1,、技術(shù)關(guān)鍵
設(shè)計(jì)一整套低費(fèi)用水處理方案,,降低循環(huán)水的濁度和總?cè)芙夤腆w,減少系統(tǒng)補(bǔ)水量,,提高濃縮倍數(shù),,改善整體循環(huán)水的狀況,降低處理費(fèi)用,,后實(shí)現(xiàn)“趨零”排放和不使用化學(xué)藥劑,。
提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù),可降低補(bǔ)充水的用量,,節(jié)約水資源,,同時(shí)可降低排污水量,從而減少其對環(huán)境的污染,,進(jìn)而降低循環(huán)水處理成本,。為了更好的說明這一問題,假設(shè)一循環(huán)冷卻水系統(tǒng),,循環(huán)水量為10000m3/h,,冷卻塔進(jìn)出口水溫分別為42℃和32℃,風(fēng)吹損失占循環(huán)水量的0.1%,,在不同濃縮倍數(shù)下該系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù) 計(jì)算 值見下表,。
目前 我國的循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)一般為1.5—2.5。
2,、技術(shù)路線
將原有循環(huán)水系統(tǒng)的排污水,、生活污水、污水處理廠出水,、工藝過程的假定凈水進(jìn)行處理,,去除水的濁度,降低水的硬度和鹽含量,并使處理出水的硬度低于新鮮水(天然水)的硬度,,二者混合后作為進(jìn)入冷卻水池的補(bǔ)充水,。運(yùn)行一段時(shí)間后,循環(huán)水總體的鹽含量和硬度降低,,系統(tǒng)濃縮倍數(shù)可逐步提高,,循環(huán)水水質(zhì)逐漸變好,新鮮水用量和排污水量不斷減少,,形成系統(tǒng)的良性循環(huán),。
在石油、化工,、電力,、鋼鐵等行業(yè) 企業(yè) 中,既有生產(chǎn)用水,,也有生活用水,,生產(chǎn)用水又分直接一次性用水和循環(huán)水。而循環(huán)水根據(jù)以上所述,,是要有一定濃水排放,,還有蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失等,,所以,,對循環(huán)水系統(tǒng)要有補(bǔ)充水。現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)的循環(huán)水是用新鮮水補(bǔ)充,,生活污水和循環(huán)水濃水以及污水處理廠出水都按排污水排放了,。如果把生活污水、循環(huán)水濃水,、污水處理廠出水,、工藝過程排放的假定凈水進(jìn)行處理后,用做循環(huán)水的補(bǔ)充水,,從而節(jié)約新鮮水,,在技術(shù)上是可行的, 經(jīng)濟(jì) 上也是有效益的,。
在電廠中,,由于被循環(huán)水冷卻的介質(zhì)是低溫蒸汽,溫度只有50℃左右,,一般來說,,在循環(huán)水系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,在實(shí)際運(yùn)行中,,出現(xiàn)較多的問題是含鹽量增多,、細(xì)菌滋生、灰塵等,只要將循環(huán)水排放的濃水進(jìn)行脫鹽處理,,生活污水進(jìn)行生化處理和過濾,,再混入部分新鮮水作為循環(huán)水的補(bǔ)充水就可以了。我們的技術(shù)方案主要的一條是:循環(huán)水濃水經(jīng)過脫鹽處理后,,可以全部脫去硬度,,含鹽量低于新鮮水,濁度小于新鮮水,,處理運(yùn)行費(fèi)用低于當(dāng)?shù)氐男迈r水價(jià)格。生活污水生化處理和過濾后作為循環(huán)水補(bǔ)充水的運(yùn)行費(fèi)用也低于當(dāng)?shù)氐男迈r水價(jià)格,,從而在循環(huán)水系統(tǒng)中,,按我們的方案處理能為企業(yè)取得一定的經(jīng)濟(jì)效益,而且隨著國家對水資源價(jià)格和污水排放的控制,,經(jīng)濟(jì)效益會(huì)越來越顯著,。
在煉油、化工企業(yè)中,,由于被冷卻的介質(zhì)品種較多,,有的介質(zhì)溫度高達(dá)200℃以上,加之循環(huán)水在換熱系統(tǒng)中流量分配上,,不可能設(shè)計(jì)得十分合理,,造成部分換熱器循環(huán)水溫度過高,在換熱器內(nèi)結(jié)垢情況嚴(yán)重,,系統(tǒng)運(yùn)行中,、后期,往往由于嚴(yán)重結(jié)垢而 影響 換熱效果,,造成部分產(chǎn)品溫度降不下來,,影響正常生產(chǎn)。在石油化工生產(chǎn)中,,循環(huán)水突出的問題是在部分換熱器中結(jié)垢嚴(yán)重,,另外也存在運(yùn)行中含鹽量增高,細(xì)菌滋生等問題,。所以在石油化工生產(chǎn)中,,我們的技術(shù)路線是:循環(huán)水系統(tǒng)的濃水、生活污水生化處理和污水處理場達(dá)標(biāo)排放廢水過濾脫鹽后回用,,對補(bǔ)充的部分新鮮水也進(jìn)行脫鹽,、除硬度后使用,使整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)大大提高,,并且由于循環(huán)水的硬度較低,,可大大降低換熱器的結(jié)垢速率。在回用水的處理中,一次性1100元-1500元/噸污水(污水處理場達(dá)標(biāo)廢水),,噸水運(yùn)行費(fèi)用0.5-0.8元/噸,,噸水運(yùn)行成本約1.2-1.5元/噸(包括設(shè)備折舊費(fèi)、材料消耗費(fèi),、大修基金等所有取費(fèi)),,但基本解決了結(jié)垢以及提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)這個(gè)大問題,保證生產(chǎn)的正常性和長周期運(yùn)行,,其間接效益是很大的,,何況在濃水、污水回用方面也有一定的經(jīng)濟(jì)效益,。
3,、技術(shù) 分析
污水回用項(xiàng)目,,關(guān)鍵在于流程的可靠性,、出水的穩(wěn)定性以及制水成本。就目前我國污水回用技術(shù)實(shí)際情況而言,,對于上述污水進(jìn)行深度處理以達(dá)到回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),,有多種處理 方法 可拱選擇,,包括離子交換、電滲析法,、反滲透法,、納濾、超濾和微濾,、過濾以及絮凝,、氧化等。
離子交換法主要用于去除水中離子化的物質(zhì),,而生化處理出水COD值相對較高,,且大部分為非離子型有機(jī)物,污水中的有機(jī)物與樹脂活性基團(tuán)的固定離子結(jié)合力很大,一旦結(jié)合就很難進(jìn)行再生,,嚴(yán)重影響再生效率和交換能力;另外,,樹脂抗Cl2、O2等氧化劑氧化性很差,,因而不宜采用,。
電滲析法以離子交換膜為介質(zhì),靠離子的選擇透過性來分離水溶液中的某些物質(zhì),。它是在離子交換技術(shù)的基礎(chǔ)上 發(fā)展 起來的一項(xiàng)新技術(shù),,它去除的也是一些電解質(zhì)物質(zhì),但回用率很低(50-60%)且運(yùn)行成本很高,,因此,,電滲析法也不宜采用,。
反滲透法是近20年來發(fā)展起來的膜技術(shù),現(xiàn)己被廣泛地用于水質(zhì)除鹽和污水治理等方面,。該法專門用以分離水中的分子態(tài)和離子態(tài)溶解物質(zhì),,其實(shí)質(zhì)是向水溶液中施加巨大的壓力,使溶劑水透過反滲透膜成為淡水,,而溶質(zhì)被阻留成為濃水,,由此可達(dá)到兩個(gè)目的,一是從含鹽水中制取淡水;二是濃縮污水中的溶解態(tài)污染物質(zhì),,處理后的污水或直接排放或重復(fù)利用,。反滲透裝置是以分子擴(kuò)散膜為介質(zhì)。以靜壓差為推動(dòng)力來分離水溶液中的物質(zhì),,與電滲析法相比,,在經(jīng)濟(jì)上具有顯著的優(yōu)越性,電能效率較高,、能耗低,相同進(jìn)水條件下,,反滲透法生產(chǎn)一噸淡水的能耗為電滲析法的五分之一至十分之一,。
超濾和微濾亦屬于壓力推動(dòng)的膜工藝系列,就分離范圍而言,,它補(bǔ)充了反滲透,、納濾和普通過濾之間的空隙。超過濾是對料液施加一定壓力后,,高分子物質(zhì),、膠體、蛋白質(zhì),、微粒等被半透膜所截留,,而溶劑和低分子物質(zhì)則透過膜。超過濾的分離機(jī)理主要是膜表面孔徑篩分機(jī)理,、膜孔阻塞的阻滯機(jī)理和膜面以及膜孔對粒子的一次吸附機(jī)理,。一般來說,超濾操作的跨膜壓差為0.2-0.7MPa,,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于反滲透等膜法裝置,。但超濾裝置不能脫鹽,實(shí)現(xiàn)不了我們污水深度處理的目的,。(分類范圍見下圖)
壓力推動(dòng)的膜工藝分類圖(縱:壓差Δp,,橫:微粒大小dp)
納濾技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的膜技術(shù),采用ESNA系列高性能納濾膜,,膜材質(zhì)為芳香族聚酰胺,,可脫除污水中的有機(jī)物,、細(xì)菌、病毒,、鹽類,,操作壓力0.3-1.0MPa。
具體工藝流程如下:
4,、經(jīng)濟(jì)效益,、環(huán)境效益和 社會(huì) 效益分析
該系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用為1100-1500元/噸水·日,運(yùn)行費(fèi)用在0.5-0.8元/噸水之間,,節(jié)省新鮮水和減少排污水可創(chuàng)造價(jià)值為1.5-2.5元/噸水,。同時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)總體水質(zhì)逐步好轉(zhuǎn),殺菌劑,、阻垢劑的用量,、設(shè)備的清洗和腐蝕折舊費(fèi)用大大減少,經(jīng)濟(jì)效益顯著,。
由于循環(huán)冷卻水占 工業(yè) 用水的比例很大,,如某些化工企業(yè)的冷卻水占總用水量的(90-95%),所以節(jié)約循環(huán)冷卻水的新鮮水用量,,可極大地緩解我國水資源短缺的矛盾,,減少污水排放,可減輕周邊環(huán)境的水體污染狀況,,這對保證環(huán)境經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán),改善少數(shù)地區(qū)的人居環(huán)境狀況有著重要的意義,。
工業(yè)用水和污水排放量的減少,,可緩解企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與居民之間對水資源的爭奪矛盾和消除企業(yè)排污對農(nóng)作物,、居民飲水的不良影響造成的社會(huì)矛盾,,這對維護(hù)社會(huì)的安定團(tuán)結(jié),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高,,改善人居環(huán)境狀況有舉足輕重的作用,。
5、技術(shù) 應(yīng)用 前景
該技術(shù)在石油,、化工,、電力和冶金等循環(huán)水用量較大的行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。對某些石化企業(yè),,被冷卻介質(zhì)的溫度較高,,換熱設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重,是束縛和困擾企業(yè)生產(chǎn)正常發(fā)展的一大障礙,,應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯,。
在我國北方大部分地區(qū),,用水水源主要是地下水,原水濁度低但含鹽量較高,,給生活和生產(chǎn)用水都帶來很不利的影響,。針對使用含鹽量較高的地下水的一些工廠企業(yè),若能利用該技術(shù),,首先對原水進(jìn)行脫鹽凈化,,供給生活用水,產(chǎn)生的生活污水再經(jīng)處理后補(bǔ)給循環(huán)水系統(tǒng),,可大限度地節(jié)約水資源,,并提高水的利用價(jià)值,給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益,。