中央空调循环水ORP系统改造

中央空调循环水ORP系统改造

邓文宗

广州医科大学附属脑科医院  广东广州  510370

摘要：中央空调是大型建筑中必不可少的基础设施，中央空调循环水中经常会产生水垢、细菌、藻类等微生物，如不进行及时的水处理就会发生管道堵塞、腐蚀泄漏、能耗高等一系列危害。因此对中央空调系统的循环水定期进行水处理，才能保障中央空调系统设备的正常运行和使用。

关键词：中央空调    水处理   能耗

一、中央空调循环水中结垢、腐蚀和微生物藻类带来的危害

结垢、腐蚀和微生物这三者不是孤立的，是相互联系和影响的，如水垢和垢泥经常结合在一起，结垢和藻类微生物粘泥又能引起或加重腐蚀。这些水垢、腐蚀物及微生物粘泥给中央空调的安全运行带来了严重的危害。

1.水垢使导热系数极低，降低导热效率或使导热不畅，影响中央空调的制冷效果，容易阻塞冷凝器管路，轻则降低流量，严重时冷凝器中的管路甚至堵死，使冷凝器压力升高，造成高压运行，导致电机负荷增加，增加电能消耗。

2.系统管道及设备内壁常因腐蚀造成锈渣脱落，脱落的锈渣常常会堵塞盘管，使空调换热效果下降，腐蚀严重时还会造成设备穿孔泄漏等重大停机事故，给安全生产带来很多隐患。循环水系统的腐蚀不仅影响设备的正常使用，增加设备的维修费用，而且还会缩短了设备的使用寿命。

3.水垢、微生物藻类覆盖在中央空调水系统设备管道或换热器流道表面，严重的将堵塞管道，阻碍水流动，使整个循环水路水量减少，热交换效率进一步降低。垢泥集积在冷却塔填料的表面或填料间，堵塞了冷却水的通过量，降低冷却塔的冷却效果。垢泥覆盖在金属表面，形成差异腐蚀化学电池，加速这些金属设备的腐蚀。

二、使用OPR平衡系统水处理的优势

1.臭氧杀生(灭菌、除藻)

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；不会产生微生物抗药性。

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。

2.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/1，硬度可达到724mg/1（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。

3.除臭

引起水体臭味与腐败味的主要成分是氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等，臭氧可以与它们发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果

4.防腐

在一定OPR值范围内，臭氧能抑制腐蚀。其机理与铬酸盐缓蚀剂的机理大致相似，主要原因是由于臭氧分解后产生的活泼的原子氧与亚铁离子反应后，在阳极表面上形成一层含γ－FE204的钝化膜，对金属具有良好的保护作用。NASA的研究表明，使用臭氧后，循环冷却系统中钢铁的腐蚀速度为标准要求的1/2～1/3。多个工程实例证明，可降低腐蚀速率50%以上（包括钢铁和铜）；

5.节能

利用水中一定浓度的臭氧，完全破坏生物膜，去除生物垢，使水中钙、镁离子等化学沉淀不易结成化学硬垢，而以悬浮物的形式存在于水中，并通过旁滤系统加以去除；而且还可将已经形成的垢层破坏，清除陈垢，使换热器和管道壁清洁，大大提高能源效率。

三、改造方案

我单位中央空调水冷系统自2011年底投入使，一直采用定期加药洗塔方法对冷却塔管路设施进行维护，效果不佳。设备管理科决定对中央空调的三台冷却塔水系统ORP环保改造。

1. 冷却塔在设备层顶楼
2. 共三台冷却塔处理量：125T/台，共375T
3. 现场实拍照片

   改造要求：

1. 不改变原来设备系统，不影响原来系统的动行；
2. 出风微生物（细菌等）满足《公共场所集中空调通风系统卫生规范》；
3. 保证所提供设备的噪声的达达标，满足《城市区域噪声标准》；
4. 降低设备维护和运行费用。

工程实例证明，使用ORP平衡系统后，可以少加甚至不需要加其他药剂。ORP值超高，杀菌、除臭、灭藻性能越好，但理论上，ORP处于正值内，水体都是居有氧化性的，都会对系统各组件（包括阀门、管道）造成氧化腐蚀，ORP不超过某个正值时，既能优良的杀菌、除臭、灭藻性能，又能达到不腐蚀系统组件的目的，且当ORP值严格控制在某一正值范围内，不但不会对系统造成腐蚀，还能有阻垢防腐的功能

ORP平衡机系统由空气预制装置(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)、ORP核心控制器、自动控制计算机等组成

每台冷却塔独立配套ORP平衡系统+旁滤系统，系统流程图如下：

从冷却塔集水槽取水，经旁滤器过滤后跟臭氧混合后再加入冷却塔集水槽。不改变原系统各何部件。

四、改造后效果

1.OPR平衡机成效

a、除铁、锰等物质。

b、不存在二次污染问题。能除酚，无氯酚味。不会生成有机氯化物。

c、减少排污量入排污次数，间接减少用水量污水排放量减少50%以上。

d、减少性各种药剂的使用量及使用频率(年减少药70%的药剂用量)，污泥量减少60%，减少管路堵塞。

e、清洗周期加长了三倍以上，使系统的维护的费用大大减少。

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。

2.OPR平衡系统与传统加药处理各项对比

3.经济效益分析

参考文献：

[1]王大中；冷却水杂质对阻垢聚合物性能的影响；工业水处理；2003

[2]陈爱民；中央空调水处理技术研究；

作者简介：邓文宗（1979--），男，广东广州，硕士，研究方向：设备管理