Основные проблемы оборотного водоснабжения это накипеобразование, коррозия и биологические процессы.
Накипеобразование – процесс распада бикарбоната кальция Са(НСО3)2до карбоната кальция СаСО3. Карбонат кальция (накипь) – нерастворимое кристаллическое вещество хорошо адсорбируется на металлической поверхности труб. Интенсивность накипеобразования определяется содержанием в воде карбонатной щелочности НСО3.Согласно нормам [8] обработку от накипеобразования следует предусматривать при карбонатной щелочности оборотной водыЩоб³ 3,0 мг-экв/л.
Интенсивность накипеобразования возрастает при нагревании, поэтому рекомендуемая температура горячей водыtгор£ 45° [8].
Коррозия – процесс разрушения металла. При контакте металла с минерализованной водой происходит электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией. Интенсивность коррозии обуславливается высоким (более 5 мг/л) содержанием кислорода в оборотной воде за счет постоянного насыщения на градирне.
На поверхности металла первоначально образуется гидроксид железа Fe(OH)2,который окисляется до Fe(OH)3. ГидроокисьFe(OH)3 нестабильна и переходит в Fe2O3, который представляет собой рыхлый осадок на поверхности трубы. Процесс коррозии в трубном пучке холодильника протекает одновременно с образованием карбоната кальция.
Биологические процессы.
Оборотная система представляет собой экологическую нишу для жизнедеятельности аэробных и анаэробных бактерий.
На оросителе градирни при оптимальных температурных условияхt=20–40°С и концентрации кислорода более 5,0 мг/л развиваются аэробные бактерии образующие биологическую пленку, окисляющая органические вещества (нефтепродукты, спирт) в охлаждаемой воде.
Отмершая биологическая пленка увеличивает концентрацию взвешенных веществ в оборотной воде. Взвешенные вещества являются основной причиной заиления трубок, кожухотрубных холодильников, в которых образуется анаэробные зоны. В анаэробных зонах развиваются сульфатвосстанавливающие бактерии СВБ, которые переводят сульфаты 
в сульфиды S2–. Образование Н2S является причиной язвенной коррозии. Серобактерии окисляют Н2S до элементарной серы S.
Тионовыебактерии окисляют Н2Sи S до Н2SО4с повышением концентрации сульфатов в оборотной системе и снижением рН < 7. Отмечены случаи снижения водородного показателя до рH=4.
В табл. 3.1 и на графике (рис. 3.1) приведены данные обследования работы водоблоков (БОВ) Новокуйбышевского НПЗ (НкНПЗ), Куйбышевского НПЗ (КНПЗ) и Куйбышевского завода синтетического спирта (КЗСС)за период с сентября 1983по сентябрь 1985гг. Источник водоснабжения указанных заводов – р. Волга.
Таблица 3.1
Среднестатистические значения взвешенных веществ, нефтепродуктов
и БПК5, по оборотным системам НкНПЗ, КНПЗ и КЗСС
за период с сентября 1983 по сентябрь 1985 гг.
| Завод | №точки на рис.3.1 | Водоблок | Система | Взвешенные вещества, мг/л | Нефтепродукты, мг/л | БПК5, мгО2/л |
| НкНПЗ | БОВ1 | 1-я | 49,9 | 52,5 | ||
| БОВ2 | 2-я | 56,5 | 55,8 | |||
| БОВ3 | 2-я | 87,6 | ||||
| БОВ4 | 1-я | 58,3 | 110,7 | |||
| БОВ5 | 1-я | 64,2 | ||||
| БОВ6 | 1-я | 54,9 | 78,9 | |||
| БОВ7 | 1-я | 36,1 | 26,8 | |||
| БОВ8 | 1-я | 57,9 | 73,4 | |||
| БОВ2 | 1-я | 45,5 | 93,6 | |||
| КНПЗ | БОВ2 | 2-я | 44,1 | 23,5 | ||
| БОВ4 | 1-я | 79,1 | 130,3 | |||
| БОВ4 | 2-я | 59,7 | 34,8 | |||
| КЗСС | БОВ127Б | 2-я | 6,4 | отс. | ||
| БОВ27Б | 2-я | 9,7 | отс. | |||
| БОВ127А | 2-я | 8,9 | отс. | |||
| БОВ27А | 2-я | 8,7 | отс. |
Рис. 3.1. Зависимость содержания взвешенных веществ
в охлажденной воде оборотных систем от БПК5
Из анализа данных табл. 3.1 и графика (рис. 3.1) следует:
1. Минимальное значение органических загрязнений в оборотных системах КЗСС составляет БПК5=24–39 мгO2/л, которым соответствуют минимальные значения взвешенных веществ Соб = 6,4–9,7 мг/л.
2. На водоблоках (БОВ) НкНПЗ и КНПЗ значения органических загрязнений значительно выше – БПК5=64–357 мгO2/л, за счет высокой концентрации нефтепродукта Сн=23,5–130,3 мг/л. Соответственно концентрация взвешенных веществ Св=36,1–79,1 мг/л.
Основная причина контрастного состояния оборотных систем КЗСС и НПЗ в схемах подготовки оборотной воды.
На КНПЗ и НкНПЗ подпиточная вода поступает из р. Волга на водоблоки без очистки. На водоблоках запроектирована только механическая очистка от нефтепродуктов – нефтеотделитель. Реагентной обработки от коррозии, накипеобразования и биообрастания не проводилось. Количество нефтепродуктов поступающих с горячей водой, это в основном результат коррозии теплообменный аппаратуры.
На КЗСС была запроектирована и эксплуатировалась полная схема подготовки оборотной воды по нормам 1960 г.:
1. Речная вода проходит очистку от взвешенных веществ на контактном осветлителе и поступает на БОВ с содержанием взвешенных веществ £5мг/л.
2. На водоблоках оборотная вода обрабатывается:
– гексаметафосфатом от накипеобразования;
– жидким хлором от биопроцессов.
3. На водоблоках предусмотрена фильтрация 5% оборотной воды для контроля концентрации взвешенных веществ.
Системы подготовки подпиточной и оборотной воды действовала с момента пуска завода.
Таким образом, для решения основных проблем оборотного водоснабжения необходимо комплексная обработка воды ингибиторами коррозии, накипеобразования и биоцидами.