Охлаждающая вода является критически важным компонентом систем теплообмена на промышленных и энергетических объектах. Её химический и биологический состав напрямую влияет на эффективность теплообмена, гидравлические потери, риск коррозии и образования отложений, а также на микробиологическую безопасность оборудования и персонала. Несоблюдение оптимальных параметров воды приводит к снижению теплопередачи, ускоренному износу трубопроводов и теплообменных аппаратов, росту бактерий и образованию биопленок, что отражается на энергетических затратах и сроке службы системы.

Эффективная обработка охлаждающей воды включает комплекс мероприятий: контроль химического состава, поддержание оптимального pH и жесткости, предотвращение коррозии и накипеобразования, а также микробиологический контроль. Системный подход к этим процессам позволяет обеспечить надежную эксплуатацию оборудования, снизить эксплуатационные расходы и минимизировать экологическую нагрузку за счет правильной подготовки и повторного использования воды.

1. Почему вода — идеальный теплоноситель

Вода хорошо поглощает и отдаёт тепло, но при этом способна вызывать серьёзные проблемы — от накипи до коррозии.
Основной показатель эффективности системы — цикл концентрации (COC), который показывает, во сколько раз возрастает концентрация солей в оборотной воде:

Если этот показатель выходит за пределы нормы, соли начинают кристаллизоваться, образуя отложения. Уже тонкий слой карбоната кальция (0,5 мм) снижает теплопередачу на 15–20 %.

Поэтому важно поддерживать оптимальный баланс подпитки и продувки, чтобы не допустить перенасыщения воды.

2. Коррозия: химия, которую нельзя игнорировать

Коррозия — это электрохимическая реакция. Металл растворяется на аноде, а кислород восстанавливается на катоде.
 

Когда в воде присутствует CO₂, образуется угольная кислота, pH падает, и металл начинает разрушаться быстрее. Для защиты применяют ингибиторы коррозии — например, ортофосфаты (1–3 мг/л PO₄^3-), которые создают тонкую защитную плёнку на поверхности стали.

3. Накипь и отложения

Накипь — это не просто известковый налёт. Она снижает теплопередачу, увеличивает расход энергии и может привести к перегреву оборудования.
Оценить склонность воды к образованию накипи помогает индекс Ланжелье (LSI):

Если значение больше 0,8 — накипеобразование практически неизбежно.

При температурах выше 50 °C нередко появляются силикатные отложения, особенно если в воде много кремниевой кислоты (SiO₂ > 100 мг/л).
Решения:

• установка обратного осмоса на подпиточной воде;
• поддержание pH около 6,8 с добавлением ингибитора меди.

4. Микробиология и Legionella

Вода — идеальная среда для роста бактерий, особенно при 25–45 °C. Опаснейший представитель — Legionella pneumophila, вызывающая легионеллёз.

Главная проблема — биоплёнка, тонкий слой слизи на стенках оборудования. Она снижает теплопередачу и защищает микроорганизмы от дезинфектантов.

Чтобы система оставалась чистой:

• применяют свободный хлор (0,5–1 мг/л);
• иногда используют озонирование (0,1 мг/л O₃) — эффективное, но требующее деозонирования перед сбросом.

5. Замкнутые и открытые системы

Параметр	Замкнутый контур	Открытая градирня
Потери воды	< 0,1 %	1–2 %
Цикл концентрации	20–50	3–6
Риск Legionella	Низкий	Высокий
Реагенты	Молибдаты, азолы	Фосфонаты, полимеры

В замкнутом контуре используют деминерализованную воду с азотной подушкой (0,2 бар) и молибдатом (10 мг/л Mo). Коррозия при этом снижается до 0,01 мм/год, но требуется контроль кислорода и регулярная деаэрация.

6. Автоматизация и контроль

Современные системы охлаждения всё чаще управляются в автоматическом режиме.

Используются:

• кондуктометры (TDS, точность ±1 µS/см);
• датчики ORP (+300 мВ для хлора);
• ультразвуковые расходомеры на продувке.

Данные анализируются в реальном времени, и система автоматически регулирует подпитку и дозирование реагентов.
По изменению перепада давления на фильтрах можно даже предсказать образование биоплёнки.

7. Экология и сброс

По нормам Казахстана (2024 г.):

• общий фосфор < 0,5 мг/л,
• ХПК < 30 мг/л.

Для очистки сбросной воды используют коагуляцию с FeCl₃, флокулянт и ламеллярный отстойник. Фосфор при этом снижается до 0,1 мг/л, а очищенная вода может использоваться повторно, например, для полива.

Итог

Обработка охлаждающей воды — это не просто «добавить реагенты». Это системный процесс, где важно всё: химический состав, температура, скорость потока и биологическая активность. Современные технологии позволяют не только стабилизировать систему, но и сократить потери энергии, воды и реагентов.

Главное — понимать, что вода в охлаждении не "вспомогательная среда", а полноценный участник технологического процесса.