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北京地铁空调水处理技术的研究与应用

时间:2019-03-04 13:08   作者: 点击:

  北京地铁空调水处理技术的研究与应用徐传汉(中铁第四勘察设计院集团有限公司,430063,武汉//高级工程师)统运行过程中出现问题的原因。介绍了物理法、化学法和物化结合法等几种空调水处理方法。通过对不同的处理方式进行技术性和经济可行性比较,找出适合北京地铁冷却循环水处理的最佳方法为物化结合法,并将其应用到北京地铁6号线的空调水处理设计之中。

  已经建成的北京地铁几条新线经过一段时问运行后其空调冷却水循环系统不同程度地出现了空调冷水机组冷凝器热阻增加、器壁结垢等一些问题。

  运营单位采取人工加药等补救措施,虽然在一定程度上缓解了以上问题,但是在加药量的控制、浓缩倍数的控制、排污量和排污水质的控制以及水质的保持等方面尚未彻底解决,且人工操作也较为繁琐。

  1空调水处理系统存在问题的原因分析北京地区水质分布不均,不同城区相差也较大。一般情况下,西南方向水质较硬,Ca〃的质姑浓度大于150mg/L,有的甚至大于2(lmg/L.我h南方地区水质较软,钙、镁离子的总质量浓度平均在30mg/L左右。我国北方和南方水源水质情况见表1.所示为冷凝器的试验数据。由坷知,当水质中钙、镁离子的总质量浓度在15Umg/L时。冷凝器壁结垢严重。

  表1我国北方和南方不同水源的水质情况成分北M井水石家庄井水武汉南湖湖北洪湖珠江长江黄河黑龙江闽江松航含盐量北京地铁几条新线工程的空调冷冻水、冷却水系统的水处理装置均采用全流量处理与全流量过滤的纯物理方法来解决空调水系统中腐蚀、结垢、菌藻及水质恶化的问题。这种处理方法设备简单,操作及维修方便。但是,纯物理方法的全程水处理装置仅适用于南方水质硬度较小的地区,而北京地区的水源硬度大,钙、镁离子的质量浓度超过40mg/L,如果按照浓缩倍数3倍要求即达到1 mg/L以上。适用范围约为7(K)mg/L的物理电子水处理仪已远远不能满足北京地铁工程空调水系统运行的防垢、灭藻等要求,以致运行一段时间后就出现了不同程度的问题。

  图I水的温度为32°时冷凝器试验数据55(>―2007工业循环冷却水设计规范的要求,综合考虑北京市水质情况,本着节约能源、清洁环保的原则,并且保证空调冷却水系统设备能运行安全,对国内几种不同的空调冷却水处理方式进行技术经济比较与分析,确定一种适合北京地铁工程实际的空调循环水处埋的最佳方法,以期妥善解决以上问题。

  2几种水处理方法的比较与分析目前国内空调冷却水系统处理方法大致有物理法、化学法,以及最近推出的物化结合法。本文就这几种处理方法进行比较与分析。

  2.1物理法物理法是通过磁场、电子场、静电场作用于水,来改变水的物理特性,以达到防垢除垢、防腐除锈、杀菌灭藻、改善水质的方法。

  其优点是:只消耗电能,无化学药剂加人,绿色环保,操作、管理方便,没有日常运行费用。

  其缺点是:防止结垢效果不稳定,防止设备和管道腐蚀作用很小,杀菌效果达不到行业要求,只适合南方低硬度水或不重要项目使用。

  其设备费用为每座地铁地下车站约22万元,不需要运行费用。

  2.2化学法化学法是向水中投加水质稳定剂,包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等,使水中结垢型离子稳定在水中的方法。其原理是通过螫合、络合和吸附分散作用,使Ca +2、Mg+2稳定地溶于水中。该方法对氧化铁、二氧化硅等胶体也有良好的分散作用。

  化学法是目前空调水处理系统解决结垢腐蚀和杀菌使用较为普遍的一种方法,也是在业循环水处理中应用面最广、技术最成熟的一种方法,实践证明是有效而经济的方法。

  其优点是:历史悠久,应用范丨罚广技术成熟,处理效果明显。

  其缺点是:因为运行时要加药剂。所以有运行成本投人;控制水质浊度还必须加装过滤设备。

  其设备费用为每座地铁地下车站约15万元,运行费用约为2万元/年。

  2.3物化结合法物化结合法是以化学处理为主,机械过滤为辅,配以成熟的工业检测仪表控制的处理"法:甚于化学处理――向水中投加水质稳定剂包括分散剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等;基于物理处理——对循环水进行过滤;基于水质检测和控制――利用水质检测仪表和程序进行自动控制。

  其优点是:把物理过滤和化学加药方法融为-体,既解决了水质浊度控制,又解决r水质拧制问题,充分发挥物理法和化学法的优势,处理效果达到GB 505(丨——2UU7的要求;把在线仪表引人系统,变过去的经验控制为科学精确的在线控制;节约药剂约30%,节约能源和水资源:提高空调循环水管理水平,延长设备使用寿命。

  其缺点是:运行需要消耗药剂,需要对水质进行分析,必须采用全自动运行方式,投资相对较高。

  其设备费用为每座地铁地下车站约28万元,运行费用约为1.5万元/年。

  3北京地铁6号线水处理技术介绍综合分析比较以上三种空调水处理方法,以物化结合处理方法为优,且适合北京地铁的工程实际。

  物化结合处理方法又分为化学药剂法辅以旁流过滤水处理设备和化学药剂法并全流量过滤水处理设备两种形式。北京地铁3线的冷却水系统采用化学药剂法辅以旁滤水处理的方法,冷冻水系统采用全流a处理与全流鼠过滤的纯物理方法。儿空凋水处理工艺布置如所示3.1化学药剂法辅以旁滤水处理方法从运行费用、节能、节水等方曲'考虑,北京地铁6号线的冷却水系统采用化学药剂法辅以旁滤水处理设备的形式,解决循环水的腐蚀、结垢、添藻、悬f-物,以及水质保持、浓缩倍数控制等问题。

  自动加药装置配置相应的水质在线监测设备,将至少含有阻垢缓蚀剂、杀阐灭藻等的药剂由-请泵注入系统,流;a、压力满足水质处理和系统要求。

  加药装置可实现自动加药、动在线监测、自动排污、自动控制水质浓缩倍数等功能。可根据全线各站的实际情况,通过动态模拟方式或根据水质和工况条件相似的系统运行经验来确定药剂的选型及投加量。选用药剂时。应注意其缓蚀、阻垢、杀菌、灭藻教沭赞獬的协同效应,同时应选择高效、化学稳定性及复配性能良好的环境友好型的低磷环保型药剂。并避免对系统内的管道、阀门、冷水机组及相关设备产生腐蚀。

  北京地铁6号线空调水处理工艺流程示意图旁滤水处理设备可去除循环水中的悬浮固体(主要指空气中带进系统的悬浮杂质以及微生物繁殖所产生的粘泥,补充水中的泥沙、黏土、难溶盐类。

  循环水中的腐蚀产物、菌藻等)。设备根据压差等指标自动排污,同时可根据系统的浓缩倍数进行自动排污操作,自动完成水质保持功能。系统的设计浓缩倍数不小于3,但不大于5.过滤器并接在循环系统中,采用填料型过滤。旁滤水处理器的过滤精度为1fxm,通过的水量只是循环水量的5%左右因而对系统总的循环流量影响不大,即使过滤器发生堵塞,也不会对整个系统运行有影响。如果采用串联方式,利用压差排污,对系统的总流量是有影响的,会减少系统循环水量,直接影响空调冷水机组冷凝器的换热效率,如果发生堵塞,将对系统运行带来困难。

  北京地铁6号线冷却水系统运行水质满足GB55―2(>(>7工业循环冷却水处理设计规范的相关指标要求。尾水排污水质满足C3082——1W9污水排人城市下水道水质标准的相关指标要求。

  3.2全流量处理与全流量过滤的处理方法由于冷冻水系统为闭式循环,所以北京地铁6号线冷冻水系统采用全流量处理与全流量过滤的纯物理法来解决腐蚀、结垢、菌藻及水质恶化等问题。

  冷冻水系统水处理设备可实现物理场处理、全流量过滤、水质监测及自动控制等功能。其技术参数为:防垢率>95%,杀菌灭藻率>%%,控制腐蚀依据系统水质参数及杂质过滤压差分别实现全自动运行。

  4结语综上所述,北京地铁6号线的冷却水系统采用化学药剂法辅以旁滤水处理设备的形式,从根本上解决了循环水的腐蚀、结垢、菌藻、悬浮物及水质保持、浓缩倍数控制及排污量控制等问题,避免了人工操作的繁琐;在满足国家对循环水的规范标准的前提下,可以大量减少排污量,节省水资源,为北京地铁赢得了更好的社会影响和经济效益。

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