راهنمای جامع مواد شیمیایی تصفیه آب برج خنک‌کننده در صنایع

اهمیت کنترل کیفیت آب در راندمان برج های خنک کننده

یکی از مهمترین عوامل در عملکرد پایدار و راندمان بهتر برج های خنک کننده، کیفیت آب است. از آنجایی که آب در کولینگ تاور ها به طور مداوم در حال گردش و تبخیر می باشد، بنابراین غلظت املاح، ناخالصی ها و ترکیبات شیمیایی که در ان وجود دارند به مرور بیشتر می شوند.  اگر کیفیت آب مکررا کنترل نشود، ایجاد رسوب ناشی از کیفیت آب و خوردگی قطعات فلز می توانند عملکرد برج را مختل کنند.

رسوبات معدنی مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و سیلیس می توانند روی سطوح انتقال حرارت ایجاد شوند. این لایه ها مانند یک عایق عمل کرده و انتقال حرارت بین آب و تجهیزات را کاهش می دهند. در نتیجه، سیستم برای رسیدن به دمای مورد نظر به انرژی و زمان بیشتری نیاز پیدا می کند. از طرف دیگر، افزایش جامدات معلق می تواند باعث گرفتگی مسیرهای جریان، نازل ها و بخش هایی از مدار گردش آب شود.

کنترل کیفیت آب تنها به جلوگیری از رسوب محدود نمی شود. پارامترهایی مانند pH، سختی کلسیم و منیزیم، قلیائیت، هدایت الکتریکی، TDS، کلرید، سولفات و سیلیس نیز باید متناسب با طراحی و شرایط کاری سیستم بررسی شوند.

همچنین کنترل میزان تخلیه آب یا بلودان اهمیت زیادی دارد. با تخلیه بخشی از آب غلیظ شده و جایگزینی آن با آب تازه، غلظت مواد محلول در مدار کنترل می شود.

یک برنامه مناسب برای تصفیه آب برج خنک کننده باید همزمان سه هدف اصلی را دنبال کند:

• کنترل رسوب
• جلوگیری از خوردگی
• مهار رشد میکروبی.

 پایش منظم آب و تنظیم دوز مواد شیمیایی بخش مهمی از نگهداری و بهره برداری از کولینگ تاور محسوب می شود.

انواع مواد شیمیایی ضروری برای کولینگ تاورها

مواد شیمیایی مورد استفاده در کولینگ تاورها بر اساس مشکلی که باید کنترل کنند، به چند گروه اصلی تقسیم می شوند. هر گروه عملکرد متفاوتی دارد و در بسیاری از سیستم ها لازم است چند ماده به صورت همزمان و با برنامه مشخص مورد استفاده قرار گیرند.

مهم ترین گروه های مواد شیمیایی مورد استفاده در برج های خنک کننده در ادامه معرفی شده اند.

بازدارنده های رسوب (آنتی اسکالانت ها)

بازدارنده های رسوب یا آنتی اسکالانت ها موادی هستند که برای کنترل تشکیل رسوبات معدنی در مدار آب برج خنک کننده استفاده می شوند. با تبخیر آب، غلظت یون هایی مانند کلسیم، منیزیم، کربنات و سولفات افزایش پیدا می کند و در صورت رسیدن آب به شرایط فوق اشباع، احتمال تشکیل رسوب بالا می رود.

آنتی اسکالانت ها معمولا با یکی یا چند مکانیسم از تشکیل رسوب جلوگیری می کنند. برخی از آنها رشد کریستال ها را مختل می کنند، برخی با یون های ایجاد کننده رسوب برهم کنش دارند و برخی دیگر با پراکنده نگه داشتن ذرات، مانع چسبیدن آنها به سطوح می شوند. در صورتی که رسوبات از قبل روی سطوح تجهیزات تشکیل شده باشند، استفاده از موادی مانند اسید دیسکلر برای رسوب زدایی و شستشوی شیمیایی می تواند بخشی از برنامه نگهداری برج خنک کننده باشد.

مقدار مصرف آنتی اسکالانت باید بر اساس آنالیز آب و مشخصات محصول تعیین شود. مصرف بیش از حد لزوما به معنای کنترل بهتر رسوب نیست و می تواند هزینه های تصفیه را افزایش دهد یا بر تعادل شیمیایی آب اثر بگذارد.

بایوسایدها و ضد جلبک های صنعتی

آب گرم و در گردش برج خنک کننده می تواند محیط مناسبی برای رشد باکتری ها، جلبک ها، قارچ ها و سایر میکروارگانیسم ها ایجاد کند. رشد این موجودات ممکن است باعث تشکیل لایه های لزج و زیستی روی سطوح، کاهش جریان آب، افت انتقال حرارت و افزایش احتمال خوردگی زیر رسوب شود. برای کنترل این مشکل از بایوسایدها و مواد ضد جلبک صنعتی استفاده می شود.

بایوسایدهای مورد استفاده در برج های خنک کننده به طور کلی به دو گروه اکسید کننده و غیر اکسید کننده تقسیم می شوند. بایوسایدهای اکسید کننده که شامل ترکیباتی نظیر کلر و برم هستند با واکنش های اکسیداسیون، می توانند ساختارهای ضروری سلول های میکروارگانسیم را نابود کنند اما در مقابل بایوسایدهای غیر اکسید کننده با ایجاد اختلال در غشای سلولی و متابولیک کار خود را پیش می برند.

انتخاب ماده مناسب به عواملی مانند نوع میکروارگانیسم، pH، دمای آب، میزان مواد آلی و محدودیت های مربوط به تخلیه پساب بستگی دارد.

کنترل جلبک نیز اهمیت ویژه ای دارد، زیرا تجمع جلبک ها می تواند بخشی از مسیرهای عبور آب و سطوح داخلی برج را آلوده کند. دوز و روش تزریق بایوساید باید مطابق دستورالعمل سازنده و شرایط واقعی آب تعیین شود. اصول کنترل جلبک در سیستم های آبی مشابه است و انتخاب ماده مناسب به نوع محیط و شرایط بهره برداری بستگی دارد؛ برای آشنایی بیشتر می توانید ضد جلبک آکواریوم و استخر را نیز بررسی کنید.

بازدارنده های خوردگی فلزات

خوردگی یکی از مشکلات مهم در مدار آب برج خنک کننده است و می تواند به تدریج باعث کاهش ضخامت فلز، ایجاد سوراخ، نشت و کاهش عمر مبدل ها، لوله ها و سایر تجهیزات شود. شدت خوردگی به عواملی مانند pH، اکسیژن محلول، دما، کلرید، سولفات، جنس فلز و شرایط آب بستگی دارد.

بازدارنده های خوردگی با ایجاد یک لایه محافظ روی سطح فلز یا تغییر شرایط واکنش های الکتروشیمیایی، سرعت خوردگی را کاهش می دهند. بسته به نوع سیستم، موادی مانند مولیبدات ها، فسفات ها، فسفونات ها، ترکیبات آلی و برخی آزول ها می توانند در برنامه های کنترل خوردگی مورد استفاده قرار گیرند.

انتخاب بازدارنده باید با توجه به جنس فلزات موجود در سیستم انجام شود. برای مثال، ترکیبات مورد استفاده برای محافظت از فولاد لزوما برای مس و آلیاژهای مس عملکرد یکسانی ندارند. همچنین غلظت بالای برخی یون ها مانند کلرید و سولفات می تواند ریسک خوردگی را افزایش دهد و باید در برنامه تصفیه آب مورد توجه قرار گیرد.

نحوه محاسبه دوز تزریق مواد شیمیایی در سیستم های مداربسته

تعیین دوز تزریق مواد شیمیایی در سیستم های مداربسته باید بر اساس حجم واقعی آب، کیفیت آب، نوع ماده شیمیایی و شرایط بهره برداری انجام شود. استفاده از یک مقدار ثابت برای تمام سیستم ها روش دقیقی نیست، زیرا میزان مواد مورد نیاز در هر مدار با توجه به سختی آب، pH، TDS، دمای کاری، نرخ گردش آب و میزان آلودگی متفاوت است.

برای شروع، ابتدا باید حجم کل آب موجود در مدار مشخص شود. این حجم شامل آب داخل برج خنک کننده، لوله ها، مبدل های حرارتی، مخازن و سایر بخش های متصل به مدار است. سپس غلظت هدف ماده شیمیایی بر اساس برنامه تصفیه آب و مشخصات محصول تعیین می شود.

اگر غلظت مورد نظر بر حسب ppm بیان شود، یک رابطه ساده برای محاسبه مقدار ماده مورد نیاز وجود دارد:

مقدار ماده شیمیایی (گرم) = حجم آب (متر مکعب) × دوز مورد نظر (ppm)

برای مثال، اگر حجم آب یک مدار 50 متر مکعب باشد و برای یک ماده شیمیایی غلظت 20 ppm در نظر گرفته شود، مقدار ماده فعال مورد نیاز برابر با:

50 × 20 = 1000 گرم

یعنی حدود 1 کیلوگرم ماده فعال نیاز است. البته اگر محصول مورد استفاده به صورت محلول یا ترکیبی باشد، باید درصد ماده فعال آن نیز در محاسبه لحاظ شود. برای مثال، اگر یک محصول تنها 25 درصد ماده فعال داشته باشد، مقدار محصول تجاری مورد نیاز بیشتر از مقدار ماده فعال خالص خواهد بود.

در سیستم های مداربسته، محاسبه دوز اولیه با محاسبه دوز جبرانی یا نگهدارنده تفاوت دارد. پس از تزریق اولیه، بخشی از مواد شیمیایی ممکن است بر اثر تخلیه آب، نشتی، واکنش با ترکیبات موجود در آب یا مصرف تدریجی کاهش پیدا کند. بنابراین لازم است غلظت ماده به صورت دوره ای اندازه گیری و مقدار تزریق اصلاح شود.

در برج های خنک کننده نیز بلودان عامل مهمی در تعیین مقدار مواد شیمیایی مورد نیاز است. هرچه میزان تخلیه آب بیشتر باشد، بخشی از مواد شیمیایی همراه آب از مدار خارج می شود و برای حفظ غلظت هدف، مقدار مشخصی از ماده باید مجددا وارد سیستم شود.

برای تعیین دوز مناسب، معمولا این پارامترها بررسی می شوند:

• حجم آب در گردش
• میزان آب جبرانی و بلودان
• pH آب
• سختی کلسیم و منیزیم
• قلیائیت
• TDS و هدایت الکتریکی
• میزان کلرید، سولفات و سیلیس
• دمای آب
• جنس تجهیزات و فلزات موجود در مدار
• میزان آلودگی میکروبی
• نوع و غلظت ماده شیمیایی مورد استفاده

محاسبه دوز تزریق مواد شیمیایی صرفا یک محاسبه حجمی نیست و باید با آنالیز آب و پایش مستمر سیستم همراه باشد.

تامین عمده مواد شیمیایی تصفیه آب کارخانجات

تامین عمده مواد شیمیایی تصفیه آب برای کارخانه ها و واحدهای صنعتی نیازمند توجه همزمان به نوع ماده، خلوص، حجم مصرف، مشخصات فنی و شرایط سیستم تصفیه است. مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب صنعتی فقط یک محصول مشخص نیستند و با توجه به نوع فرآیند، ممکن است شامل ضد رسوب، بایوساید، بازدارنده خوردگی، مواد تنظیم کننده pH، منعقد کننده، کمک منعقد کننده و سایر مواد تخصصی باشند.

در خرید عمده، ابتدا باید مشخص شود ماده شیمیایی برای کدام بخش از سیستم استفاده خواهد شد. برای مثال، ماده مورد نیاز یک برج خنک کننده یا همان کولینگ تاور ممکن است با ماده مورد استفاده در سیستم اسمز معکوس یا واحد پیش تصفیه متفاوت باشد. به همین دلیل، خرید صرفا بر اساس نام عمومی ماده می تواند نتیجه مطلوبی نداشته باشد و بهتر است مشخصات فنی محصول با شرایط واقعی سیستم تطبیق داده شود.

برای خرید عمده مواد شیمیایی تصفیه آب کارخانجات، بررسی موارد زیر اهمیت دارد:

• آنالیز و مشخصات فنی محصول: درصد ماده فعال، شکل فیزیکی، محدوده عملکرد و سایر مشخصات باید مشخص باشد.
• کیفیت و یکنواختی محصول: در خریدهای حجیم، ثابت بودن کیفیت محموله های مختلف اهمیت زیادی دارد.
• برگه آنالیز یا COA: این مدرک می تواند اطلاعات مربوط به مشخصات کیفی و نتایج آزمون های محصول را در اختیار خریدار قرار دهد.
• برگه اطلاعات ایمنی یا SDS: برای آگاهی از روش نگهداری، حمل، خطرات احتمالی و اقدامات ایمنی ضروری است.
• بسته بندی مناسب: بسته بندی باید با ماهیت ماده شیمیایی و شرایط حمل و انبارش آن سازگار باشد.
• شرایط نگهداری: دما، نور، رطوبت و سازگاری مواد با ظروف نگهداری باید پیش از خرید عمده بررسی شود.
• مقدار مصرف واقعی کارخانه: حجم خرید بهتر است بر اساس میزان مصرف دوره ای و ظرفیت انبار تعیین شود.
• سازگاری با فرآیند تصفیه: ماده انتخاب شده باید با سایر مواد شیمیایی و تجهیزات موجود در سیستم سازگار باشد.

تامین مواد شیمیایی تصفیه آب کارخانه بهتر است بر اساس اطلاعاتی مانند آنالیز آب، حجم مدار، دبی، میزان مصرف، نوع تجهیزات و هدف تصفیه انجام شود. این رویکرد امکان انتخاب دقیق تر ماده شیمیایی و تنظیم برنامه تزریق را فراهم می کند و از خرید محصول نامتناسب با نیاز سیستم جلوگیری خواهد کرد.