گاز زدایی خلاء در تصفیه آب

آبی که تمیز به نظر می رسد هنوز هم می تواند پر از دردسر باشد. گازهای محلول - اکسیژن، دی اکسید کربن، نیتروژن و ردپایی از گازهای دیگر - نامرئی هستند، اما باعث خوردگی، تداخل در فرآیندهای درمان و ایجاد سردردهای سازگاری می شوند. در آب تغذیه دیگ بخار، اکسیژن محلول لوله های فولادی و مبدل های حرارتی را می خورد. در آب آشامیدنی، دی اکسید کربن اضافی PH را کاهش می دهد و ضدعفونی را غیرقابل پیش بینی می کند. در حلقه های خنک کننده صنعتی، هوای محلول باعث کاویتاسیون پمپ و کاهش انتقال حرارت می شود.

گاز زدایی با خلاء یکی از موثرترین روش ها برای حذف این گازها است. این ایده جدیدی نیست - نیروگاه‌ها و دیگ‌خانه‌ها برای دهه‌ها از آن استفاده کرده‌اند - اما مقررات سخت‌تر، هزینه‌های انرژی بالاتر و مشخصات کیفی آب سخت‌تر آن را به کاربردهای جدیدی در تصفیه آب شهری و صنعتی سوق می‌دهد.

این مقاله توضیح می‌دهد که گاز زدایی در خلاء چه می‌کند، چرا اهمیت دارد و چگونه سیستم مناسب را برای فرآیند تصفیه آب انتخاب کنید.

چرا گازهای محلول یک مشکل هستند؟

گازهای حل شده در آب تصادفی نیستند. آنها از طریق تماس با جو، از طریق فرآیندهای هوادهی یا به عنوان محصولات جانبی واکنش های شیمیایی وارد می شوند. پس از حل شدن، آنها در محلول می مانند تا زمانی که چیزی تغییر کند - دما، فشار، یا تعادل شیمیایی.

اکسیژنبدنام ترین است. حتی چند قسمت در میلیون می تواند باعث خوردگی شدید لوله ها و بویلرها از فولاد کربنی شود. آسیب همیشه در ابتدا آشکار نیست. به صورت حفره ای شروع می شود، سپس به نشت و خرابی سرعت می بخشد. در سیستم های دیگ بخار، خوردگی اکسیژن یکی از دلایل اصلی خرابی های برنامه ریزی نشده است.

دی اکسید کربنحل می شود و اسید کربنیک تشکیل می دهد و pH را کاهش می دهد و آب را به فلزات و بتن تهاجمی می کند. در آب آشامیدنی، تنظیم pH را پیچیده می کند و می تواند تقاضا برای مواد شیمیایی قلیایی را افزایش دهد. در آب صنعتی با خلوص بالا، حتی مقدار کمی CO2 با اندازه‌گیری‌های هدایت و مقاومت تداخل می‌کند.

نیتروژنعمدتاً خنثی است، اما وقتی از محلول خارج می‌شود، حباب‌هایی تشکیل می‌دهد که باعث ایجاد حفره پمپ، کاهش راندمان انتقال حرارت و ایجاد عملکرد پر سر و صدا و ناکارآمد می‌شود.

گازهای دیگر- متان، سولفید هیدروژن، کلر و مواد آلی فرار - در کاربردهای خاص ظاهر می شوند. هر کدام مشکلات خاص خود را دارند، از بو گرفته تا سمیت و خطر انفجار.

موضوع مشترک این است که همه آنها ناخواسته هستند. گاز زدایی با خلاء راهی برای خارج کردن آنها به شما می دهد.

چگونه گاز زدایی خلاء کار می کند

اصل ساده است: گازها در فشار بالاتر بهتر حل می شوند و با کاهش فشار از محلول خارج می شوند. در یک گاز زدا خلاء، آب در معرض یک محیط کم فشار - معمولاً 0.02 تا 0.2 بار مطلق - است که در آن گازهای محلول دیگر محلول نیستند. آنها فاز مایع را ترک می کنند و توسط سیستم خلاء منتقل می شوند.

کارایی فرآیند به سه چیز بستگی دارد:

• مساحت سطح.هر چه سطح آب به خلاء بیشتر باشد، گازها سریعتر خارج می شوند. به همین دلیل است که گاززداها از بسته‌بندی، سینی یا نازل‌های اسپری برای شکستن آب به لایه‌های نازک یا قطرات استفاده می‌کنند.

• زمان اقامت.آب باید به اندازه کافی در خلاء بماند تا گازها از مایع توده پخش شوند.

• سطح خلاء.فشار مطلق کمتر به معنای حلالیت گاز کمتر است. خلاء عمیق تر گاز بیشتری را حذف می کند، اما هزینه تولید آن نیز بیشتر است.

در عمل، اکثر گاز زداهای تصفیه آب 90-99٪ اکسیژن محلول و CO2 را حذف می کنند. عملکرد دقیق به طراحی سیستم و غلظت گاز ورودی بستگی دارد.

جایی که از گاز زدایی خلاء استفاده می شود

تصفیه آب تغذیه بویلرنرم افزار کلاسیک است. حذف اکسیژن محلول و CO2 از خوردگی در دیگهای بخار، بخاری آب تغذیه و خطوط برگشت میعانات جلوگیری می کند. سیستم های دیگ بخار مدرن اغلب گاز زدایی خلاء را با مواد شیمیایی اکسیژن برای دفاع دو لایه ترکیب می کنند.

تصفیه آب آشامیدنیاز گاز زدایی خلاء برای حذف CO2 اضافی، تنظیم pH و بهبود کارایی ضد عفونی استفاده می کند. همچنین برای حذف ترکیبات آلی فرار (VOCs) و رادون از آب های زیرزمینی استفاده می شود.

آب خنک کننده صنعتیاز گاززدایی سود می برد زیرا هوای محلول باعث ایجاد حفره پمپ می شود و عملکرد مبدل حرارتی را کاهش می دهد. حذف هوا جریان را تثبیت می کند و بهره وری انرژی را بهبود می بخشد.

تصفیه فاضلاباز گاز زدایی خلاء برای حذف گازهای بدبو مانند سولفید هیدروژن و آماده سازی آب برای فیلتراسیون یا تخلیه غشا استفاده می کند.

سیستم های آب با خلوص بالا- داروسازی، نیمه هادی ها و نیروگاه ها - برای دستیابی به سطوح بسیار پایین گاز محلول بر گاززدایی خلاء تکیه دارند.

انتخاب سیستم جاروبرقی مناسب

پمپ خلاء قلب هر سیستم گاززدایی است. چندین فناوری در دسترس هستند که هر کدام دارای معاوضه هایی هستند.

پمپ های رینگ مایعیک انتخاب رایج برای گاز زدایی آب هستند زیرا رطوبت و انتقال مایعات را تحمل می کنند. آنها قوی، ساده و قابل اعتماد هستند. با این حال، آنها آب فوم مصرف می کنند و بازده انرژی متوسطی دارند.

پمپ های پیچ خشکعملکرد بدون روغن و راندمان بالا را ارائه می دهد. آنها به طور فزاینده ای برای تاسیسات جدید که در آن خلوص محصول و هزینه انرژی مهم است، مشخص می شوند. آنها برای جلوگیری از ورود مایع به جداسازی خوب در بالادست نیاز دارند، اما طراحی های مدرن بخار آب را به خوبی مدیریت می کنند.

دمنده های ریشهاغلب به عنوان تقویت کننده در ترکیب با پمپ های دیگر برای دستیابی به خلاء عمیق تر یا ظرفیت بالاتر استفاده می شود. آنها به تنهایی برای کاربردهای مرطوب استفاده نمی شوند.

اجکتورهای بخارگزینه ای هستند که در آن بخار در دسترس است و برق گران است. آنها قطعات متحرک ندارند، اما بخار مصرف می کنند و فاضلاب تولید می کنند.

انتخاب مناسب به سطح خلاء مورد نیاز، بار گاز، دمای آب و اولویت های هزینه عملیاتی تاسیسات بستگی دارد.

ملاحظات طراحی سیستم

گاز زدایی خلاء چیزی بیش از یک پمپ است. این سیستم شامل یک مخزن گاز زدایی، بسته بندی یا سینی، توزیع آب، لوله کشی خلاء و کنترل است. هر جزء بر عملکرد تأثیر می گذارد.

طراحی کشتیمیزان تماس آب با خلاء را تعیین می کند. ستون های بسته بندی شده سطح بالایی دارند اما می توانند با مواد جامد معلق آلوده شوند. سیستم های اسپری ساده تر اما کارآمدتر هستند. طرح های سینی در این بین قرار می گیرند.

دمای آبمهم است زیرا حلالیت گاز با افزایش دما کاهش می یابد. آب گرم راحت تر گاز زدایی می کند، اما بار بخار روی پمپ خلاء را نیز افزایش می دهد.

کنترل خلاءبرای عملکرد پایدار ضروری است. اگر جاروبرقی خیلی عمیق باشد، ممکن است آب به بخار تبدیل شود. اگر خیلی کم عمق باشد، گاز زدایی ناقص است. دریچه های کنترل اتوماتیک و فرستنده های فشار نقطه تنظیم را حفظ می کنند.

موادباید در برابر خوردگی گازهای خارج شده مقاومت کند. دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن بسیار تهاجمی هستند. قطعات فولادی ضد زنگ یا پوشش داده شده اغلب مشخص می شوند.

تعمیر و نگهداری و عیب یابی

سیستم های گاز زدایی خلاء تعمیر و نگهداری نسبتاً کمی دارند، اما بدون نیاز به تعمیر و نگهداری نیستند.

عملکرد پمپدر طول زمان تنزل می یابد. سایش مهر و موم، خوردگی داخلی و رسوب باعث کاهش کارایی می شود. نظارت منظم بر سطح خلاء و جریان پمپ مشکلات را زود تشخیص می دهد.

بسته بندی و سینیمی تواند با رسوب، رشد بیولوژیکی یا مواد جامد معلق آلوده شود. تمیز کردن یا تعویض دوره ای است.

خلاء نشت می کندیکی از دلایل رایج عملکرد ضعیف هستند. نشت هوا به داخل سیستم باعث افزایش فشار مطلق و کاهش راندمان گاز زدایی می شود. تست نشت باید بخشی از تعمیر و نگهداری معمول باشد.

کیفیت آبعمر سیستم را تحت تاثیر قرار می دهد. آب سخت باعث پوسته پوسته شدن می شود. آب خورنده به مواد حمله می کند. ممکن است پیش درمان لازم باشد.

خلاصه

گاززدایی با خلاء یک روش موثر و اثبات شده برای حذف گازهای محلول از آب است. از خوردگی جلوگیری می کند، عملکرد تصفیه را بهبود می بخشد و به رعایت استانداردهای کیفیت آب کمک می کند. این فناوری در تصفیه آب تغذیه دیگ بخار به خوبی تثبیت شده است و کاربردهای جدیدی در آب آشامیدنی، خنک کننده صنعتی و فاضلاب پیدا می کند.

انتخاب پمپ خلاء مناسب - حلقه مایع، پیچ خشک یا یک سیستم هیبریدی - به کاربرد خاص، سطح خلاء مورد نیاز و اولویت‌های عملیاتی تأسیسات بستگی دارد. یک سیستم خوب طراحی شده سال ها خدمات قابل اعتماد، محافظت از تجهیزات و تضمین کیفیت آب ارائه می دهد.

سوالات متداول فنی

س: سطح خلاء معمولی برای گاز زدایی آب چیست؟
پاسخ: اکثر دستگاه های گاز زدایی آب بین 0.02 تا 0.2 بار مطلق کار می کنند. سطح دقیق به گازهایی که حذف می شوند و راندمان حذف مورد نظر بستگی دارد.

س: آیا گاز زدایی خلاء می تواند تمام اکسیژن محلول را حذف کند؟
A: می تواند 90-99٪ از اکسیژن محلول را حذف کند. برای آب تغذیه دیگ بخار، اکسیژن باقیمانده معمولاً توسط جاذب های شیمیایی برای دستیابی به سطوح پایین ppb مورد نیاز استفاده می شود.

س: تفاوت بین گاز زدایی خلاء و گاز زدایی غشایی چیست؟
پاسخ: گاز زدایی خلاء از یک مخزن کم فشار برای جداسازی گازها استفاده می کند. گاز زدایی غشایی از یک غشای آبگریز برای جداسازی گازها از آب استفاده می کند. سیستم های غشایی فشرده هستند اما برای دبی کم و کاربردهای با خلوص بالا مناسب ترند.

س: چگونه بین یک حلقه مایع و یک پمپ پیچ خشک برای گاز زدایی انتخاب کنم؟
پاسخ: پمپ های حلقوی مایع به خوبی رطوبت را کنترل می کنند و قوی هستند، اما آب آب بند را مصرف می کنند. پمپ های پیچ خشک کم مصرف تر و بدون روغن هستند، اما نیاز به جداسازی مایع خوب دارند. انتخاب بستگی به کیفیت آب، هزینه های انرژی و منابع نگهداری دارد.

س: گاز زدایی خلاء به چه تعمیراتی نیاز دارد؟
A: بررسی منظم سطح خلاء، جریان پمپ و وضعیت آب بندی. بسته بندی یا سینی ها باید از نظر رسوب بررسی شوند. آزمایش نشت باید به صورت دوره ای انجام شود. ممکن است برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن نیاز به پیش تصفیه با کیفیت آب باشد.