Vấn đề cáu cặn, ăn mòn và sự phát triển của vi sinh vật trong hệ thống nước làm mát công nghiệp

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC

Trong công nghiệp cũng như trong dân dụng, nước đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất ra hàng hoá. Các thiết bị như nồi hơi, hệ thống điều hoà trung tâm, hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cần phải được bảo dưỡng thường xuyên nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị cũng như nâng cao hiệu suất hệ thống, do đó việc quản lý nước là một phần rất quan trọng trong việc bảo dưỡng thiết bị.

Hình ảnh hệ thống tự động quản lý chất lượng nước

Các vấn đề thường xuyên xảy ra với các hệ thống trao đổi nhiệt: Cáu cặn và ăn mòn, rong rêu và vi sinh vật phát triển

1. Hiện tượng cáu cặn và bùn bám

Cáu cặn trong hệ thống trao đổi nhiệt được hình thành từ các nguồn khác nhau như muối không hoà tan CaCO₃ kết tủa tạo thành cáu cặn, sản phẩm tạo ra từ quá trình ăn mòn trên bề mặt trao đổi nhiệt, bùn đất, hay các vật chất vô cơ tạo thành bùn hoặc cáu cặn bám dính.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành cáu cặn:

–           pH của nước trong hệ thống –           Nhiệt độ –           Vận tốc dòng chảy –           Sự ăn mòn

–           Hoạt động của vi sinh vật –           Tổng các chất rắn hoà tan –           Chất rắn lơ lửng –           Các yếu tố thuỷ động lực học

Kiểm soát hiện tượng cáu cặn

Có nhiều cách kiểm soát lượng cáu cặn bên trong hệ thống làm mát tuần hoàn, kiểm soát cáu cặn là cách duy nhất để đảm bảo cáu cặn không trở thành một vấn đề nghiêm trọng đối với hệ thống.

• Kiểm soát nồng độ các ion tạo thành cáu cặn.

• Duy trì pH trong một dải nhất định để giữ các khoáng chất tạo thành cáu cặn ở dạng hòa tan.

• Sử dụng hóa chất ức chế cáu cặn, hóa chất phân tán.

• Kiểm soát hệ số cô đặc – kiểm soát nồng độ muối khoáng hòa tan trong hệ thống. Thực hiện bằng cách xả đáy định kỳ hay liên tục.

• Sử dụng các thiết bị lọc cơ học: Loại bỏ các chất huyền phù nhằm kiểm soát độ đục, cũng giúp cho việc sử dụng hóa chất xử lý nước đạt hiệu quả hơn.

2. Hiện tượng ăn mòn

Ăn mòn được hiểu là việc kim loại bị phá hủy hoặc mất mát do phản ứng hóa học hoặc điện hóa với môi trường xung quanh nó.

Một dạng ăn mòn khiến hệ thống có thể gặp phải vấn đề nghiêm trọng, đó là hiện tượng ăn mòn điện hoá.  Ăn mòn điện hoá xảy ra khi có sự khác nhau về thế điện tích giữa 2 kim hoặc giữa các phần khác nhau của cùng 1 kim loại. Sự khác biệt về điện tích này cho phép dòng điện chạy xuyên qua khối kim loại gây ra phản ứng giữa cực dương và cực âm. Cực dương và cực âm kết hợp hình thành nên pin ăn mòn, hoạt động như một bộ ắc quy. Cực dương có điện tích thấp, cực âm có điện tích cao hơn.

Những nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn:

• Những chỗ sần sùi trên bề mặt kim loại thường tạo ra cực dương, tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn hình thành.

• Mật độ khí Oxy càng cao, quá trình ăn mòn càng diễn ra nhanh chóng.

• Tốc độ của dòng nước: Tốc độ dòng chảy của nước càng cao, Oxy càng tiếp xúc nhiều hơn với bề mặt kim loại (cực âm), ăn mòn diễn ra càng nhanh.

• Nhiệt độ càng cao, quá trình ăn mòn diễn ra càng nhanh chóng.

• Độ pH thấp sẽ phá huỷ lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, ngoài ra còn thúc đấy quá trình tự hoà tan của kim loại. Nước có độ kiềm cao thì giúp tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại.

• Vi sinh vật phát triển: Vi sinh vật sử dụng khí hyđrô trong quá trình trao đổi chất. Nó sẽ tiêu thụ hết khí hydro được tạo ra ở cực âm, làm cho quá trình điện hóa diễn ra liên tục và quá trình ăn mòn xảy ra nhanh hơn. Và một số vi sinh vật tạo ra các chất ăn mòn trong quá trình trao đổi chất của chúng như các axít gây lên hiện tượng ăn mòn rỗ rất nghiêm trọng.

Kiểm soát hiện tượng ăn mòn

            Có thể ngăn chặn hoặc giảm thiểu quá trình ăn mòn bằng sử dụng một hoặc kết hợp các phương pháp sau:

• Thụ động hóa bề mặt đường ống và thiết bị bằng cách sử dụng hóa chất ức chế ăn mòn.

• Sử dụng các lớp phủ bảo vệ như sơn, mạ thép, tráng phủ nhựa hoặc plastic .

• Lựa chọn các vật liệu chống ăn mòn khi thiết kế hệ thống.

• Bảo vệ cực âm bằng cách sử dụng cực dương thay thế là kim loại yếu hơn .

• Kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật.

3. Hiện tượng vi sinh vật phát triển

Hệ thống làm mát là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Vi sinh vật phát triển trong các hệ thống lạnh như rong, rêu, tảo hay các vi khuẩn có thể gây ra hiện tượng nghẽn tắc và cáu bẩn trong hệ thống. Vi khuẩn kết hợp với nhau tạo thành khối đủ lớn có thể gây tắc nghẽn dòng chảy trong thiết bị trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất hoặc gây dừng cả hệ thống. Trong một số trường hợp khác, sự phát triển của vi sinh vật lại chính là tác nhân gắn kết các chất huyền phù rắn, cặn rỉ của quá trình ăn mòn, tạo thành khối cặn lớn dính chặt lại với nhau. Khối cặn bám này có thể bám dính hoặc gây tắc ống của bộ phận trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất và có thể gây ra quá trình ăn mòn.

Kiểm soát hiện tượng vi sinh vật và rong rêu:

Để xử lý hiệu quả vi sinh vật thì đầu tiên ta phải đánh  giá mức độ nhiễm tạp của hệ thống, phân tích loại vi sinh vật hiện có trong hệ thống. Dựa vào các thông tin đó, cùng với những căn chỉnh tại hiện trường mà ta lựa chọn ra được phương pháp xử lý phù hợp.

Hóa chất diệt rong rêu và vi sinh vật thường được sử dụng để kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật.