中央空调冷却塔循环冷却水系统产生的问题

1、结垢

循环冷却水系统中管道内外表面结垢的主要成分是钙盐与镁盐，它们的溶解度随温度的增高而降低。当循环冷却水与加热表面接触时，如果温度超过了化合物的溶解度时，这类盐就会沉积在加热表面上。

2、生物膜

循环冷却水适宜的温度，大量不清洁的空气，以及被太阳直射开放的集水池等诸多条件，均有利于各种微生物的生存与繁殖。

大量的实地实验证明，清洁的换热器管道内外表面是不易形成积垢的，无机物沉淀后的垢质是一种疏松的粉末，很容易被水流冲走。但微生物一旦生成，继而产生生物膜，无机物沉淀与生物膜结合催生的聚合物，将会很难处理。

3、军团菌

军团菌是一种菌种的总称，属革兰氏阴性，嗜氧，干状菌，其大小约为2～5×0.3～0.9微米，能随水气、水滴进入人体呼吸道而寄生肺组织细胞内。 人们一旦被军团菌所感染，一种较轻的军团菌叫“傍帝亚克病”，病人类似重感冒，一般不会转成肺炎，只需对症下药，通常7～10天内可治愈；另一种被称为“嗜肺军团病”，感染潜伏期2～10天，病情发作呈现典型的肺炎病症。

军团菌普遍存在于水环境中，其存活、繁殖的温度条件是20～58℃（最佳35～46℃）。

由冷却塔等设备形成的循环冷却水系统是军团菌容易生存、繁殖的场所之一，同时可借助冷却塔冷却风机，将军团菌散布至都市各个角落，对人体产生极大的危害之隐患。

对中央空调冷却塔循环冷却水系统产生的问题应对措施

国家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。二○○三年八月十九日卫生部颁布了《公共场所集中空调通风系统卫生规范》制度了对集中空调冷却水进行消毒、对冷却塔进行定期清洗的严格标准。

国内普通使用氯制剂对循环水进行处理，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。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，被药物污染的循环水直接排入水污水管道对环保危险很大，造成严重污染。我们研发的用臭氧对循环水进行处理，臭氧杀灭细菌后分解为氧气，水中不会有任何残留，排放的循环水可以直接进入中水系统再次利用，节约大理水资源。因而，应全面推广使用中央空调臭氧处理冷却塔循环水系统设备。

使用臭氧处理冷却塔水与传统的化学药剂相比，杀菌更用效，可以节省更多的水和能源，对环境保护带来较大益处。

臭氧处理冷却塔循环水系统的原理

（1）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。

（2）防腐蚀：通常认为臭氧是一种强氧化剂，因而具有腐蚀性，但研究及应用表明，臭氧具有防腐蚀性，臭氧抑制腐蚀的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子亚铁离子反应后，在阳极表面上形成一层含γ–fe2o3的纯化膜，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，如果系统的酸碱度上升至超过8.5，便可防止冷却塔组件出现腐蚀情况。

（3）杀生：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。

传统方法处理的中央空调冷却塔循环水排放的水，甚至无法直接回收用来冲卫生间的马桶。

应用臭氧处理的中央空调冷却塔中的取得的水，如果愿意甚至可以用来刷牙漱口，因为它无菌、无害。

使用臭氧处理冷却塔水与传统的化学药剂相比，杀菌更有效，可以节省更多的水和能源，对环境保护带来较大益处：

a、使用中央空调臭氧处理冷却塔循环水系统，可以有效的杀灭细菌及病毒（包括军团菌），使冷却塔循环水全面地达到卫生部颁布的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》，彻底消除冷却塔循环水对人的健康威胁。

b、不需要化学药剂，冷却塔循环水无污染，排污可完全满足环保要求；排污量减少50%。以上：且排出的冷却塔循环水可直接进入中不水系统，可最大限度地利用水资源，节约可观的水费。

c．由于中央空调臭氧处理循环水系统是一次性投入现场制度，可实现自动控制，不需要储藏和投加药品，因而可节约传统的化学药剂费用、人工投加费用。

d．由于中央空调臭氧处理循环水系统能有效杀灭生物质，因而可以减少甚至清除冷凝器及换热器上的污垢，则使用该系统后，最高可节能16%，压缩机能力提高难度6%；可降低腐蚀速率50%以上，延长设备使用寿命（包括钢铁和铜）；投资可在6-18个月内收回。

臭氧技术在循环冷却水中的应用特点

1、高级氧化技术

高级氧化技术，简称AOP（Advanced Oxidation Process）,是一种非常有效处理难降解有机物的专有技术。主要是利用紫外线（UV）、过氧化氢（H2O2）、臭氧（O3）等，在一定条件下可产生羟基游离基等强氧化剂，能强力分解有机物、微生物，来处理冷却水。

高级氧化技术处理循环冷却水有许多特点：

⑴ 几乎能与冷却水中大部分的有机污染物起反应，使之断裂为小分子或者彻底氧化为二氧化碳、水、无机盐、氧气等，一般不产生新的污染；

⑵ 以很低的浓度就能高效杀灭微生物，且不产生抗药性；

⑶ 容易实现自动控制等。

2、臭氧是强大的微生物杀灭剂

冷却水中含有0.1毫克/升的臭氧存在，3小时后可破坏70～80%生物膜；当水中残留0.4毫克/升的臭氧时，2～3分钟即可100%地杀灭制造生物膜细菌。维持这一条件可阻止其再生长。由于臭氧是直接破坏细胞壁，完全杀灭细菌而不会产生免疫抗药性。经臭氧处理后的冷却塔循环水总菌落数比化学法处理后的总菌数低了1千至1万倍。

3、臭氧能放腐蚀

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，就能够达到防腐蚀的目的。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。

4、臭氧能阻垢

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。

臭氧发生器在中央空调冷却水中的作用

中央空调冷却水系统一般是连续投加臭氧，臭氧发生器可与循环水泵联动，连续投加的臭氧量非常小，lm3/h流量的循环冷却水中加入0.1g/ h的臭氧即可。由于空调冷却水在循环回路中每循环一次，一般为几分钟，不会超过60min，根据经验可只设一个臭氧注入点。添加点可设在循环水泵的出口或冷却塔的水盘中。
投加点设在循环水泵出口;参看图-1,臭氧发生器设在机房内，不需要特别保护，但由于设置了引射水泵，因而增加了水泵的耗电量。引射水泵及文丘里臭氧注射器的选择需要计算。一般情况下，引射水泵及文丘里臭氧注射器由臭氧发生器制造商配套供应，设计人员只需按循环水流量Q选择臭氧发生器的产气量(按0.1 Q选取)即可。

1——冷却塔

2——冷却水循环泵

3——臭氧发生器

4——引射水泵

5——文丘里臭氧注射器

图-1 臭氧发生器设在水泵出口的流程图

投加点设在冷却塔水盘中:参看图-2。这种投加方式其设计、安装十分方便，运行费用低，不需要引射水泵及臭氧注射器，但臭氧发生器需要靠近冷却塔设置，需要加设防雨措施。臭氧发生器的产气量按0.1Q选取。Q为循环水泵流量。

1——冷却塔

2——冷却塔水循环水泵

3——臭氧发生器

图-2 臭氧发生器设在冷却塔水盘中的流程图