CN103214080A

CN103214080A - 防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法及装置

Info

Publication number: CN103214080A
Application number: CN2013101471943A
Authority: CN
Inventors: 姚燕山; 唐琦; 梁英; 李学军
Original assignee: GUILIN CITY CHENGUANG NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: GUILIN CITY CHENGUANG NEW ENERGY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-07-24
Also published as: CN103613186B; CN103613186A

Abstract

本发明公开了一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法及装置，该装置包括顺序连接的水泵、过滤后取样口、射流器、射流器后采样口、铜管前采样口和铜管，还设有制氧机通过臭氧仪与射流器连通。其附着方法是在热泵循环水的射流器处通入臭氧，臭氧浓度为0.38-0.45mg/L，每天通入时间为2h。本发明不仅可以消除藻类或贝类在循环水管道或热交换元件内壁附着；还可以消除循环水管道或热交换元件内的污泥；而且臭氧对管道的腐蚀影响较小，不影响使用寿命，方法简单，可靠。

Description

防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法及装置

技术领域

本发明涉及微生物，具体是防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法及装置。

背景技术

水源热泵是利用地表水源作为冷热源进行能量交换的系统，在城市的办公楼、商住房及宾馆内得到广泛应用，在长期抽取地表水进行能量交换的过程中，其中热交换管内壁会附着藻类及贝类，对传热产生较大影响，严重时会导致管道堵塞。目前对这类问题的解决方法，尚未出现相关报道。

发明内容

本发明的目的是要提供一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法及装置。

实现本发明目的的技术方案是：

一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着装置，包括顺序连接的水泵、过滤后取样口、射流器、射流器后采样口、铜管前采样口和铜管，与现有技术不同的是：设有制氧机通过臭氧仪与射流器连通。

一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法，是在热泵循环水的射流器处通入臭氧，臭氧浓度为0.38-0.45mg/L，每天通入时间为2h。

本发明的优点是：1、可以消除藻类或贝类在循环水管道或热交换元件内壁附着；

2、可以消除循环水管道或热交换元件内的污泥；

3、臭氧对管道的腐蚀影响较小，不影响使用寿命。

4、方法简单，可靠。

附图说明

图1为小型热泵试验系统工艺流程图；

图2为小型热泵对照系统工艺流程图；

图3为不同臭氧添加浓度对藻类的去除效果曲线图；

图4为不同臭氧添加浓度对细菌的去除效果曲线图；

图5为臭氧长期运行对藻类的清除效果图；

图6为对照系统PVC管道内壁状况图；

图7为试验系统PVC管道内壁状况图；

图8为对照系统出口管道内壁状况图；

图9为试验系统出口管道内壁状况图；

图10为对照系统铜管内壁生物附着情况示意图；

图11为试验系统铜管内壁生物附着情况示意图。

具体实施方式

1、小型热泵试验系统的搭建：

1.1材料和仪器设备

（1）CF-G-g型臭氧议（产量5－10g/h，臭氧浓度50－80mg/L，气体流量0.12－0.18Nm³/h，电压220V，频率50Hz，功率0.15，青岛园林实业有限公司）。

（2）02型制氧机（额定功率380W,工作电压220V，额定电流0.41A，浓度范围大于等于90%,流量范围0-5L/min,外形尺寸305×300×610,BNP臭氧技术有限公司）。

（3）HJ-100E型水泵（功率(W)：93/67/46，电源(V/Hz)：220V，50Hz，转速(r/min)：2860，最大流量(L/min)：40/45/25，最大扬程(m)：6.0/5/3，管径(mm)：40(1¹/₂")重量(kg)：3，包箱尺寸(mm)：150×135×125，上海韩进泵业有限公司）。

（4）铜管（φ18mm，壁厚0.715mm，长度4m）；90°接头；180°接头；生料带；塑料水龙头；插排；pp管；射流管；PVC管（φ25mm）。

1.2小型热泵试验系统搭建

搭建小型热泵试验系统。小型热泵试验系统如图1和图2，图1为试验系统，图2为对照系统。水经过简单过滤后由水泵泵入系统，在水泵后设置一个取样口，作为进水水样。水泵后为系统的主要部分，管道长度为100m，由10根长度为10m的PVC管道相接而成，其中采用180°接头。在试验系统中于射流管处加入臭氧，气路采用耐氧化的pp软管，对照系统不添加臭氧，水流速度与试验系统相同。臭氧加入后设置采样口一个，测定通入臭氧后水中实际臭氧含量，也就是考察最佳臭氧工艺参数的取样口。水流经过100m管道后到达铜管，在铜管前取样，关注铜管前臭氧残余浓度，随后出水，直接排放。

2实验方法

2.1样品采集

图1中采样口2处采集的样，作为臭氧系统处理的进水样，采样口6采集的样作为臭氧系统处理后的水样，铜管8后面出水口采集的水样作为出水样。系统正常运行情况下，每一周采集一次样，分析测定相关指标。

2.2叶绿素的测定方法

①取10mL90％的丙酮于离心管中；

②取适量的水样用孔径为0．45um的水系膜用真空泵抽滤，将膜置于预先准备好的离心管中；

③将离心管在低温(0-4℃)下冷藏24h以上，用离心机在(3000～4000r／min)离心30min：

④取上清液在紫外分光光计上，用1cm光程的比色皿，分别读取750nm、663nm、645nm、630nm波长的吸光度，并以90％的丙酮作为空白吸光度测定，对样品吸光度进行校正；

⑤计算方法

叶绿素a的含量按下式计算：

式中：V——水样体积(L)；

D——吸光度；

V₁——丙酮的体积(mL)；

B——比色皿光程(cm)。

2．3总细菌的测定方法

①培养基的配制：称量10g蛋白胨、5gNaCl、3g牛肉膏、16～18g琼脂溶于1000mL的纯净水，进行分装，包扎；

②灭菌：取已经洗干净的培养皿、移液管、取样瓶和已经配制好的培养基在高压灭菌锅内，在121℃下灭菌20min：

③取样、接种、培养：用已灭菌的取样瓶取得水样在超净台下进行涂布接种，接种完毕之后，将培养置于培养箱中在37℃条件下培养24h后进行计数；

④菌落计数：24h后按照菌落计数法计算细菌总菌落数。

2．4臭氧浓度的测定

①试剂的配备：

(1)磷酸盐缓冲溶液：称取3．4g磷酸二氢钾、3．55g无水磷酸二氢钠至玻璃试剂瓶中，量筒量取500mL水加入试剂瓶，溶解，混匀；

(2)靛蓝二磺酸钠(IDS)储备液：分析天平称取0．05g靛蓝二磺酸钠溶于水，全量转移至100mL容量瓶中。此溶液不用时冰箱冷藏避光保存；

(3)IDS吸收液：将IDS储备液用磷酸盐缓冲溶液稀释至10倍获得使用液。

②标准曲线的绘制：去25mL比色管，按下表的量分别取IDS吸收液和磷酸盐缓冲溶液，纯水稀释至25mL刻度。

管号

1

2

3

4

5

6

IDS吸收液（mL）	10．00	8.00	6.00	4.00	2.00	0.00
							磷酸盐缓冲溶液（mL）	0.0	2.00	4.00	6.00	8.00	10.00
臭氧浓度（μg/mL）	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

③试样测定：

⑴吸收液准备：准确移取5.00mLIDS吸收液至基本无水的25mL的比色管中，平行准备9份，带至现场；

⑵样品采集：臭氧系统运行20min后，用准备好的比色管在各个取样口分别采样至25mL刻度处，盖盖摇匀（注意：取样不可超过刻度线，还要进行遮光处理）；⑶吸光度测定：样品带回实验室后，同标准色列一起测定吸光度，测定波长在610nm,1cm比色皿。

2.5铜管腐蚀程度的测定^[5]

按国标GB19292方法测定。

3结果

3.1系统运行的最佳工艺参数的确定

系统搭建以后，臭氧的加入量是本系统运行效果的关键参数。为此，通过改变臭氧仪的档位，考察臭氧加入量对水中藻类去除率、细菌去除率的影响。为了保证臭氧充分混入水中，每改变一个档位（臭氧浓度），至少运行30min以上，方可取样。藻类去除率(%)=（系统进水叶绿素含量-系统出水叶绿素含量）*100/系统进水叶绿素含量，不同臭氧加入量对水中藻类的去除结果见图3，对细菌的去除见图4。由图3不同臭氧添加浓度对藻类清除效果图3可知，当水中臭氧浓度大于0.13mg/L时，臭氧对藻类的清除率可达80%，当臭氧浓度进一步增加至0.45mg/L，清除率可超90%。图4表明，当水中臭氧浓度超过0.38时，细菌去除达98%。综合考虑藻类的去除和细菌去除效果，同时兼顾运行成本，以下实验控制臭氧添加量为0.38-0.45之间。

3.2臭氧长期运行对热泵入水中藻类和细菌的清除效果

在3.1节获得的最佳臭氧条件量这一条件下，持续运行系统5个月，运行期间，臭氧每天通入时间控制在2小时内，每周采集水样，分析臭氧对水中藻类和细菌的去除效果，不同采样时间藻类去除效果见图5。

由图5臭氧长期运行对藻的清除效果图可以知道，绝大部分时间藻类的去除率能达80%，系统长期运行说明，臭氧对藻类具有较好的去除效果。

臭氧对水中总细菌的清除效果见表1。由表1可知，水中的细菌总数在五月份是最大的，而在7、8月份比较少。这是因为细菌的生长和很多因素有关，既和温度有关，也和湿度有关，还有太阳光照强度有关等。但不管入水细菌总数如何，添加臭氧后，水中的细菌去除率超过86%，绝大部分超过95%，可见，臭氧在去除藻类的生长的同时也可以抑制菌类的生长。

表1长期运行细菌的去除效果

3.3铜管腐蚀程度考察

按国标方法测定铜管的腐蚀率，腐蚀率以每年腐蚀的质量百分数表示，结果如表2。表2表明，试验系统铜管腐蚀略高于对照系统，但腐蚀程度并不影响铜管使用寿命。因此，采用添加臭氧方式，可除藻杀生，且臭氧并不会影响热泵系统内热交换元件（铜管）的使用寿命。

表2对照和试验系统铜管腐蚀率的测定结果

3.4系统长期运行后循环水管道及热交换元件内生物附着情况

在最佳臭氧添加量下，连续运行5个月后，剖开实验系统和对照系统的水管和铜管，观察管道内壁生物附着情况。结果表明，添加臭氧的试验系统中管道内壁洁净，无生物附着和污泥沉积现象（见图7、图9和图11）。而对照系统中管道内壁呈褐色，有大量附着物，污泥沉积明显（见图6、图8和图10）。

4结论

本发明通过搭建小型水源热泵试验系统及其对照系统，在水源热泵循环水入口处添加臭氧，通过考察臭氧添加量对藻类和细菌的去除效果，获得最佳臭氧投加量。在最佳臭氧投加量下，连续运行超5个月，考察臭氧添加防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的效果，以及铜管被腐蚀程度。试验确定臭氧较佳的添加浓度范围为0.38-0.45mg/L，最佳臭氧添加浓度下，连续运行5个月后，剖开实验系统和对照系统的水管和铜管，观察管道内壁，对比发现，采用添加臭氧方式防管道生物附着和污泥沉积效果很明显，添加臭氧的试验系统中管道内壁较干净，无生物附着现象，无管道堵塞问题。而对照系统中管道内壁呈褐色，存在大量附着物，管壁内壁污泥沉积明显增厚。此外，臭氧的添加对铜管的腐蚀不影响铜管的使用寿命。可见，本发明提出的在水源热泵循环水入口处添加臭氧，是一种有效防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的有效技术。

Claims

1.一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着装置，包括顺序连接的水泵、过滤后取样口、射流器、射流器后采样口、铜管前采样口和铜管，其特征是：设有制氧机通过臭氧仪与射流器连通。

2.一种防止水源热泵循环水管道及热交换元件内生物附着的方法，是在热泵循环水的射流器处通入臭氧，臭氧浓度为0.38-0.45mg/L，每天通入时间为2h。