可有效杀灭病毒及细菌，并能有效地控制循环水中微生物的生长，减轻生物污垢及其引起的垢下腐蚀。同 时，能氧化垢层基质中的有机物成分，使垢层失去粘结剂变松脱落，从而起到除垢的作用。 

３．臭氧处理冷却塔的优点 

采用臭氧技术处理冷却塔循环水，具有如下优点（欧美国经验）： 

Ａ． 污水排放量减少５０％以上； 

Ｂ． 不需要化学药剂，可完全满足环保要求； 

Ｃ． 臭氧是最好的杀生灭菌剂，可以有效的杀灭细菌及病毒，包括军团菌，去除生物粘泥、藻类、霉菌等； Ｄ． 使用臭氧可降低腐蚀速率５０％以上（包括钢铁和铜）； 

Ｅ． 由于臭氧能有效杀灭生物质，因而可以减少甚至清除冷凝器及换热器上的污垢，则使用臭氧后，最高可节能１６％，压缩机能力提高６％； 

Ｆ． 由于臭氧是现场制造，只使用电及空气可实现自动控制，不需要储存和投加药品，因而可节约操作及管理费用５０％以上； 

Ｇ． 投资可在６～１８个月内收回。 

臭氧处理冷却塔循环水技术在国外得到了广泛的应用，我们在深圳西部通道工程空调循环水系统中使用了该技术，已成功运行了４年。 

根据美国的调查，根据不同的操作水平，使用臭氧后，平均节能５％。如有３台６５０冷吨的空调机组，每台机组功耗约为６５０ ｋｗ，按节电５％计算，每天节电７８０度，每月节电为２３４００度，节约药剂费用３０００元以上，节约水费３０００元以上，每台机组每月至少节约运行成本２万元以上。 

４．臭氧添加及旁滤系统的应用 

由于冷却塔循环冷却水实际上是在对大量的空气进行清洗，水的浊度很高，影响设备传热及水的利用效率，故国外要求在系统上增加一个旁滤罐以保证水质的清洁，而国内的设计院由于对影响机组效率的因素以及是否节水不关心，因而在设计上几乎无人采用旁滤罐，而实践证明这一措施非常有效，我们在深圳西部通道工程空调循环水系统中使用了旁滤罐，效果非常明显，水质清澈无垢、环保节水。