Are you interested?
Ozon može smanjiti potrošnju vode i energije u rashladnim tornjevima
Rashladni tornjevi su relativno nova primjena za ozonsku obradu. Stoga korisnici u ovom sektoru još uvijek istražuju prednosti ove tehnologije. Glavne prednosti ozonske obrade u odnosu na tradicionalnu upotrebu kemikalija su potencijalne uštede u potrošnji vode i energije. Smanjenje i moguće eliminiranje upotrebe kemikalija također mogu donijeti financijske uštede korisnicima.
Prvi problem s kojim se susreću rashladni tornjevi je nakupljanje biološkog rasta i minerala, poznato i kao taloženje kamenca. Ovi problemi smanjuju učinkovitost prijenosa topline u rashladnim tornjevima. U prošlosti se problem rješavao korištenjem kemikalija poput klora i kelatnih sredstava. Iako se ovo može činiti kao adekvatno rješenje početnog problema, kemikalije uzrokuju druge probleme. Zbog isparavanja vode u rashladnom tornju, preostala voda doseže visoke koncentracije kemikalija i kontaminanata. Kako bi se to reguliralo, voda se ispušta iz sustava i zamjenjuje svježom vodom. Upravo ta ispuštena voda može predstavljati problem u zbrinjavanju, što uzrokuje dodatne troškove.
Ozonska obrada rješava početni problem uz znatno smanjene sekundarne troškove i komplikacije. Osim što je snažan biocid koji uništava viruse i bakterije, ozon ima dokazano pozitivan učinak na naslage. Također smanjuje količinu ispuštene vode iz rashladnih tornjeva, kao i troškove upravljanja vodom, zahvaljujući svojim ekološki prihvatljivim svojstvima. Osim toga, ozonska obrada znači uštede u skladištenju i smanjenje rukovanja kemikalijama jer se ozon proizvodi na licu mjesta. To olakšava usklađenost s propisima.
Zašto ozonska obrada?
Neke prednosti korištenja ozona u rashladnim tornjevima::
- Povećana učinkovitost rashladnog procesa (smanjena potrošnja energije).
- Smanjeni ispusti vode (smanjeni troškovi nadopune vode i kemijskog otpada).
- Smanjeni troškovi održavanja – održavanje ozonskih sustava je jednostavno i jeftino.
- Neznatno nakupljanje kemikalija (poput dezinficijensa i nusproizvoda).
- Vrlo učinkovit dezinficijens
- Bez rukovanja opasnim kemikalijama.
- Niska korozija.
- Ekološki prihvatljiva obrada, što olakšava usklađenost s propisima.
Još više prednosti za objekte koji upravljaju vlastitim postrojenjima za obradu vode ili otpadnih voda: or sewage treatment facilities:
- Smanjena potrošnja energije za pumpanje dopunske vode u rashladni toranj zbog manje potrebe za nadopunom vode.
- Smanjeni troškovi kemikalija, filtera i održavanja.
- Smanjena potrošnja energije za pumpanje ispuštene vode u postrojenje za obradu otpada.
- Smanjena snaga pumpi za transport vode od postrojenja za obradu do krajnje točke korištenja.
- Smanjeni troškovi dozvola za ispuštanje tretirane vode u okoliš.
Potencijal ozonske obrade
Citati iz izvješća Federal Technology Alert američkog Ministarstva energetike o ozonskoj obradi:
U pravilno instaliranom i funkcionalnom sustavu smanjuje se broj bakterija, čime se minimizira nakupljanje biofilma na površinama izmjenjivača topline. Smanjena potrošnja energije, povećana radna učinkovitost i niži troškovi održavanja donose ekonomske uštede i ekološke prednosti, kao i poboljšanu usklađenost s propisima koji se odnose na ispuštanje procesne vode iz rashladnog tornja.
Djelovanje ozona
Ozone effectively inactivates and kills microorganisms by oxidizing their organic constituents and rupturing the cell walls. It is a biocidal process to which microbes cannot develop immunity. For example a 0.4 mg/L concentration results in 100 % kill in 2 – 3 minutes for the biofilm producer Pseudomonas fluorescensuklanja oko 80% biofilma u 3 sata.
Ozonska obrada također sprječava probleme s nakupljanjem kamenca. Uklanjanjem biofilma, koji inače ubrzava taloženje kalcija, učinci kalcifikacije mogu se znatno smanjiti.
Više o ozonu i našem RENA Vivo sustavu možete pročitati our ovdje.
Niski učinci korozije
Korozija je česta briga kod upotrebe ozona. Međutim, učinci ozona na koroziju su vrlo niski – u usporedbi s klorom, oni su prepolovljeni. To je moguće zbog vrlo niske potrebne koncentracije ozona i njegovog kratkog poluživota. Osim toga, učinkovitost biocida značajno smanjuje korozivne učinke koji nastaju zbog mikrobiološke aktivnosti. Također, dokazano je da ozonska obrada stvara pasivni sloj koji prekriva i štiti izložene površine.
Studija slučaja
Studije slučaja pokazuju da tipični ukupni troškovi ozonacijskih sustava potrebnih za obradu rashladnog tornja kapaciteta 1000 tona (3,5 MW) iznose između 40.000 i 50.000 USD. U studiji slučaja iz 1994. godine (provedenoj od strane američkog Ministarstva energetike) u postrojenju Lockheed Martin na Floridi, sustav ozonacije mogao je biti instaliran u jednom danu i rezultirao je smanjenjem otpadnih voda za 90%, uz omjer uštede i ulaganja (SIR) od 31,2. Osim toga, pokazalo se da je učinak korozije kod upotrebe ozona bio upola manji u usporedbi s tretmanom klorom. Usporedba godišnjih operativnih troškova za postrojenje Lockheed Martin prikazana je u tablici ispod.
Važni parametri za razmatranje u ozonskoj obradi
- Za maksimalan vijek trajanja i kapacitet ozonskog generatora potrebno je osigurati suh, koncentrirani dovod kisika .
- Odgovarajuća doza i kapacitet ozonskog generatora.
- Učinkovito hlađenje ozonskog generatora – ključno je za dugotrajan rad i održavanje kapaciteta.
- Teže za implementaciju kada visoke razine KPK (kemijske potrošnje kisika) dolaze iz dopunske vode ili lokalnih atmosferskih uvjeta. Visoke razine organskih tvari troše većinu ozona, što otežava primjenu u nekim kemijskim i petrokemijskim postrojenjima gdje organska tvar iz zraka ulazi u sustav.
- Ako je tvrdoća dopunske vode veća od 150 ppm kalcija, može biti potreban filter. Ako je tvrdoća (CaCO₃) iznad 500 ppm ili sadržaj sulfata veći od 100 ppm, ozonska obrada nije prikladna.
- Temperatura rashladne vode ne smije prelaziti 45 °C za učinkovitu ozonsku obradu, prvenstveno zbog slabe topljivosti ozona pri visokim temperaturama.
- Dugi cjevovodni sustavi – zbog kratkog poluživota ozona (oko 10-15 minuta) može biti potrebno više točaka ubrizgavanja u rashladnim tornjevima većim od približno 400 m³.
- Koristiti materijale kompatibilne s ozonom i pratiti koroziju (npr. putem korozijskih testova).
Glavni utjecaji onečišćenja
Kao več spomenuto,četiri glavna problema nastaju u rashladnim tornjevima,korozija,kalcifikacija,biofilm I rast patogena.
Četiri glavna utjecaja onečišćenja i njihovi odgovarajući tretmani ukratko su opisani u tablici ispod:
Biološki tretman - biocidi
Biocidna funkcija je vrlo važna u sustavu rashladnog tornja jer je on stalno izložen organskim tvarima i organizmima u zraku. Biocidi za kontrolu mikrobiološkog rasta (za prevenciju biofilma i patogena) mogu se podijeliti u dvije vrste, naime oksidirajuće i neoksidirajuće biocide.
Oksidirajući biocidi
Općenito, oksidirajući biocidi dokazano su učinkoviti dezinficijensi koji oksidiraju i na taj način ubijaju mikroorganizme pri relativno niskim dozama. Uobičajeni nedostaci ovih tvari su da smanjuju pH, povećavaju učinke korozije i osjetljivi su na promjene pH. Ozon je oksidirajući biocid s neznatnim negativnim učincima pri profesionalnom rukovanju.
Neoksidirajući biocidi
Neoksidirajući biocidi djeluju tako da stresiraju mikroorganizme i ometaju njihov metabolizam, što na kraju dovodi do njihovog uništenja. Zbog toga neki mikroorganizmi razvijaju imunitet na neoksidirajuće tvari, što dovodi do zamjene jednog tipa mikroba drugim. Stoga, neoksidirajuće biocide treba koristiti u kombinaciji s drugim neoksidirajućim ili oksidirajućim tvarima. Osim toga, neoksidirajući biocidi zahtijevaju visoku dozu, dug vremenski kontakt i relativno su skupi. Prednost je njihova sposobnost ciljanje specifičnih tipova mikroba i njihove nekorozivne osobitosti.
Primjeri vrsta biocida
Langelierov indeks zasićenja (LSI)
LSI metoda temelji se na koncentraciji kalcija, vodljivosti (u TDS-u) i temperaturi vode kako bi se odredila najviša stabilna pH vrijednost u odnosu na kalcij. Kemijski tretman se zatim koristi kako bi se omogućio rad pri višim ciklusima. Tipično, kemijski tretman omogućava rad pri LSI +3 bez značajnih učinaka kalcifikacije.
Praktični indeks ozonske skaliranja (POSI)
Za praćenje i kontrolu učinaka kalcifikacije ozonske obrade može se koristiti POSI. To je indeks koji su razvili Pryor i Fischer 1993. godine i pokazuje maksimalnu vodljivost u radu kako bi se izbjegla kalcifikacija. Uzimaju se u obzir smanjene količine kalcija u vodi kao rezultat ozonacije. Indeks je objašnjen formulom u nastavku:
Primjer POSI
Ovo daje sljedeće rezultate:
Drugim riječima, kada se primijeni ozonska obrada na ovu dopunsku vodu, maksimalna vodljivost može doseći vrijednost nešto ispod 3000 μS kako bi se izbjeglo stvaranje naslaga. Ovo omogućava procesu rad s gotovo 23 ciklusa. Kemijski program za istu kvalitetu vode pri opskrbi omogućio bi proces da radi s oko 10 ciklusa.
Doziranje ozona i dizajn procesa
Sljedeći odjeljak prikazuje neke pojednostavljene matematičke odnose za procjenu dizajna i kapacitetnih zahtjeva ozonskog sustava. Količina ozona koja je potrebna temelji se na stopi recirkulacije vode u rashladnom tornju. Stopa recirkulacije može se dobiti iz volumena sustava i vremena promjene.
Koncentracija ozona
Ozoniranje
Doza ozona ekvivalentna 0,2 ppm u odnosu na ukupni protok cirkulacije može se primijeniti u bočnom toku. Metoda otapanja ima stopu otapanja od oko 90%, ali ovdje se koristi vrijednost od 80% za dodatnu marginu. Osim toga, uključeno je i smanjenje učinkovitosti tijekom vremena.
Kako bi se ponovno dobila dodatna marginu, koristi se vrijednost smanjenja učinkovitosti od 10% tijekom dvije godine. Za procjenu kapaciteta proizvodnje ozona, "ṁO3", može se koristiti sljedeći odnos.
To implicira da sustav volumena 500 m3 i razdoblja promjene od 30 minuta ima potrebu za ozonskim sustavom s kapacitetom od oko 280 g/h. Napomena: zahtjev za doziranjem mora se prilagoditi uzimajući u obzir važne čimbenike poput temperature vode i kvalitete za optimalnu učinkovitost. Osim toga, doza ozona ne bi smjela premašiti 10 g/m3 dopunske vode.
Mjerenje i regulacija potrošnje ozona
Mjerenja ORP-a trebaju se provoditi kontinuirano kako bi se osiguralo adekvatno doziranje ozona u sustavu. Napomena: ORP senzori su osjetljivi na zaprljanje, npr. na razine kalcijevog karbonata. Međutim, čišćenje je jednostavno, ako je potrebno. Na taj način osigurava se dovoljna količina ozona, što dovodi do uštede energije i eliminacije korozivnih učinaka zbog prekomjerne količine ozona.
Materijali kompatibilni s ozonom
Kemikalije kompatibilne s ozonom
Ovisno o kvaliteti vode i vrsti procesa, može biti korisno koristiti kemikalije u kombinaciji s obradom ozonom do određene mjere. U tim slučajevima, važno je procijeniti koje kemikalije mogu održati svoju funkciju i stabilnost u kombinaciji s ozonom. Neke od takvih kemikalija su navedene u nastavku:
- PBTC, suprostavlja se koroziji i kalcifikaciji.
- Molibdat, spriječava koroziju pri korištenju meke vode.
- Silikat, suprostavlja se koroziji pri koncentracijama kalcija ispod 200 ppm.
- TTA/BTA, zaštita za bakrene i mjedi legure.
- Kemikalije na bazi cinka, antikorozivne.
