工業企業循環冷卻水處理和“趨零”排放新技術
2014-05-14 18:33:14
admin
295
1、技術目標
降低循環水係統運行費用，提高整體管理水平。
徹底解決水垢附著、設備腐蝕以及微生物的滋生與粘泥問題。
大量減少循環水係統排汙水量和補充水量，提高濃縮倍數，實現“趨零”排汙或少排汙，節約水資源。
2、技術關鍵設計
一整套低費用水處理方案，降低循環水的濁度和總溶解固體，減少係統補水量，提高濃縮倍數，改善整體循環水的狀況，降低處理費用，*後實現“趨零”排放和不使用化學藥劑。
提高循環水的濃縮倍數，可降低補充水的用量，節約水資源，同時可降低排汙水量，從而減少其對環境的汙染，進而降低循環水處理成本。為了更好的說明這一問題，假設一循環冷卻水係統，循環水量為10000m3/h，冷卻塔進出口水溫分別為42℃和32℃，風吹損失占循環水量的0.1%，在不同濃縮倍數下該係統的運行參數計算值見下表。
3、技術路線
將原有循環水係統的排汙水、生活汙水、汙水處理廠出水、工藝過程的假定淨水進行處理，去除水的濁度，降低水的硬度和鹽含量，並使處理出水的硬度低於新鮮水（天然水）的硬度，二者混合後作為進入冷卻水池的補充水。運行一段時間後，循環水總體的鹽含量和硬度降低，係統濃縮倍數可逐步提高，循環水水質逐漸變好，新鮮水用量和排汙水量不斷減少，形成係統的良性循環。
在石油、化工、電力、鋼鐵等行業企業中，既有生產用水，也有生活用水，生產用水又分直接一次性用水和循環水。而循環水根據以上所述，是要有一定濃水排放，還有蒸發損失、風吹損失等，所以，對循環水係統要有補充水。現在多數企業的循環水是用新鮮水補充，生活汙水和循環水濃水以及汙水處理廠出水都按排汙水排放了。如果把生活汙水、循環水濃水、汙水處理廠出水、工藝過程排放的假定淨水進行處理後，用做循環水的補充水，從而節約新鮮水，在技術上是可行的，經濟上也是有效益的。
在電廠中，由於被循環水冷卻的介質是低溫蒸汽，溫度隻有50℃左右，一般來說，在循環水係統中不會出現結垢現象，在實際運行中，出現較多的問題是含鹽量增多、細菌滋生、灰塵等，隻要將循環水排放的濃水進行脫鹽處理，生活汙水進行生化處理和過濾，再混入部分新鮮水作為循環水的補充水就可以了。我們的技術方案*主要的一條是：循環水濃水經過脫鹽處理後，可以全部脫去硬度，含鹽量低於新鮮水，濁度小於新鮮水，處理運行費用低於當地的新鮮水價格。生活汙水生化處理和過濾後作為循環水補充水的運行費用也低於當地的新鮮水價格，從而在循環水係統中，按我們的方案處理能為企業取得一定的經濟效益，而且隨著國家對水資源價格和汙水排放的控製，經濟效益會越來越顯著。
在煉油、化工企業中，由於被冷卻的介質品種較多，有的介質溫度高達200℃以上，加之循環水在換熱係統中流量分配上，不可能設計得十分合理，造成部分換熱器循環水溫度過高，在換熱器內結垢情況嚴重，係統運行中、後期，往往由於嚴重結垢而影響換熱效果，造成部分產品溫度降不下來，影響正常生產。在石油化工生產中，循環水突出的問題是在部分換熱器中結垢嚴重，另外也存在運行中含鹽量增高，細菌滋生等問題。所以在石油化工生產中，我們的技術路線是：循環水係統的濃水、生活汙水生化處理和汙水處理場達標排放廢水過濾脫鹽後回用，對補充的部分新鮮水也進行脫鹽、除硬度後使用，使整個循環水係統濃縮倍數大大提高，並且由於循環水的硬度較低，可大大降低換熱器的結垢速率。在回用水的處理中，一次性投資1100元～1500元/噸汙水（汙水處理場達標廢水），噸水運行費用0.5～0.8元/噸，噸水運行成本約1.2～1.5元/噸（包括設備折舊費、材料消耗費、大修基金等所有取費），但基本解決了結垢以及提高循環水濃縮倍數這個大問題，保證生產的正常性和長周期運行，其間接效益是很大的，何況在濃水、汙水回用方麵也有一定的經濟效益。
4、技術分析
汙水回用項目，關鍵在於流程的可靠性、出水的穩定性以及製水成本。就目前我國汙水回用技術實際情況而言，對於上述汙水進行深度處理以達到回用水質標準，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。
離子交換法主要用於去除水中離子化的物質，而生化處理出水COD值相對較高，且大部分為非離子型有機物，汙水中的有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很大，一旦結合就很難進行再生，嚴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，靠離子的選擇透過性來分離水溶液中的某些物質。它是在離子交換技術的基礎上發展起來的一項新技術，它去除的也是一些電解質物質，但回用率很低（50～60%）且運行成本很高，因此，電滲析法也不宜采用。
反滲透法是近20年來發展起來的膜技術，現己被廣泛地用於水質除鹽和汙水治理等方麵。該法專門用以分離水中的分子態和離子態溶解物質，其實質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，而溶質被阻留成為濃水，由此可達到兩個目的，一是從含鹽水中製取淡水；二是濃縮汙水中的溶解態汙染物質，處理後的汙水或直接排放或重複利用。反滲透裝置是以分子擴散膜為介質。以靜壓差為推動力來分離水溶液中的物質，與電滲析法相比，在經濟上具有顯著的優越性，電能效率較高、能耗低，相同進水條件下，反滲透法生產一噸淡水的能耗為電滲析法的五分之一至十分之一。
超濾和微濾亦屬於壓力推動的膜工藝係列，就分離範圍而言，它補充了反滲透、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後，高分子物質、膠體、蛋白質、微粒等被半透膜所截留，而溶劑和低分子物質則透過膜。超過濾的分離機理主要是膜表麵孔徑篩分機理、膜孔阻塞的阻滯機理和膜麵以及膜孔對粒子的一次吸附機理。一般來說，超濾操作的跨膜壓差為0.2～0.7MPa，遠遠小於反滲透等膜法裝置。但超濾裝置不能脫鹽，實現不了我們汙水深度處理的目的。
納濾技術是近幾年來發展起來的膜技術，采用ESNA係列高性能納濾膜，膜材質為芳香族聚酰胺，可脫除汙水中的有機物、細菌、病毒、鹽類，操作壓力0.3～1.0MPa。具體工藝流程如下：
5、經濟效益、環境效益和社會效益分析
該係統建設投資費用為1100～1500元/噸水。日，運行費用在0.5～0.8元/噸水之間，節省新鮮水和減少排汙水可創造價值為1.5～2.5元/噸水。同時循環水係統總體水質逐步好轉，殺菌劑、阻垢劑的用量、設備的清洗和腐蝕折舊費用大大減少，經濟效益顯著。
由於循環冷卻水占工業用水的比例很大，如某些化工企業的冷卻水占總用水量的（90～95%），所以節約循環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，減少汙水排放，可減輕周邊環境的水體汙染狀況，這對保證環境經濟的可持續發展，促進生態環境的良性循環，改善少數地區的人居環境狀況有著重要的意義。
工業用水和汙水排放量的減少，可緩解企業與企業、企業與居民之間對水資源的爭奪矛盾和消除企業排汙對農作物、居民飲水的不良影響造成的社會矛盾，這對維護社會的安定團結，促進經濟發展和居民生活質量的提高，改善人居環境狀況有舉足輕重的作用。
6、技術應用前景
該技術在石油、化工、電力和冶金等循環水用量較大的行業有著廣泛的應用前景。對某些石化企業，被冷卻介質的溫度較高，換熱設備結垢現象嚴重，是束縛和困擾企業生產正常發展的一大障礙，應用此項技術的優勢十分明顯。
在我國北方大部分地區，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，若能利用該技術，首先對原水進行脫鹽淨化，供給生活用水，產生的生活汙水再經處理後補給循環水係統，可*大限度地節約水資源，並提高水的利用價值，給企業帶來極大的經濟效益。