工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水處理和“趨零”排放新技術(shù)
2014-05-14 18:33:14
admin
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1、技術(shù)目標
降低循環(huán)水系統運行費用，提高整體管理水平。
徹底解決水垢附著(zhù)、設備腐蝕以及微生物的滋生與粘泥問(wèn)題。
大量減少循環(huán)水系統排污水量和補充水量，提高濃縮倍數，實(shí)現“趨零”排污或少排污，節約水資源。
2、技術(shù)關(guān)鍵設計
一整套低費用水處理方案，降低循環(huán)水的濁度和總溶解固體，減少系統補水量，提高濃縮倍數，改善整體循環(huán)水的狀況，降低處理費用，*后實(shí)現“趨零”排放和不使用化學(xué)藥劑。
提高循環(huán)水的濃縮倍數，可降低補充水的用量，節約水資源，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(shuō)明這一問(wèn)題，假設一循環(huán)冷卻水系統，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%，在不同濃縮倍數下該系統的運行參數計算值見(jiàn)下表。
3、技術(shù)路線(xiàn)
將原有循環(huán)水系統的排污水、生活污水、污水處理廠(chǎng)出水、工藝過(guò)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)入冷卻水池的補充水。運行一段時(shí)間后，循環(huán)水總體的鹽含量和硬度降低，系統濃縮倍數可逐步提高，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)水系統要有補充水?，F在多數企業(yè)的循環(huán)水是用新鮮水補充，生活污水和循環(huán)水濃水以及污水處理廠(chǎng)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(chǎng)出水、工藝過(guò)程排放的假定凈水進(jìn)行處理后，用做循環(huán)水的補充水，從而節約新鮮水，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟上也是有效益的。
在電廠(chǎng)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(lái)說(shuō)，在循環(huán)水系統中不會(huì )出現結垢現象，在實(shí)際運行中，出現較多的問(wèn)題是含鹽量增多、細菌滋生、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(guò)濾，再混入部分新鮮水作為循環(huán)水的補充水就可以了。我們的技術(shù)方案*主要的一條是：循環(huán)水濃水經(jīng)過(guò)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，處理運行費用低于當地的新鮮水價(jià)格。生活污水生化處理和過(guò)濾后作為循環(huán)水補充水的運行費用也低于當地的新鮮水價(jià)格，從而在循環(huán)水系統中，按我們的方案處理能為企業(yè)取得一定的經(jīng)濟效益，而且隨著(zhù)國家對水資源價(jià)格和污水排放的控制，經(jīng)濟效益會(huì )越來(lái)越顯著(zhù)。
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200℃以上，加之循環(huán)水在換熱系統中流量分配上，不可能設計得十分合理，造成部分換熱器循環(huán)水溫度過(guò)高，在換熱器內結垢情況嚴重，系統運行中、后期，往往由于嚴重結垢而影響換熱效果，造成部分產(chǎn)品溫度降不下來(lái)，影響正常生產(chǎn)。在石油化工生產(chǎn)中，循環(huán)水突出的問(wèn)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(wèn)題。所以在石油化工生產(chǎn)中，我們的技術(shù)路線(xiàn)是：循環(huán)水系統的濃水、生活污水生化處理和污水處理場(chǎng)達標排放廢水過(guò)濾脫鹽后回用，對補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)水系統濃縮倍數大大提高，并且由于循環(huán)水的硬度較低，可大大降低換熱器的結垢速率。在回用水的處理中，一次性投資1100元～1500元/噸污水（污水處理場(chǎng)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(huán)水濃縮倍數這個(gè)大問(wèn)題，保證生產(chǎn)的正常性和長(cháng)周期運行，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)濟效益。
4、技術(shù)分析
污水回用項目，關(guān)鍵在于流程的可靠性、出水的穩定性以及制水成本。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)行深度處理以達到回用水質(zhì)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(guò)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物，污水中的有機物與樹(shù)脂活性基團的固定離子結合力很大，一旦結合就很難進(jìn)行再生，嚴重影響再生效率和交換能力；另外，樹(shù)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(guò)性來(lái)分離水溶液中的某些物質(zhì)。它是在離子交換技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的一項新技術(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(lái)發(fā)展起來(lái)的膜技術(shù)，現己被廣泛地用于水質(zhì)除鹽和污水治理等方面。該法專(zhuān)門(mén)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(guò)反滲透膜成為淡水，而溶質(zhì)被阻留成為濃水，由此可達到兩個(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利用。反滲透裝置是以分子擴散膜為介質(zhì)。以靜壓差為推動(dòng)力來(lái)分離水溶液中的物質(zhì)，與電滲析法相比，在經(jīng)濟上具有顯著(zhù)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，它補充了反滲透、納濾和普通過(guò)濾之間的空隙。超過(guò)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(guò)膜。超過(guò)濾的分離機理主要是膜表面孔徑篩分機理、膜孔阻塞的阻滯機理和膜面以及膜孔對粒子的一次吸附機理。一般來(lái)說(shuō)，超濾操作的跨膜壓差為0.2～0.7MPa，遠遠小于反滲透等膜法裝置。但超濾裝置不能脫鹽，實(shí)現不了我們污水深度處理的目的。
納濾技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)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物、細菌、病毒、鹽類(lèi)，操作壓力0.3～1.0MPa。具體工藝流程如下：
5、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會(huì )效益分析
該系統建設投資費用為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)水系統總體水質(zhì)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(jīng)濟效益顯著(zhù)。
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)濟的可持續發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，改善少數地區的人居環(huán)境狀況有著(zhù)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)排污對農作物、居民飲水的不良影響造成的社會(huì )矛盾，這對維護社會(huì )的安定團結，促進(jìn)經(jīng)濟發(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。
6、技術(shù)應用前景
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(zhù)廣泛的應用前景。對某些石化企業(yè)，被冷卻介質(zhì)的溫度較高，換熱設備結垢現象嚴重，是束縛和困擾企業(yè)生產(chǎn)正常發(fā)展的一大障礙，應用此項技術(shù)的優(yōu)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(chǎn)用水都帶來(lái)很不利的影響。針對使用含鹽量較高的地下水的一些工廠(chǎng)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)處理后補給循環(huán)水系統，可*大限度地節約水資源，并提高水的利用價(jià)值，給企業(yè)帶來(lái)極大的經(jīng)濟效益。