الزامات و راه حل های ویژه برای تصفیه آب خنک کننده در کارخانه های زباله سوز

کارخانه های زباله سوز تحت برخی از سخت ترین شرایط از هر تاسیسات صنعتی کار می کنند. سوزاندن زباله‌های جامد شهری، زباله‌های خطرناک یا زباله‌های پزشکی در دمای بیش از 850 درجه سانتی‌گراد، بارهای گرمایی شدید و پایداری ایجاد می‌کند که سیستم‌های آب خنک‌کننده در گردش باید به طور مداوم مدیریت کنند - اغلب در تمام ساعات شبانه روز، هر روز از سال. در عین حال، احتراق جریان های زباله مخلوط گازهای خورنده، ترکیبات کلرید و میعانات اسیدی را وارد می کند که یک محیط شیمیایی آب تهاجمی منحصر به فرد ایجاد می کند.

روش‌های استاندارد تصفیه آب خنک‌کننده طراحی‌شده برای نیروگاه‌ها یا تأسیسات پتروشیمی اغلب برای کاربردهای سوزاندن زباله ناکافی هستند. درمان موثر مستلزم برنامه های شیمیایی هدفمندی است که سطوح بالای کلرید، pH نوسان، آلودگی فلزات سنگین، و نیاز به مقیاس قابل اعتماد و کنترل خوردگی تحت بارهای حرارتی متغیر را مورد توجه قرار دهد. این مقاله به جزئیات چالش‌های خاص مدیریت آب خنک‌کننده در کارخانه‌های زباله سوز و راه‌حل‌هایی می‌پردازد که به طور مداوم عملیات ایمن، سازگار و کارآمد را ارائه می‌کنند.

چرا کارخانه های زباله سوز چالش های منحصر به فرد آب خنک کننده را ارائه می دهند؟

برای درک الزامات تصفیه، ابتدا لازم است بدانیم که چگونه آب خنک کننده در یک تاسیسات سوزاندن زباله معمولی استفاده می شود و چرا این استفاده مشکلاتی را ایجاد می کند که در صنایع دیگر با آن مواجه نمی شوند.

مدارهای خنک کننده چندگانه با شدت بالا

یک نیروگاه مدرن تبدیل زباله به انرژی معمولاً چندین مدار خنک کننده مجزا را به طور همزمان کار می کند. سیستم خنک کننده رنده و کوره از دیواره های محفظه احتراق محافظت می کند. دیگ بخار و مدار چگالش بخار بازیابی گرما را برای تولید برق انجام می دهد. سیستم های خنک کننده گاز دودکش اگزوز داغ را به دمای مناسب برای تجهیزات کنترل آلودگی کاهش می دهد. سیستم های سرباره و جابجایی خاکستر از آب برای خنک کردن و انتقال بقایای احتراق جامد استفاده می کنند. هر مدار در دماها، سرعت جریان و شرایط تماس مواد مختلف عمل می کند و هر یک می تواند آلاینده های مختلفی را وارد آب کند.

ورود کلرید از احتراق زباله

زباله های جامد شهری معمولاً حاوی مقادیر قابل توجهی از پلاستیک های کلردار (PVC)، ترکیبات کلر آلی و نمک های کلرید معدنی هستند. هنگام سوزاندن، این مواد گاز هیدروژن کلرید (HCl) را به جریان دودکش آزاد می کنند. حتی با وجود سیستم‌های اسکرابر، برخی از گازهای مملو از کلرید و ذرات ریز به مدارهای آب خنک‌کننده می‌رسند - به‌ویژه در بخش‌های خنک‌کننده گازهای دودکش و بخش‌های شستشوی مرطوب. غلظت کلرید در آب در گردش در نیروگاه های زباله سوز اغلب به 500-2000 میلی گرم در لیتر می رسد، در مقایسه با محدوده 200-400 میلی گرم در لیتر که در سیستم های خنک کننده نیروگاه رایج است. افزایش سطح کلرید به طور چشمگیری خوردگی حفره ای روی سطوح مبدل حرارتی فولاد ضد زنگ و فولاد کربنی را تسریع می کند. ، و اثربخشی بازدارنده های خوردگی استاندارد را که به تشکیل فیلم اکسید غیرفعال بستگی دارد کاهش می دهند.

نوسانات pH اسیدی

تصفیه آب خنک کننده صنعتی معمولی محدوده pH کمی قلیایی بین 7.5-9.0 را هدف قرار می دهد تا خوردگی فولاد و رسوب کربنات کلسیم را به طور همزمان به حداقل برساند. در مدارهای خنک‌کننده زباله سوز، رویدادهای جذب گاز اسیدی می‌توانند در دوره‌های کوتاه زمانی که عملکرد اسکرابر نوسان می‌کند یا در طول راه‌اندازی و خاموش شدن، pH را به زیر ۶.۰ برساند. شرایط اسیدی در pH کمتر از 6.5 سرعت خوردگی فولاد کربنی را به طور تصاعدی تسریع می‌کند - نرخ خوردگی فولاد ملایم با کاهش pH کمتر از 7.0 تقریباً دو برابر می‌شود - و همچنین باعث انحلال مقیاس محافظ و لایه‌های بازدارنده می‌شود که در طول عملیات عادی ایجاد می‌شوند.

آلودگی فلزات سنگین

احتراق جریان‌های زباله ناهمگن باعث تبخیر فلزات سنگین از جمله روی، سرب، مس، کادمیوم و جیوه می‌شود. انتقال خاکستر بادی به مدارهای آب خنک‌کننده، این فلزات را رسوب می‌کند و هم مشکلات کاتالیز خوردگی (یون‌های مس به ویژه تسریع حمله گالوانیکی به آلومینیوم و فولاد ملایم) و هم چالش‌های انطباق تخلیه را ایجاد می‌کند. آب خروجی از سیستم‌های خنک‌کننده زباله سوزاندن معمولاً به تصفیه قبل از تخلیه نیاز دارد تا محدودیت‌های پساب فلزات سنگین را برآورده کند و انتخاب مواد شیمیایی تصفیه آب باید تعامل آنها با این آلاینده‌ها را در نظر بگیرد.

بارگیری مواد جامد معلق بالا

ذرات خاکستر و سرباره حباب شده در آب خنک کننده، همراه با رشد بیوماس میکروبی ناشی از دمای آب گرم و بارگیری مواد مغذی آلی ناشی از تماس با زباله، غلظت جامدات معلق بالایی را تولید می کنند که می تواند به سرعت مبدل های حرارتی را آلوده کند و سیستم های توزیع را مسدود کند. لخته سازهای معمولی و سیستم های فیلتراسیون که برای کاربردهای صنعتی تمیزتر طراحی شده اند، اغلب نمی توانند توزیع اندازه ذرات و نرخ بارگذاری مشخصه آب خنک کننده زباله سوزاندن را تحمل کنند.

الزامات اصلی درمان برای هر مدار خنک کننده

با توجه به پیچیدگی چند مداری تاسیسات سوزاندن زباله، یک فرمول تصفیه واحد نمی تواند تمام نیازهای آب خنک کننده را برطرف کند. را محلول های تصفیه شیمیایی برای کارخانه های زباله سوز باید بر اساس نوع مدار متمایز شود.

مهار خوردگی در شرایط کلرید بالا و pH پایین

کنترل خوردگی حیاتی ترین و از نظر فنی سخت ترین جنبه تصفیه آب خنک کننده در کاربردهای سوزاندن زباله است. بازدارنده های استاندارد مبتنی بر کرومات یا روی به دلیل مقررات زیست محیطی محدود یا ممنوع هستند. بازدارنده‌های مبتنی بر فسفونات، در حالی که در pH خنثی تا قلیایی خفیف مؤثر هستند، وقتی pH به زیر 6.5 می‌رسد، بیشتر اثر تشکیل فیلم خود را از دست می‌دهند و در محیط‌های با کلرید بالا که یون‌های کلرید به طور تهاجمی به لایه‌های اکسید غیرفعال حمله می‌کنند، محافظت ناکافی را ارائه می‌کنند.

مهار خوردگی موثر برای سیستم‌های خنک‌کننده زباله سوز معمولاً به ترکیبی از آمین‌های آلی تشکیل‌دهنده فیلم (برای محافظت از فولاد کربنی در شرایط اسیدی)، ترکیبات مولیبدات یا تنگستات (که غیرفعال‌سازی را در محدوده pH وسیع‌تری نسبت به فسفونات حفظ می‌کنند) و تولیل‌تریازول یا تمام اجزای سازنده بنزوتریاز تکیه دارد. این رویکرد چند جزئی مکانیسم‌های حفاظتی همپوشانی را فراهم می‌کند که نرخ خوردگی قابل قبولی را حفظ می‌کند حتی زمانی که مکانیسم‌های بازدارنده فردی تا حدی توسط نوسانات pH یا رقابت کلرید به خطر بیفتد.

برای مدارهایی که با آب تماس گاز دودکش با کلرید بیش از 1000 میلی گرم در لیتر کار می کنند، انتخاب مواد به اندازه عملیات شیمیایی مهم است. فولاد ضد زنگ دوبلکس یا مواد پر آلیاژ مانند Hastelloy برای لوله های مبدل حرارتی در تهاجمی ترین مناطق مورد نیاز است. از آنجایی که هیچ برنامه تصفیه شیمیایی نمی تواند به اندازه کافی از فولاد ضد زنگ استاندارد 304 یا 316 در غلظت های بالای کلرید محافظت کند. سپس عملیات شیمیایی بر جلوگیری از خوردگی زیر رسوبی، حمله گالوانیکی در اتصالات فلزی غیرمشابه و خوردگی عمومی در مدارهای ثانویه با کلرید پایین تمرکز دارد.

بافر pH و مدیریت قلیاییت

حفظ pH آب در گردش در محدوده هدف 7.5-8.5 در یک محیط سوزاندن زباله، به جای تنظیم ساده pH در مرحله آب آرایشی، به یک استراتژی بافر فعال و دوز قلیایی نیاز دارد. دوز سود سوز آور (NaOH) یا خاکستر سودا (Na2CO3) مستمر یا ناشی از تقاضا، مرتبط با سنسورهای pH خطی با زمان پاسخ سریع، از گشت و گذارهای طولانی مدت با pH پایین جلوگیری می کند. ذخیره قلیائیت حفظ شده در سیستم یک بافر در برابر حوادث بار اسیدی ناگهانی فراهم می کند. سطوح قلیایی هدف 200-400 میلی گرم در لیتر به عنوان CaCO3 ظرفیت بافر کافی را برای اکثر سناریوهای عملیاتی فراهم می کند در حالی که در زیر سطحی باقی می ماند که باعث پوسته پوسته شدن کربنات کلسیم می شود.

پیشگیری از رسوب در آب با دمای بالا و با کیفیت متغیر

تشکیل رسوب در سیستم‌های خنک‌کننده زباله سوز با همان شیمی بنیادی در سایر صنایع - فوق اشباع کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و سیلیس در سطوح انتقال حرارت - انجام می‌شود، اما به دلیل کیفیت آب متغیر که مشخصه این تاسیسات است، پیچیده است. کیفیت آب آرایشی ممکن است در فصل تغییر کند، نسبت غلظت دمش با بار تولید در نوسان است، و رویدادهای آلودگی خاکستر به طور دوره‌ای غلظت کلسیم، سیلیس یا سولفات را بالاتر از سطح طراحی افزایش می‌دهد.

بازدارنده های مقیاس مبتنی بر پلیمر با استفاده از پلی اکریلیک اسید (PAA)، کوپلیمرهای AA/AMPS یا پلی اسپارتیک اسید (PASP) قابل اطمینان ترین عملکرد را در این محیط متغیر ارائه می دهند. این بازدارنده‌ها از طریق مکانیسم‌های مهار آستانه و اصلاح کریستال کار می‌کنند که در محدوده pH 6.5 تا 9.5 مؤثر باقی می‌مانند، که پوشش کامل عملیاتی اکثر مدارهای خنک‌کننده زباله سوزاندن را پوشش می‌دهد. برخلاف بازدارنده‌های مبتنی بر فسفونات، بازدارنده‌های مقیاس پلیمری به بارهای تخلیه فسفر کمک نمی‌کنند، که برای تأسیساتی که در معرض محدودیت‌های پساب کل فسفر هستند مهم است.

مقیاس سیلیس در تأسیساتی که از شستشوی مرطوب برای تمیز کردن گازهای دودکش استفاده می‌کنند، شایسته توجه ویژه است، زیرا برگشت آب اسکرابر می‌تواند سیلیس محلول بالا را که در سیستم گردش خون متمرکز می‌شود، معرفی کند. مهارکننده‌های مبتنی بر PASP با پراکنده‌کننده‌های خاص سیلیسی، کنترل مقیاس سیلیس بهتری را نسبت به برنامه‌های پلیمری همه منظوره ارائه می‌کنند و باید زمانی که سیلیس آب در گردش بیش از 150 میلی‌گرم در لیتر به عنوان SiO2 است، مشخص شوند.

ما تصفیه آب خنک کننده در گردش صنعتی طیف محصولات شامل فرمول‌های بازدارنده مقیاس تخصصی است که به‌طور خاص برای محیط‌های با کلرید بالا و pH متغیر از نوعی که در کاربردهای سوزاندن زباله‌ها با آن مواجه می‌شوند، توسعه یافته‌اند.

کنترل رسوب بیولوژیکی: مدیریت خطر لژیونلا و بیوفیلم

برج های خنک کننده در نیروگاه های زباله سوز شرایطی را ایجاد می کنند که برای رسوب بیولوژیکی بسیار مناسب است. دمای آب بین 25 تا 45 درجه سانتیگراد، بارگیری مواد مغذی آلی از تماس با زباله، و سطح آب بزرگ برج های خنک کننده از رشد سریع میکروبی، تشکیل بیوفیلم و در جدی ترین موارد، تکثیر لژیونلا پشتیبانی می کند. بیوفیلم روی سطوح مبدل حرارتی باعث مقاومت حرارتی معادل رسوب رسوب می‌شود، در حالی که آلودگی لژیونلا خطری برای سلامت عمومی ایجاد می‌کند که نیاز به اصلاح فوری دارد.

برنامه‌های بیوسید مؤثر برای سیستم‌های خنک‌کننده زباله سوز باید هم میکروارگانیسم‌های پلانکتونیک (آزاد شناور) و هم بی‌فیلم (بیوفیلم) را بررسی کنند. بیوسیدهای اکسید کننده - در درجه اول هیپوکلریت سدیم، دی اکسید کلر، یا ترکیبات برم - کنترل طیف گسترده ای از باکتری های پلانکتون را فراهم می کنند و لژیونلا را در غلظت های باقیمانده به طور موثر سرکوب می کنند. دی اکسید کلر به ویژه برای کاربردهای سوزاندن زباله مناسب است زیرا در مقادیر pH بالاتر (7.5-9.0) که برای کنترل خوردگی استفاده می شود موثر باقی می ماند و به سرعت کلر آزاد توسط آمونیاک یا ترکیبات نیتروژن آلی مصرف نمی شود.

بیوسیدهای غیر اکسید کننده مانند ایزوتیازولون (CMIT/MIT)، گلوتارآلدئید، یا ترکیبات آمونیوم چهارتایی به عنوان شرکای چرخشی برای جلوگیری از توسعه تحمل بیوسیدهای اکسید کننده و برای نفوذ به بیوفیلم‌های تثبیت‌شده‌ای که زیست‌کش‌های اکسیدکننده نمی‌توانند به طور کامل از بین ببرند، استفاده می‌شوند. یک برنامه چرخش بیوساید معمولی، بیوسید اکسید کننده را به طور مداوم یا نیمه پیوسته برای کنترل حالت پایدار، با دوز شوک بیوسید غیر اکسید کننده هر 2 تا 4 هفته، اعمال می کند.

الزامات مدیریت ریسک لژیونلا

کارخانه‌های زباله‌سوز در اکثر حوزه‌های قضایی مشمول ارزیابی ریسک لژیونلا و الزامات مدیریتی تحت مقررات بهداشت حرفه‌ای و محیط‌زیست هستند. یک برنامه کنترل لژیونلا سازگار به موارد زیر نیاز دارد:

• ارزیابی ریسک مستند که تمامی برج های خنک کننده و کندانسورهای تبخیری را پوشش می دهد
• نمونه برداری منظم از آب و آزمایش کشت لژیونلا (معمولاً سه ماهه یا بیشتر)
• حفظ حداقل کلر آزاد یا باقیمانده بیوساید معادل آن در تمام نقاط سیستم توزیع
• ضد عفونی دوره ای با دوز بالا (هیپرکلره یا ضدعفونی حرارتی) در طول خاموش شدن یا پس از نتایج آزمایش مثبت لژیونلا
• تعمیر و نگهداری حذف کننده دریفت برای به حداقل رساندن تولید آئروسل از برج های خنک کننده

تصفیه آب سرباره و مدیریت فلزات سنگین

سیستم های رفع سرباره یک چالش تخصصی تصفیه آب متمایز از مدارهای برج خنک کننده چرخشی که در بالا بحث شد را نشان می دهد. خاموش کردن مستقیم آب با سرباره داغ، جذب گرمای قابل توجه و همچنین حل کردن فلزات سنگین، کلرید و ترکیبات قلیایی شسته شده از سرباره. این آب به دلیل سطوح بالای آلودگی آن معمولاً از طریق یک حلقه نشست و تصفیه به جای ارسال به سیستم برج خنک کننده اصلی بازیافت می شود.

تصفیه آب سرباره بر حذف جامدات معلق از طریق انعقاد و لخته سازی، رسوب فلزات سنگین با استفاده از آهک یا هیدروکسید سدیم برای بالا بردن pH بالای 9.0 (که در آن اکثر فلزات سنگین هیدروکسیدهای نامحلول تشکیل می دهند) و آبگیری لجن برای دفع مناسب تمرکز دارد. منعقد کننده های غیر آلی مانند سولفات آهن یا کلرید پلی آلومینیوم (PAC) برای بی ثبات کردن ذرات خاکستر کلوئیدی موثر هستند، در حالی که لخته کننده های پلی آکریل آمید آنیونی ته نشینی ذرات را تسریع کرده و آبگیری لجن را بهبود می بخشند.

سرریز تصفیه شده از مدارهای خاموش کننده سرباره باید قبل از بازیافت یا تخلیه، محدودیت های تخلیه فلزات سنگین را برآورده کند. نظارت منظم بر غلظت روی، سرب، مس، کادمیوم و کروم در پساب تصفیه شده مورد نیاز است و دوز منعقد کننده باید در زمان واقعی بر اساس کیفیت آب ورودی تنظیم شود، که با ترکیب زباله های در حال پردازش متفاوت است.

ملاحظات صرفه جویی در مصرف آب و تخلیه مایعات صفر

مجوزهای زیست محیطی برای تأسیسات زباله سوز جدید به طور فزاینده ای نیازمند به حداقل رساندن تخلیه فاضلاب است، به طوری که برخی از تنظیم کننده ها عملیات تخلیه مایع صفر (ZLD) را الزامی می کنند. حتی در مواردی که ZLD مورد نیاز نیست، ملاحظات هزینه و کمبود آب اپراتورها را به حداکثر رساندن نسبت گردش مجدد و به حداقل رساندن حجم دمیدن سوق می دهد.

دستیابی به نسبت غلظت بالا (5-8 چرخه) در سیستم های خنک کننده زباله سوز به ویژه برنامه های بازدارنده خوردگی و مقیاس قوی را می طلبد، زیرا بارهای معدنی متمرکز ظرفیت بازدارنده را به چالش می کشد. همچنین نیاز به مدیریت دقیق تر تجمع کلرید دارد - در سیستم های با کلرید بالا، افزایش نسبت غلظت می تواند سطوح کلرید را به مقادیری برساند که یکپارچگی تجهیزات را به خطر می اندازد. نرم شدن جریان جانبی یا تبادل یونی برای حذف سختی یا کلرید ممکن است برای فعال کردن عملکرد نسبت غلظت بالا و در عین حال حفظ شیمی آب قابل قبول ضروری باشد.

انفجار از برج های خنک کننده زباله سوز، زمانی که نمی توان آن ها را در تاسیسات بازیافت کرد، معمولاً نیاز به تصفیه در یک سیستم فاضلاب قبل از تخلیه دارد. نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، مواد جامد معلق، فلزات سنگین و pH این انفجار باید در محدوده‌های نظارتی باشد. انتخاب مواد شیمیایی تصفیه آب زیست تخریب پذیر و کم COD - بازدارنده های مقیاس پلیمری بدون فسفر، زیست کش های غیر پایدار - از انطباق با محدودیت های COD پساب پشتیبانی می کند و بار تصفیه بر روی سیستم فاضلاب را کاهش می دهد.

برای تأسیساتی که استراتژی‌های جامع مدیریت آب را دنبال می‌کنند، تیم ما طراحی در سطح سیستم و پشتیبانی بهینه‌سازی شیمیایی را در سراسر جهان ارائه می‌کند. تمام بخش های صنعتی که ما به آنها خدمت می کنیم از جمله راه حل های یکپارچه برای پیش تصفیه اسمز معکوس، شیمی سیستم چرخشی و تصفیه فاضلاب برای حمایت از مدیریت آب حلقه بسته.

بهترین شیوه های نظارت، اتوماسیون و عملیاتی

محیط شیمیایی آب متغیر و تهاجمی کارخانه‌های زباله‌سوز، نظارت مستمر و دوز شیمیایی خودکار را بسیار مهم‌تر از کاربردهای خنک‌کننده صنعتی با ثبات‌تر می‌کند. نظارت دستی در فواصل زمانی ثابت برای تشخیص افت سریع pH، افزایش کلرید، و افزایش فعالیت بیولوژیکی که مشخصه این تاسیسات است، کافی نیست.

سیستم‌های مدیریت آب خنک‌کننده مدرن برای کاربردهای سوزاندن زباله باید حسگرهای آنلاین برای pH، هدایت (به عنوان نماینده‌ای برای کل مواد جامد محلول و نسبت غلظت)، پتانسیل کاهش اکسیداسیون (ORP، برای نظارت بر باقیمانده‌های زیست‌کش) و کدورت (برای بارگذاری جامدات معلق) را در خود جای دهند. این سیگنال‌ها کنترل‌کننده‌های دوز خودکار را تغذیه می‌کنند که بازدارنده‌های خوردگی، بازدارنده مقیاس، مواد شیمیایی تنظیم pH و دوز زیست‌کش را در زمان واقعی تنظیم می‌کنند تا پارامترهای کیفیت آب هدف را با وجود شرایط ورودی نوسان حفظ کنند.

فراتر از دوز خودکار، اقدامات عملیاتی زیر برای عملکرد قابل اعتماد ضروری است:

• ثبت روزانه کیفیت آب: pH، رسانایی، سختی، کلرید، باقیمانده بازدارنده و باقیمانده بیوسید باید حداقل یک بار در هر شیفت در طول عملیات عادی ثبت شوند.
• تحلیل جامع هفتگی: پانل کامل شیمی آب شامل کلسیم، منیزیم، سیلیس، آهن، جامدات معلق، کدورت و محاسبه شاخص اشباع Langelier.
• ارزیابی ماهانه کوپن خوردگی: کوپن های خوردگی فولاد کربنی، آلیاژ مس و سایر مواد ساختمانی باید هر ماه وزن و بازرسی شوند تا بررسی شود که نرخ خوردگی در محدوده قابل قبول باقی می ماند.
• بازرسی سه ماهه مبدل حرارتی: بازرسی بصری یا اولتراسونیک از بخش های مبدل حرارتی نماینده برای شناسایی رسوب یا حفره در مراحل اولیه قبل از اینکه باعث آسیب به تجهیزات شود.
• پروتکل های راه اندازی و خاموش کردن: درمان‌های پیش فیلم با غلظت بالای بازدارنده قبل از راه‌اندازی سیستم و دوز شوک زیست‌کشی قبل از خاموش شدن طولانی‌مدت برای جلوگیری از رشد میکروبی در دوره‌های راکد.

اپراتورهای کارخانه سوزاندن زباله که برنامه‌های نظارت ساختاری و دوز خودکار را اجرا می‌کنند، به طور مداوم به نرخ خوردگی کمتر، عمر طولانی‌تر مبدل حرارتی و انطباق با مقررات قابل اعتمادتر نسبت به کسانی که به تنظیم دستی دوره‌ای دوز مواد شیمیایی متکی هستند، دست می‌یابند. برای بحث در مورد برنامه نظارت و تصفیه متناسب با جریان های زباله خاص و پیکربندی مدار خنک کننده، با متخصصین تصفیه آب ما تماس بگیرید .