Sử dụng nước thải đã qua xử lý làm nước bù cho tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt bay hơi tuần hoàn hở là công nghệ làm mát tiết kiệm chi phí và được sử dụng phổ biến nhất trong điều hòa không khí thương mại và các quy trình công nghiệp. Sự bốc hơi nước trong tháp giải nhiệt chiếm phần lớn lượng nhiệt bị loại bỏ, thường là 75–80% tổng lượng nhiệt được loại bỏ. Tháp giải nhiệt có thể tiêu thụ 20–30% tổng lượng nước sử dụng trong mỗi cơ sở sử dụng tháp. Do đó, để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nước ngọt cho hoạt động của tháp giải nhiệt, việc sử dụng các nguồn cung cấp nước thay thế và các sáng kiến tái sử dụng nước đang ngày càng được các ngành công nghiệp để ý tới.

Nước thải đã qua xử lý có thể được coi là một nguồn cung cấp nước thay thế cho các hoạt động công nghiệp. Có những lo ngại rằng nước thải đã qua xử lý có thể đặt ra những thách thức đối với hoạt động của tháp giải nhiệt liên quan đến việc tăng cường khả năng lọc sinh học, ăn mòn và đóng cặn. Chất lượng nước cũng xác định chu kỳ cô đặc (còn được gọi là tỷ lệ cô đặc) của hoạt động, cho biết nước được tuần hoàn trong tháp giải nhiệt hiệu quả như thế nào trước khi bị mất đi xả đáy. Sự gia tăng chu kỳ nồng độ (COC) làm giảm tiêu thụ nước bằng cách giảm lượng nước bù và tạo ra nước thải (xả đáy). Do đó, hiểu biết quan trọng về chất lượng nước và hiệu suất hoạt động của hệ thống làm mát sử dụng nước thải đã qua xử lý làm nước bù thông qua thử nghiệm thí điểm dài hạn là một nhu cầu nghiên cứu đương đại.

Bài viết này sẽ trình bày những phát hiện của một nghiên cứu thí điểm kéo dài 8 tháng về việc áp dụng nước thải đã qua xử lý cho các hoạt động của tháp giải nhiệt.

Nhà máy thí điểm

Nước thải đã qua xử lý được tạo ra từ quy trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, sau đó là lọc và khử trùng. Các thông số chất lượng nước chính của nước thải đã qua xử lý là: tổng chất rắn hòa tan (TDS) 1.500 mg / L, 106 mg / L canxi, 41 mg / L magiê, 300 mg / L sulfat, 105 mg / L bicarbonate, 310 mg / L natri, 528 mg / L clorua, 5 mg / L tổng cacbon hữu cơ (TOC) và 8 mg / L photphat.

Thử nghiệm được tiến hành với tháp giải nhiệt hệ thống vòng hở công suất 1.200 tấn Btu, như trong Hình 1. Khử trùng liên tục nước tuần hoàn bằng dung dịch natri hypoclorit 12,5% làm chất diệt khuẩn chính. Ngoài ra, một chất ức chế ăn mòn độc quyền đã được tiêm vào các tế bào tháp giải nhiệt để quản lý kiểm soát ăn mòn. Ngoài ra, một chất diệt khuẩn không oxy hóa, isothiozoline, đã được sử dụng để kiểm soát sự phát triển của tảo. Máy phân tích trực tuyến được sử dụng để theo dõi clo dư, pH và nhiệt độ của nước tuần hoàn. Dư lượng clo trong khoảng 1,5–2,5 mg / L và pH trong khoảng 6,8–7,9 được duy trì.

Giám sát chất lượng nước

Chất lượng nước của dòng cấp nước thải đã qua xử lý (FL) và dòng tuần hoàn (CL) được theo dõi và phân tích để phân tích địa hóa hoàn chỉnh hàng tháng. Ngoài ra, các sinh vật vi sinh được theo dõi để đánh giá nguy cơ sinh học, bao gồm Legionella sp., Klebsiella pneumoniae và coliforms, với các mẫu được thu thập từ cuối quá trình tuần hoàn để phản ánh tình trạng xấu nhất. Tất cả các phân tích được thực hiện bởi các phòng thí nghiệm bên thứ ba được công nhận tại địa phương. Ngoài ra, một đánh giá về vi rút đường ruột cũng được thực hiện bởi Bệnh viện King Faisal & Trung tâm Nghiên cứu để đánh giá các rủi ro liên quan trong suốt 8 tháng nghiên cứu thử nghiệm.

Vận hành tháp giải nhiệt bằng nước ngầm

Trước khi thử nghiệm thí điểm với nước thải đã qua xử lý, nước ngầm đã được sử dụng cho tháp giải nhiệt. Các đặc tính của nước ngầm bao gồm mức TDS 3.040 mg / L, bao gồm các ion tạo cặn như canxi (233 mg / L), magiê (97 mg / L), sulfat (558 mg / L) và bicarbonate (226 mg / L). Chu kỳ nồng độ với nước ngầm được giới hạn ở mức 2, do nồng độ các ion tạo cặn cao hơn. Các bình ngưng của hệ thống làm mát hoạt động với nước ngầm được kiểm tra bằng mắt thường như trong Hình 2. Quan sát thấy hiện tượng đóng cặn nghiêm trọng trên bề mặt bình ngưng có nước ngầm được lấy làm phần nước bù. Sự hình thành cặn có khả năng làm giảm sự truyền nhiệt qua bộ trao đổi và tải làm mát, đồng thời làm tăng áp suất giảm và áp suất ngưng tụ. Việc tăng áp suất ngưng tụ có thể làm tăng tải của máy nén để đạt được lực nâng giữa dàn bay hơi và dàn ngưng; điều này sẽ làm giảm hệ số hiệu suất của máy làm lạnh.

Vận hành tháp giải nhiệt với nước thải đã qua xử lý

Chất lượng nước vô cơ của nước thải đã qua xử lý tốt hơn nước ngầm với mức TDS là 1.500 mg / L. Các giá trị Chỉ số bão hòa Langelier (LSI) thay đổi từ 0 đến 0,5, cho thấy xu hướng hình thành quy mô của nước thải đã qua xử lý thấp và do đó, tháp giải nhiệt có thể được vận hành ở chu kỳ nồng độ cao hơn. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm cho thấy chu kỳ nồng độ của hoạt động tháp giải nhiệt có thể tăng gần gấp đôi (từ 2 lên 3,5) với nước thải đã qua xử lý là nước bù, có thể thấy trong Hình 3. Chu kỳ nồng độ cao hơn có nghĩa là tần suất xả đáy ít hơn và giảm nhu cầu nước. Sự cải tiến hoạt động này có thể được giải thích dựa trên việc mở rộng quy mô vô cơ được hình thành trên các phụ kiện của nhà máy điều hòa khí.

Bề mặt bình ngưng trong quá trình sử dụng nước thải đã qua xử lý được thể hiện trong Hình 4. Bề mặt bình ngưng sạch, không hình thành cặn khoáng khi nước thải đã qua xử lý được sử dụng. Sự so sánh trực quan của Hình 2 và Hình 4 cho thấy rõ ràng những lợi ích hoạt động tiềm năng của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý làm nước bù.

Đánh giá nguy cơ sinh học của nước thải đã qua xử lý trên hệ thống làm mát

Các mẫu nước được thu thập từ nước thải thô, nước thải đã qua xử lý, nước thải đã qua xử lý thành phần và dây chuyền tuần hoàn tháp giải nhiệt. Trong quá trình thí nghiệm, các mẫu nước lấy từ tháp giải nhiệt được phân tích để tìm vi khuẩn Legionella sp., Klebsiella và tổng số coliforms hàng tháng. Kết quả phân tích cho thấy tất cả các mẫu nước đều âm tính với các mầm bệnh nguy hiểm này (không quan sát thấy).

Một đánh giá về vi rút đường ruột (ví dụ: norovirus, adenovirus, astrovirus, rotavirus, sapovirus) cũng được thực hiện trong quá trình nghiên cứu thử nghiệm. Phân tích vi rút đường ruột được thực hiện hai tuần một lần trong thời gian 8 tháng. Tất cả các mẫu nước thải thô đều chứa vi rút đường ruột. Không có mẫu nào được thu thập từ quá trình vận hành hệ thống tháp giải nhiệt cho thấy có vi rút đường ruột. Kết quả đã chứng minh rằng quá trình khử trùng và xử lý bằng chất diệt khuẩn có hiệu quả trong việc kiểm soát các rủi ro đối với sức khỏe con người.

Kết luận

Kết quả của nghiên cứu thử nghiệm này chỉ ra rằng nước thải đã qua xử lý là một giải pháp thay thế bền vững và khả thi cho nước ngầm như là thành phần nước làm mát trong các hệ thống làm mát công nghiệp. Đánh giá nguy cơ sinh học chỉ ra rằng việc xử lý khử trùng có hiệu quả trong việc kiểm soát các rủi ro đối với sức khỏe con người.

Ứng dụng nước thải đã qua xử lý có thể tiết kiệm một lượng đáng kể nước, năng lượng và chi phí vận hành cho các hoạt động của tháp giải nhiệt. Sự gia tăng chu kỳ nồng độ dẫn đến giảm 27% nhu cầu nước so với đường cơ sở nước ngầm hiện tại. Tiết kiệm nước bù dự kiến hàng năm cho nhà máy điện xoay chiều 1.200 tấn ước tính là 16.501 m­³. Dựa trên hiệu suất mang tính tích cực đạt được trong quá trình thử nghiệm thí điểm, một số nhà máy điều hòa khí với tổng công suất làm mát 6.000 tấn hiện đang được xem xét để áp dụng nước thải đã qua xử lý, tương đương với việc tiết kiệm hàng năm 82.505 m3 nước ngầm. Hơn nữa, mức tiết kiệm năng lượng dự kiến hàng năm là 82.505 KWh.

Điều quan trọng cần lưu ý là bất kỳ cơ sở nào có ý định sử dụng nước thải đã qua xử lý trong hệ thống làm mát hở nên trải qua một bước đánh giá để lựa chọn hóa chất / chất diệt khuẩn thích hợp, hiểu rõ về chất lượng nước nước thải đã qua xử lý và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống làm mát xử lý phù hợp.

Bài viết được dịch từ watertechonline.com

Goldsun - địa chỉ lắp đặt tháp giải nhiệt và cung cấp phụ tùng tháp giải nhiệt uy tín

Trên đây Goldsun Cooling Tower đã mang đến cho các bạn bài viết nghiên cứu về Sử dụng nước thải đã qua xử lý làm nước bù cho tháp giải nhiệt. Nếu có nhu cầu về Tháp giải nhiệt hoặc các linh kiện, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua số 0934 899 800. Chúng tôi rất hân hạnh được tư vấn và hỗ trợ cho bạn.