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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 293
來源:中華碩博網(wǎng) / 時(shí)間:2009-4-27 14:42:28
  1、技術(shù)目標(biāo)
  降低循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用,提高整體管理水平。
  徹底解決水垢附著、設(shè)備腐蝕以及微生物的滋生與粘泥問題。
  大量減少循環(huán)水系統(tǒng)排污水量和補(bǔ)充水量,提高濃縮倍數(shù),實(shí)現(xiàn)“趨零”排污或少排污,節(jié)約水資源。
  2、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。
  3、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,一次性投資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。
  4、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。
  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:
  5、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)投資費(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。
  6、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。
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