摘要：針對北京地鐵復(fù)八線空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行過程中的節(jié)水問題，在理論研究的基礎(chǔ)上，通過采用旁流式過濾技術(shù)和化學(xué)藥劑相結(jié)合的方式，對天安門西站的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了改造。通過不同的處理方式進(jìn)行技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)可行性比較，找出適合地鐵冷卻循環(huán)水處理的方法。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水旁通過濾器節(jié)水效果一、情況概述：北京地鐵復(fù)八線西起復(fù)興門站，東至四惠東站，全線共設(shè)13座車站，是北京地鐵建設(shè)史上第一條設(shè)計安裝有中央空調(diào)系統(tǒng)的地鐵線路。車站全部采用水冷式制冷機(jī)做為站內(nèi)環(huán)境溫度控制。在機(jī)組運行過程中循環(huán)冷卻水的損失量很大，已成為北京地鐵用水量最多的設(shè)備。北京是一個缺水的大都市，市政府對節(jié)水要求很高，而且，水費又在不斷的提升，使制冷系統(tǒng)的運行費用在地鐵公司總的費用中也占據(jù)了一定的比例。節(jié)約用水，降低運行費用是地鐵運營公司的首要任務(wù)，首先我們要確定可以節(jié)約的水量在哪里？在制冷機(jī)運行季節(jié)，正常的蒸發(fā)量和合理的飛濺損失量是無法回收的，只有通過相應(yīng)的水處理技術(shù)和設(shè)備來合理的減少排污水量。也就是說：減少排污量是開展節(jié)約用水工作的重點⑴在制冷機(jī)運行過程中，由于水的溫度是通過蒸發(fā)而降溫的，在蒸發(fā)過程中也是水質(zhì)濃縮的過程，系統(tǒng)中水質(zhì)硬度隨著濃縮過程的進(jìn)行而增加，其表現(xiàn)出的結(jié)垢傾向會隨著濃縮倍數(shù)的增加而增加。如果僅采取簡單的減少排污量，甚至不排污的方式，蒸發(fā)器內(nèi)管和冷卻塔上會出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，造成能耗增加和檢修工作量增加，這種代價是不合理的和不可取的。所以為了避免這種代價的交換，應(yīng)選擇好合理的濃縮倍數(shù)，適量排污?；蜻x擇好的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)和相應(yīng)的技術(shù)改造，以達(dá)到更好的水處理效果和減少更多的排污⑵。濃縮倍數(shù)的選擇是根據(jù)水質(zhì)情況來確定的，循環(huán)冷卻水的蒸發(fā)和排污與循環(huán)水量、溫差、濃縮倍數(shù)等因素相關(guān)。在沒有采用過濾器前，運行期的分析數(shù)據(jù)見表一：表一2003年天安門西站運行期冷卻水平均分析數(shù)據(jù)站點名稱PH值TDSmgl總硬度mgl氯離子mgl最低濃縮倍數(shù)最高濃縮倍數(shù)平均的濃縮倍數(shù)天安門西8.821043636771.144.222.54按照常規(guī)預(yù)測：一套循環(huán)水量在500M3H的系統(tǒng)，當(dāng)濃縮倍數(shù)在2.54時，它的排污量大約在2M3H，每天運行12小時，每天的排污量在24噸，而當(dāng)濃縮倍數(shù)提高到5時，排污量下降到0.75M3H，每天是9噸，減少15噸。如果一個系統(tǒng)可以每天節(jié)水10-20噸，整個沿線的節(jié)水率是非?？捎^的。按每年運行時間120天計算，13個站，每個運行季節(jié)可以節(jié)水22000噸，按每噸水5.7元計算，節(jié)約費用大約是12.54萬元，其節(jié)水的社會、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益非常顯著的。隨著對環(huán)境和節(jié)水要求的日益提高，循環(huán)冷卻水零排污技術(shù)的推廣和應(yīng)用是國內(nèi)水處理界的新技術(shù)目標(biāo)。二、解決方案----化學(xué)處理與旁流過濾技術(shù)結(jié)合：在理論上，大幅度提高循環(huán)冷卻水運行的濃縮倍數(shù)是可能的，在技術(shù)上是可行的，一些文獻(xiàn)還提出冷卻水處理的零排污方案。這種方案是利用化學(xué)水穩(wěn)定劑的處理技術(shù)與旁流過濾設(shè)備相結(jié)合來達(dá)到目的⑶。在冷卻水運行過程中，冷卻塔是開放式運行，塔上的污物很多，像風(fēng)沙帶進(jìn)的懸浮物，破碎的塔片和在冷卻塔上滋生的藻類粘泥，這些污物在冷卻水運行過程中，會在流速低的地方沉積，造成水的濁度增加；也會導(dǎo)致水中成垢物質(zhì)結(jié)集在一起，形成垢質(zhì)，沉積在換熱面上，影響換熱效率。冷卻水的排污，實際上就是通過增加的新水降低這些污物的影響。如果能夠通過過濾器的方式將冷卻水中的懸浮物，藻類粘泥和風(fēng)沙及碎塔片等過濾去除，是可以提高運行水的濃縮倍數(shù)，減少排污量的。常規(guī)的物理過濾處理是在循環(huán)管線上，安裝一個管道過濾器。大部分管道過濾器采用單層濾網(wǎng)直接阻擋機(jī)械雜質(zhì)。由于管道水的正面壓力，濾網(wǎng)很容易堵塞，而小于孔徑的雜質(zhì)依然會透過過濾器。我們采用旁流精確過濾的方式，是通過安裝旁路精密管道過濾器的方式，將冷卻水中的懸浮物，藻類粘泥和風(fēng)沙及碎踏片等過濾，提高運行水的潔凈度。該過濾器采用剛性濾網(wǎng)與復(fù)合纖維組成，多層過濾，不但有機(jī)械阻擋作用，還具有溶膠吸附作用，不僅能吸附小于孔徑的雜質(zhì)，還能吸附部分水溶性物質(zhì)，如：銹水、膠體等。這種過濾器盡管也是串聯(lián)在管道中，但由于采用了切向進(jìn)水，水在容器中形成漩流，這樣，大的雜質(zhì)由于離心力的作用向外擴(kuò)散，進(jìn)而靠重力下移，過濾層在中心出水管四周。另外由于向心力的作用，水對過濾層的正面壓力減小，因而為吸附過濾制造了條件，即吸附的雜質(zhì)不易因為水壓而透過過濾層。不但如此，圍繞中心出水管而旋轉(zhuǎn)的水流對擋在過濾層外面的雜質(zhì)還有沖刷作用（用水流對過濾層的剪切力自動清洗）。向心力形成的旋渦促使雜質(zhì)向下集中，這樣，自動控制系統(tǒng)就可適時的將雜質(zhì)排出。這種過濾的特殊結(jié)構(gòu)巧妙的使水流產(chǎn)生離心力、向心力、剪切力、漩流沉淀，因此，具有過濾效果好，不易堵塞，工作可靠的特點。雖然過濾器并聯(lián)安裝在循環(huán)系統(tǒng)中，但通過的水量只是循環(huán)水量的5%左右，對系統(tǒng)總的循環(huán)流量影響不大，即使過濾器發(fā)生堵塞，也不會對整個系統(tǒng)運行有影響。如果采用串聯(lián)方式，利用壓差排污，對系統(tǒng)的總流量是有影響的，會減少系統(tǒng)循環(huán)水量，會直接影響換熱效率，如果發(fā)生堵塞，系統(tǒng)運行將有困難。三、試驗數(shù)據(jù)分析：我們通過近幾年在地鐵復(fù)八線實際冷卻水處理技術(shù)的實施和對水質(zhì)等問題的了解，及對現(xiàn)場管理和運行模式的認(rèn)識，我們認(rèn)為，在地鐵復(fù)八線推廣零排污技術(shù)是可行的，通過技術(shù)實施和雙方協(xié)商好的運行方式，可以獲得相當(dāng)大的節(jié)水效果。2003年開始，我們對整個復(fù)八線的濃縮倍數(shù)提升做了一些嘗試，將部分站點的濃縮倍數(shù)達(dá)到6左右，總硬度達(dá)到1000以上。在這個硬度下運行，結(jié)垢傾向會很嚴(yán)重。由于天安門西站原設(shè)計的水箱不合理，每次停機(jī)水都有泄漏問題，2003年運行期濃縮倍數(shù)只有2.54。在2004年，我們采用了采用旁流過濾方法，安裝了一臺20M3H的精密旁通過濾器，具體安裝見附圖：運行期間，我們請中石化集團(tuán)的水處理藥劑評定中心進(jìn)行水樣抽檢和腐蝕掛片檢驗，其中水樣分析報告和掛片數(shù)據(jù)見表二和表三⑶⑷⑸。表二水樣分析報告分析項目自來水循環(huán)冷卻水總硬度mgl280-360900-1700總堿度mgl200-250500-770氯離子mgl30-46163-352濃縮倍數(shù)6-8按照濃縮倍數(shù)7計算，排污量為0.6M3H，每天的排污量為7.2噸，與2003年比，每天節(jié)水16.8噸。達(dá)到了預(yù)期的目的。從運行效果看，整個運行期，制冷機(jī)沒有出現(xiàn)任何結(jié)垢跡象，從腐蝕掛片的腐蝕率看，效果也很好。表三腐蝕率數(shù)據(jù)懸掛掛片號材質(zhì)腐蝕率mm年說明2157碳鋼A30.1017掛片露出水面，所以偏高2152碳鋼A30.08042198碳鋼A30.06792178碳鋼A30.04832151碳鋼A30.05802176碳鋼A30.04112179碳鋼A30.0388平均值0.06236141黃銅0.00136145黃銅0.00116144黃銅0.0002平均值0.0008國家行業(yè)規(guī)范要求：開放式水處理系統(tǒng)腐蝕率允許值：≤0.125mm年，我們的實驗數(shù)據(jù)表明均符合國家水處理規(guī)范要求。四、實施方案和節(jié)約的費用：我們在循環(huán)管道上引出一條旁路，水量是總循環(huán)水量的120，安裝一個精密過濾器，水通過精密過濾器過濾后，再返回到運行管線中。設(shè)備費用大約在8200-10000元采用精密過濾器的綜合效益可以從幾個方面統(tǒng)計：1.節(jié)水量：每臺制冷機(jī)可以節(jié)約用水10-20噸天，節(jié)水總量在23400噸2.節(jié)省費用：按每噸水5.7元計算，全年節(jié)水費用達(dá)到13.34萬元。3.節(jié)能源：當(dāng)采用旁流過濾技術(shù)后，水的潔凈度增加，在冷卻塔上的附著量減少，提高了冷卻塔的換熱效率，相當(dāng)節(jié)約了能源消耗，估計至少可以降低5-10%的能源消耗。4.節(jié)約水處理藥劑：水處理藥劑是按照補(bǔ)充水量投加的，當(dāng)采用過濾器后，補(bǔ)水量降低，加藥量也可以節(jié)省10%左右。安裝一臺旁流過濾器的成本從一年的節(jié)水和節(jié)電、藥劑費用中就可以收回。五、結(jié)論通過我們在地鐵天安門西站進(jìn)行化學(xué)水處理與旁通過濾技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用試驗表明，在滿足國家對循環(huán)水的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可以大量減少排污量，節(jié)省水資源。從而真正實現(xiàn)冷卻水系統(tǒng)的零排污運行模式，會為北京地鐵贏得更好的社會影響和經(jīng)濟(jì)效益。如果在地鐵和相關(guān)單位推廣應(yīng)用、將會產(chǎn)生巨大的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。六、參考文獻(xiàn)：1.金熙等編《工業(yè)水處理技術(shù)問答及常用數(shù)據(jù)》北京.化學(xué)工業(yè)出版社，1997年，274-2902.齊冬子編《敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的化學(xué)處理》北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2001年，8-10，169-181，212；3.中石化總公司水處理藥劑評價中心實驗報告，2004年,未發(fā)表；4.北京宇清源水處理技術(shù)開發(fā)有限公司，2003年地鐵運行總結(jié)報告未發(fā)表；5.北京宇清源水處理技術(shù)開發(fā)有限公司，2004年地鐵運行總結(jié)報告未發(fā)表；