تجهیزات شیمیایی تصفیه آب

اطلاعات تجهیزات شیمیایی تصفیه آب

نمایش تمام سازندگان تجهیزات شیمیایی تصفیه آب

تجهیزات شیمیایی تصفیه آب شامل مواد شیمیایی، مانیتورها و سایر تجهیزاتی است که برای تشخیص و درمان مشکلات رایج آب فرآیند استفاده می شود.

بررسی اجمالی آب فرآیند 

آب فرآیند به آبی گفته می شود که نمی توان آن را به عنوان آب آشامیدنی طبقه بندی کرد و در تجهیزات و فرآیندهای صنعتی استفاده می شود. معمولاً در بویلرها، برج های خنک کننده یا مبدل های حرارتی استفاده می شود.

در حالی که هزینه کم، در دسترس بودن گسترده و توانایی های تبادل حرارت آب، آن را به یک وسیله تبادل حرارت ایده آل تبدیل می کند، ویژگی های آن به عنوان یک حلال می تواند عوارض جانبی ناخواسته ای را در سیستم های صنعتی ایجاد کند. رایج ترین اثرات مضر را می توان به چهار دسته اصلی طبقه بندی کرد که در زیر بحث شده است.

خوردگی

خوردگی یک فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن یک فلز - معمولاً فولاد ملایم یا مواد ارزان‌تر - به حالت اکسید طبیعی خود باز می‌گردد و باعث از دست دادن ضخامت فلز یا نفوذ کامل از دیواره لوله فلزی می‌شود. خوردگی زمانی آغاز می‌شود که یون‌های فلزی در یک الکترولیت (در این مورد آب) حل می‌شوند و الکترون‌ها را پشت سر می‌گذارند. این الکترون‌های آزاد از میان فلز جریان می‌یابند و در یک نقطه کاتدی جمع می‌شوند، جایی که واکنش‌های مصرف‌کننده الکترون رخ می‌دهد. این واکنش ها منجر به از دست دادن فلز و تشکیل رسوبات می شود.

یک لوله خورده

حملات خورنده ممکن است عمومی باشند و سطح فلز را به طور یکنواخت تحت تأثیر قرار دهند یا در یک منطقه کوچک به شدت موضعی شوند. عمل دوم که معمولاً حفره نامیده می شود، اغلب بر فلزاتی که کندتر خورده می شوند مانند مس، آلیاژهای آلومینیوم و فولاد ضد زنگ تأثیر می گذارد. نوع سوم، خوردگی گالوانیکی، زمانی اتفاق می‌افتد که دو فلز در تماس غیرمشابه در اتصالات نازل یا اتصالات خورده شوند.

مقیاس

فلس یک پوشش عمدتا معدنی است که توسط مواد معدنی محلول در آب تشکیل می شود. مواد معدنی رایج در مقیاس عبارتند از کربنات کلسیم، فسفات کلسیم، سیلیکات منیزیم و سیلیس. یک ماده معدنی که در یک نمونه آب خاص کمتر محلول است، احتمال بیشتری دارد که به صورت رسوب بر روی سطوح رسوب کند. توانایی یک نمونه آب برای تشکیل مقیاس توسط چهار عامل تعیین می شود:

• دما: مواد معدنی با افزایش دما (حلالیت مستقیم) یا کاهش (حلالیت معکوس) محلول تر می شوند.

• pH: تغییر در قلیاییت یا اسیدیته به میزان زیادی بر حلالیت یک کانی تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، کربنات کلسیم حلالیت با افزایش pH کاهش می یابد و احتمال تشکیل رسوب بسیار بیشتر می شود.

• مقدار کل مواد تشکیل دهنده مقیاس موجود در نمونه.

• تأثیر سایر مواد محلول.

رسوب کردن

رسوب گیری عبارت است از تجمع آلاینده های جامد، به غیر از رسوب، که به خراب شدن تجهیزات کمک می کند یا عملکرد سیستم را مختل می کند. رسوبات شامل خاک، سیلت، ماسه، مواد آلی، توده های میکروبی و فسفات های خاص است. این پدیده عموماً در آب حاوی مقادیر زیادی مواد معلق بیشتر است، اما عوامل محیطی مانند دما، سرعت جریان، رشد میکروبی، خوردگی و آلودگی نیز می‌توانند بر رسوب‌گیری تأثیر بگذارند.

رسوب زیستی در سیستم آب خنک کننده

مشکلات بیولوژیکی

خواص حیات بخش طبیعی آب باعث رشد بیولوژیکی میکروارگانیسم ها می شود. رشد کنترل نشده این ارگانیسم ها در سیستم های فرآیندی منجر به لجن های میکروبی، توده های چسبنده میکروارگانیسم ها می شود که باعث ایجاد رسوب و خوردگی می شود. در حالی که این موجودات به طور معمول وارد سیستمی در منبع اصلی آب می شوند، موجودات موجود در هوا نیز ممکن است به یک برج خنک کننده یا سیستم دیگر دمیده شوند.

اثرات خوردگی، مقیاس، رسوب، و آلودگی بیولوژیکی

مشکلات فوق می تواند تأثیر منفی مستقیمی بر سیستم های استفاده کننده از آب فرآیند داشته باشد. مشکلات رایج عبارتند از:

• افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری، تعمیر و خاموشی که منجر به هزینه کل عملیات (TCO) می شود.

• کاهش راندمان انتقال حرارت، منجر به هزینه های سوخت و انرژی بالاتر می شود

• افزایش انتشار گازهای گلخانه ای و مسائل مربوط به انطباق با محیط زیست

• تعطیلی احتمالی کارخانه، از بین رفتن تجهیزات و مشکلات کیفیت محصول

• در موارد شدید، خرابی فاجعه بار دیگ بخار و از دست دادن احتمالی جان

درمان شیمیایی

مواد شیمیایی در چند نقطه در طول فرآیند تصفیه به آب خام فرآیند اضافه می شوند. تصفیه شیمیایی آب تغذیه دیگ بخار، آب برج خنک کننده و سایر آب فرآیند معمولاً همراه با یک برنامه تصفیه مکانیکی با استفاده از تجهیزات تبادل یونی، دیالایزرها و هواگیرها انجام می شود.

مواد شیمیایی نقش مهمی در فرآیندهای تصفیه بویلر و آب خنک کننده دارند.

تامین کنندگان مواد شیمیایی اغلب محصولات خود را بر اساس دسته های زیر طبقه بندی می کنند.

مواد شیمیایی بیولوژیکی

مواد شیمیایی مانند جلبک کش ها، بیوسیدها و سایر مواد ضدعفونی کننده موجودات ناخواسته را در آب فرآیند از بین می برند.

جلبک کش ها جلبک ها و سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) را در نمونه آب از بین می برند. در حالی که معرفی یک جلبک کش به یک سیستم تمام جلبک های موجود را از بین می برد، سموم آزاد شده توسط جلبک ها را قبل از مرگ حذف نمی کند.

بیوسیدها و سایر ضدعفونی‌کننده‌ها برای میکروارگانیسم‌ها سمی هستند و به سرعت تعداد آنها را کاهش می‌دهند و باعث از بین رفتن جمعیت می‌شوند. رایج ترین بیوسیدها انواع اکسید کننده مانند کلر، دی اکسید کلر و ازن هستند. هنگامی که بیوسیدهای اکسید کننده در یک سیستم آبی خاص بی اثر هستند، ممکن است از عوامل غیر اکسید کننده مانند نمک های مس، آمین ها، فنولیک های کلردار یا نمک های آمونیوم چهارتایی استفاده شود.

هر ضد عفونی کننده مزایا و معایب ذاتی دارد. به عنوان مثال، ازن هم در مایعات و هم روی سطوح بسیار مؤثر است و معمولاً در کاربردهای دارویی و تصفیه آب فرآیند استفاده می شود، اما گران است.

بازدارنده های خوردگی

بازدارنده های خوردگی شیمیایی با سطوح فلزی واکنش می دهند تا در برابر خوردگی محافظت کنند. پنج نوع وجود دارد:

• بازدارنده‌های انفعال یا غیرفعال‌کننده‌ها ، سطوح فلزی را به محدوده غیرفعال منتقل می‌کنند و باعث تغییر در پتانسیل خوردگی می‌شوند. اینها شامل عوامل اکسید کننده کرومات، نیتریت و نیترات و همچنین یونهای غیر اکسید کننده مانند فسفات و مولیبدات می باشد. پسیواتورها موثرترین نوع بازدارنده خوردگی هستند.

• مهارکننده های کاتدی ممکن است با استفاده از یکی از دو واکنش عمل کنند. مواد شیمیایی مانند آرسنیک و آنتیموان، نوترکیب و تخلیه هیدروژن را دشوارتر می کنند. برعکس، بازدارنده‌هایی مانند کلسیم، روی و منیزیم به صورت اکسید روی سطح فلز رسوب می‌کنند و یک پوشش محافظ را تشکیل می‌دهند.

• بازدارنده های آلی روی تمام سطح یک قطعه فلزی عمل می کنند و یک پوشش آبگریز تشکیل می دهند.

• بازدارنده های ایجاد کننده بارش شامل سیلیکات ها و فسفات ها هستند و یک پوشش محافظ بر روی سطح فلز تشکیل می دهند.

• بازدارنده های خوردگی فرار (VCI) شامل مورفولین، هیدرازین و نمک های سیکلوهگزیل آمین یا دی سیکلوهگزیل آمین می باشند. هنگامی که این ترکیبات با سطح فلز تماس می گیرند، بخار متراکم می شود و هیدرولیز می شود و یون های محافظ را تشکیل می دهد.

فلوکولانت ها

فلوکولانت ها باعث ایجاد پیوند بین مواد جامد معلق در یک نمونه آب می شوند. هنگامی که جامدات معلق به یکدیگر پیوند می خورند، ذره بزرگتری به نام لخته تشکیل می دهند . فلوکولانت ها یک یا چند بار اختصاص یافته دارند که به طور کلی عملکرد آنها را تعیین می کند. لخته های پلیمری کاتیونی (مثبت) بر پایه نیتروژن هستند، در حالی که آنیون های آنیونی بر اساس یون های کربوکسیلات هستند. پلی آمفولیت ترکیبات ویژه ای هستند که حامل بارهای مثبت و منفی هستند.

اکسیدان ها

اکسیدان های شیمیایی نیاز شیمیایی و بیوشیمیایی اکسیژن را کاهش می دهند. در مصارف شدیدتر، آنها همچنین آلاینده های آلی یا معدنی را به طور کامل اکسید می کنند و آنها را به دی اکسید کربن و آب تبدیل می کنند. رایج ترین اکسیدان ها با ضدعفونی کننده های اکسید کننده و بازدارنده های خوردگی همپوشانی دارند.

• پراکسید هیدروژن به دلیل تطبیق پذیری، کارایی و ایمنی یکی از رایج ترین اکسیدان ها است. در شرایطی که نیاز به کنترل بو، کنترل خوردگی، اکسیداسیون آلی یا اکسیداسیون فلز دارند، استفاده می شود.

• ازن به طور گسترده ای هم به عنوان ضدعفونی کننده و هم به عنوان اکسیدان استفاده می شود. این به طور موثر آلاینده های رایج مانند نیتریت، هالوژن، آهن، سیانید، منگنز، PCBs و آفت کش ها را اکسید می کند.

• از اکسیژن می توان برای اکسید کردن مواد معدنی مانند آهن یا منگنز استفاده کرد.

اکسیژن گیرها

جذب کننده های اکسیژن ممکن است برعکس اکسیدان ها در نظر گرفته شوند: آنها از واکنش های اکسیداسیون که باعث خوردگی می شوند جلوگیری می کنند. محلول های آلی مانند کربوهیدرازین، هیدروکینون و دی اتیل هیدروکسی اتانول به عنوان جاذب کننده استفاده می شوند زیرا دارای بار کمی منفی هستند. از آنجایی که مولکول های اکسیژن دارای بار کمی مثبت هستند، جاذب های آلی آنها را جذب کرده و از اکسید شدن جلوگیری می کنند. اکسیژن زداهای غیر ارگانیک شامل هیدرازین و سولفیت سدیم است.

کنترل pH

مواد شیمیایی کنترل کننده pH شامل عوامل خنثی کننده و نرم کننده های pH هستند. عوامل خنثی کننده سطح PH آب را از حالت اسیدی یا بازی بیش از حد خارج می کنند. هیدروکسید سدیم، کربنات کلسیم و آهک باعث افزایش pH می شوند، در حالی که اسید سولفوریک یا کلریدریک، هر دو رقیق شده، آن را کاهش می دهند. واکنش های خنثی سازی معمولاً باعث افزایش دما می شود که ممکن است بر سایر متغیرهای آب فرآیند تأثیر بگذارد.

نرم‌کننده‌های pH، مانند کلرید هیدروژن و هیدروکسید ناتریوم، تنظیمات دقیق‌تری را انجام می‌دهند. مقدار ماده مصرفی بستگی به تنظیمات لازم دارد.

پاک کننده های رزینی

پاک کننده های رزینی رزین های تبادل یونی استفاده شده را از نظر شیمیایی تمیز می کنند. این رزین ها را می توان پس از بازسازی مجدداً مورد استفاده قرار داد، اما این فرآیند باعث ایجاد رسوب جدی می شود. پاک کننده های رزینی این رسوب ها را اکسید می کنند. پاک کننده های رایج رزین عبارتند از کلرید سدیم، کلرید پتاسیم، اسید سیتریک و دی اکسید کلر.

بازدارنده های مقیاس

بازدارنده‌های رسوب، پلیمرهایی با بار منفی هستند که پس از فراتر رفتن از حد حلالیت مواد معدنی، به تشکیلات معدنی رسوب‌ساز متصل می‌شوند. پلیمرها فرآیند کریستالیزاسیون را مختل می کنند و از ایجاد رسوب جلوگیری می کنند. بازدارنده های رایج فلس شامل استرهای فسفات و اسید فسفریک است.

مانیتورها و کنترلرها

تولیدکنندگان همچنین ممکن است مانیتورها و کنترل کننده های مربوط به تصفیه آب شیمیایی را ارائه دهند. مانیتورها حاوی حسگرها یا کاوشگرهایی هستند که داده‌های مربوط به متغیرهای کلیدی، از جمله pH، کیفیت آب، دما و مقدار مواد شیمیایی موجود در آب فرآیند را برمی‌گردانند. اطلاعات بیشتر در مورد این ابزارها و حسگرها را می توان در راهنمای مشخصات Engineering360 زیر یافت :

• ابزار کیفیت آب

• ابزار کدورت

• ابزارهای pH

• ابزارهای CO 2 محلول

ممکن است از کنترل کننده های تخصصی برای کنترل عملیات شیمیایی استفاده شود. دستگاه هایی با عملکرد "تغذیه و خونریزی" می توانند به طور خودکار مواد ضدعفونی کننده و سایر مواد شیمیایی را بر اساس زمان سپری شده یا به عنوان درصدی از ترکیب آب وارد سیستم آب فرآیندی کنند.

استانداردها

تجهیزات شیمیایی تصفیه آب و مواد شیمیایی ممکن است بر اساس استانداردهای منتشر شده طراحی و استفاده شوند که بسیاری از آنها در صفحه استانداردهای Engineering360 فهرست شده اند. مثالها عبارتند از:

NACE 11206 - نظارت و کنترل بیوسید در برج های خنک کننده

EN 12952-12 -- الزامات برای آب تغذیه بویلر و کیفیت آب دیگ بخار

SAI - SAA AS 5059 -- سیستم های آب برج خنک کننده نیروگاه - مدیریت بیماری لژیونرها

منبع

globalspec