冷却塔の「水の循環」: 廃水の排出を削減し、水資源の効率的な利用を実現するには? ​

冷却塔は、工業生産や最新の施設の運用における熱放散において重要な役割を果たします。しかし、その運営に伴う水資源の消費や排水の問題が徐々に顕在化してきました。世界的な水資源がますます逼迫し、環境保護の要求がますます厳しくなっている現在の状況において、水資源の効率的な利用と廃水の削減を達成するために、冷却塔の水循環システムの最適化の道を模索することは、業界の発展において避けられない傾向となっています。

冷却塔水循環システムの概要

水循環システムは主に 2 つのタイプに分けられます。冷却塔の 開放冷却塔 と閉鎖冷却塔。開放水循環システムでは、水と空気が直接接触して熱交換します。作業プロセスは次のとおりです。 冷却が必要な機器から熱水が流出し、冷却塔の上部に流入します。水は配水システムを通じて配水装置に均等に分配されます。配水装置内では、水は微細な水滴または水膜に分散され、上方に流れる空気と十分に接触します。熱は蒸発と対流によって空気に伝達されます。水温が下がった水は冷却塔下部の集水プールに集められ、水ポンプにより装置に戻されてリサイクルされます。ただし、このシステムには重大な欠点があります。水は直接空気に触れているため、蒸発損失が大きくなります。同時に、塵、不純物、微生物によって汚染されやすく、水質の悪化につながります。水質を維持するためには頻繁な下水の排出が必要となり、水資源の多大な浪費につながります。

密閉水循環システムはこれらの問題を効果的に回避します。共通点を取る 密閉冷却塔を示します。 例として冷却対象のプロセス流体（熱水、水-エチレングリコール溶液など）は密閉コイル内を循環し、外気や噴霧水と直接接触しません。スプレー水システムは、集水タンクから水を汲み上げ、ノズルからコイルの外表面に均一にスプレーして水膜を形成します。ファンの作用により、外部の空気がコイル領域を通って流れます。この時点で、コイル内の高温のプロセス流体は、まず管壁を通ってスプレー水に熱を伝えます (顕熱伝達)。加熱された噴霧水の一部が熱を吸収して蒸発して水蒸気となり、大量の潜熱を奪い、コイル内の流体の冷却を実現します。蒸発しなかったスプレー水は、再利用するために水収集トラフに戻ります。排水弁から定期的に少量の濃縮水を排出し、補給水弁から自動的に真水を補給し、水質と水位を安定させます。閉鎖システムは水の蒸発と汚染を大幅に削減し、水資源の利用効率を大幅に向上させます。

廃水排出量を削減し、水資源利用を改善するための戦略

1.水処理技術の最適化

水質安定化処理は重要なステップです。スケール防止剤、腐食防止剤、殺生剤や殺藻剤などの適切な水質安定剤を添加することにより、循環水中のスケール、腐食、微生物の増殖の問題を効果的に制御できます。スケール抑制剤は、水中のカルシウム、マグネシウム、その他のイオンが不溶性塩を形成するのを防ぎ、不溶性塩がパイプや機器の表面に付着して熱交換効率を低下させ、それによってスケール洗浄による廃水の排出を減らします。腐食防止剤は金属表面に保護膜を形成し、金属の腐食を抑制し、機器の耐用年数を延ばし、機器の腐食のメンテナンスや交換に伴う追加の水の消費量を削減します。殺菌・防藻剤は、循環水中の細菌、藻類、その他の微生物を殺菌し、微生物のスライムによる配管の詰まりや水質への影響を防ぎ、水質悪化による頻繁な下水の排出を防ぎます。

また、限外濾過技術や逆浸透膜濾過技術などの高度な濾過技術を採用することで、循環水中の微粒子、コロイド、有機物、一部のイオンを効果的に除去することができ、水質のさらなる改善と不純物の系への影響を低減し、汚水の排出量を削減します。一部の企業では、冷却塔循環水システムに限外濾過装置を導入しています。これにより、水から粒径 0.01 ミクロンを超える不純物が除去され、循環水の濁度が大幅に低減されます。これにより、水質問題による排水の排出を大幅に削減するとともに、循環水の再利用率も向上します。

2. 的確な汚染排出管理の実施

従来の定期的な下水排出方法は特異性に欠けることが多く、たとえ水質が良好であっても大量の水資源を排出することになります。水質監視センサーと自動制御システムの助けを借りて、正確な下水排出を実現できます。循環水の導電率、pH値、硬度、濁度などの主要指標をリアルタイムでモニタリングします。水質パラメータが設定された適正範囲を超えると、自動排水装置が作動し、適切な量の濃縮水を排出し、真水を補充し、水質を常に適正範囲内に保ちます。ある大手化学企業はにインテリジェントな水質監視および下水排出制御システムを設置しました。 、冷却塔の水循環システム 導電率の変化に基づいて汚水の排出量を精密に制御します。従来の下水の定期放流に比べ、排水量を30％以上削減し、同時に大量の補給水も節約しました。

3. 排水のリサイクル・再利用の実施

冷却塔から排出される廃水は、高度な処理を行った後、非飲用用途に再利用できます。例えば、処理された廃水は、工場エリアの緑地の灌漑、道路の洗浄、トイレの洗浄などに使用できます。専用の廃水処理ステーションを建設し、中和、沈殿、濾過、消毒などのプロセスを採用することにより、対応する再利用基準を満たすように廃水中の有害物質を除去することができます。一部の水不足地域では、 冷却塔からの処理済み廃水を工場敷地内の緑の植物への灌漑に使用している発電所もあります。これにより、水資源のリサイクルが実現し、淡水資源の使用量が削減されるだけでなく、廃水処理コストも削減され、経済的にも環境的にも優れた効果をもたらします。

4. 成功事例の分析

Zhejiang Aoshuai Refrigeration Co., LTD は、 製紙廃水の処理と冷却塔補給水の再利用において顕著な成果を上げています。同社では、製紙排水の処理工程としてディスクフィルターろ過と滅菌消毒を採用し、処理水質が冷却塔補給水の水質要求を満たすことを確保している。この措置により、冷却塔の補給水として毎日 600 ～ 1,000 立方メートル、年間で 250,000 ～ 300,000 立方メートルの水を節約でき、製品単位あたりの水の使用量を 2.5% 削減し、発電所における清水の消費量と廃水汚染物質の排出を大幅に削減できます。 浙江碧水冷蔵有限公司 も目覚ましい成果を上げています。このシステムには「空冷＋循環ポンプ」の統合制御技術が採用されています。水は冷却塔に輸送されます。 循環ポンプで水流を高効率ファンで強制冷却します。冷却された水は、閉ループ パイプラインを通じてテスト ユニットにリサイクルされ、全プロセス リサイクル モードを形成します。従来の直接排気冷却方式と比較して、年間28,700立方メートルの水を節約でき、産業分野における節水技術変革の参考例となります。

冷却塔の水循環システムの最適化は、排水の排出量を削減し、水資源の有効利用を図る上で非常に重要です。高度な水処理技術、正確な汚染物質排出管理措置を採用し、廃水のリサイクルと再利用を積極的に推進し、成功した企業の実践経験を活用することで、さまざまな業界が生産と操業を確保しながら水の消費量を大幅に削減し、環境への悪影響を最小限に抑え、グリーンで持続可能な方向に進むことができます。これは、水不足の課題に対処するために必要な措置であるだけでなく、企業が社会的責任を果たし、競争力を強化するための重要な道でもあり、業界全体で徹底的に検討し、広く推進する価値があります。