循环冷却水处理和趋零排放新技术从循环水中要效益 5页

循环冷却水处理和[趋零]排放新技术--从循环水中要效益摘要：我国是一个贫水国家，因为按国际标准，每人每年水供应量在1000吨以下就是缺水国家。目前，中国缺水在千亿立方米以上。不少地区人均水资源已同世界闻名的缺水国家以色列相近。黄土高原地区情况就是这样。我国被列为世界上贫水的国家之一。关键词：循环冷却水处理排放循环水我国是一个贫水国家，因为按国际标准，每人每年水供应量在1000吨以下就是缺水国家。目前，中国缺水在千亿立方米以上。不少地区人均水资源已同世界闻名的缺水国家以色列相近。黄土高原地区情况就是这样。我国被列为世界上贫水的国家之一。特别是北方、西部广大地区缺水特别严重。我国东南地区由于地面水资源污染引起水质性缺水情况也很严重。在全国670座大中城市中，有400座城市不同程度的缺水。其中110座城市严重缺水。据最新资料证实，北京人均水资源占有量目前是不足300立方米。面对如此缺水的严峻形势，我国工业用水量却浪费惊人。主要是工业用水重复利用率低。工业用水重复利用率只有20—30%。仅为发达国家的三分之一。如生产1吨钢，中国耗水量是国际先进水平的1—6倍以上,生产1吨纸中国所耗水量是国际先进水平的3倍以上。其他工业方面也同样存在水资源浪费的情况。节约用水已经成为我们国家的当务之急，缺水问题也将严重制约我国本世纪的经济可持续发展，并将引起生态环境退化、人居环境恶化、争水矛盾日益突出等社会和环境问题。为了节约用水国家正在制定和实施一些具体举措和政策，鼓励节约用水、提高水的重复利用率、污水处理回用。我国将逐步实行定量供水、提高水价、超量用水罚款的措施。据有关消息透露，在2006年以前，北方地区用水价格将提高到民用水4元/吨，工业用水6元/吨，并对不同行业实行定量供水，超出定量的部分实行6倍的罚款。这将迫使各行业及居民提高节水意识。石油化工企业是耗水大户。用水量的多少、水污染物排放量的增减不仅对本企业的综合经济效益产生重大影响，而且对缓解石化企业所在地区缺水矛盾、改善地表水环境状况有举足轻重的作用。目前石化企业用水和排水状况并吨原油以上），与水相关的费/吨水1.5-2.5不十分理想，吨原油排水量偏高（．用在原油加工成本中所占的比例偏大，单位产品所排水污染物量也不低。这些指标不仅难以同世界先进水平相比（0.5吨水/吨原油），而且不同程度地造成水资源的极大浪费。\n目前，各地单位用水排水费用逐渐迅速增加的趋势已成定局，然而就炼油工艺而言，尽管会不断改进，但由于是多年的定型成熟工艺，不可能在短时间内出现革命性的进步，主工艺挖潜似乎难以在降低成本、提高效益方面发挥重要作用。在这种情况下作水的文章显然十分必要，仅从提高企业经济效益角度看，也会有事半功倍的效果。因此，污水经深度处理后回用于生产，已成为企业提高效益、清洁生产、节能降耗以及减少环境污染的大趋势。企业水系统大致可分为以下五部分：1、锅炉水系统（包括蒸汽系统）2、工艺水系统3、循环（直接）冷却水系统4、污水处理系统5、生活污水系统按照分质利用的治理原则，污水处理后回用同样存在如何治理最有效、回用到何处最保险、最经济以及综合效益最高等问题。也就是说，污水回用点应该综合考虑工程投资、技术成熟性及可操作性、运行成本、以及回用污水对整个水系统的长远影响等因素。同时应遵循先易后难、分质利用的原则。通过综合分析以及大量试验，污水经深度处理后回用于循环水系统是上述几个因素的平衡点。一、技术背景与意义循环冷却水是工业用水中的用水大项,在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业，循环冷却水的用量占企业用水总量的50-90%。由于原水中有不同的含盐量，循环冷却水浓缩到一定倍数必须排出一定的浓水，并补充新水。一台30万KW冷凝机组，循环冷却水量要达到3.3万吨/时左右，假定原水中含盐量为1000mg/L，浓缩倍数为3,那么循环冷却水的浓水排放约在6—8%左右，即3/h,同时需补充的新水等于排水及蒸发损失等，补充水量大约为循—198264m3/h左右，水资源消耗与污水排放的数量是860m2.6加，将为660—2环水量的很大的。循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水。使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。对这部分浓水排放进行具体处理回用，具有重要的．意义。它不但能提高水的重复利用率，节约水资源，而且能极大的改善循环冷却水的整体状况。二、循环冷却水现状及存在问题循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无\n机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备的结构和材料等多种因素的综合作用，会产生很多问题。2007-05-171、水垢附着在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（01.16W/（m.K）,钢材一般为45W/（m.K））。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。2、设备腐蚀循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学-2-）引起的腐蚀；微生物（厌氧菌、铁细菌）引起SOCl腐蚀；有害离子（和4的腐蚀等。．设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。3、微生物的滋生与粘泥在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。粘泥附着会引起腐蚀，冷却水流量减少，进而降低冷却效率；严重时会堵死管道，迫使停产清洗。综上所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和微生物滋生问题。解决好这三个问题才能稳定生产、节约资源与能源，从而减少环境污染，提高经济效益。三、循环冷却水处理技术现状1、水垢的控制循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，大致有以下几类方法。⑴从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子2+2+，也就形不成、在补充水进入循环水系统之前进行软化处理，除去CaMg水垢。目前常用的软化方法有两种：一是离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统间或采用；二是石灰软化法，即投加石灰，使Ca（HCO反应生成CaCOt淀提前析323出。该方法成本低，适于原水（尤其是暂时硬度大的结垢型原水）钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统。⑵加酸或通入CO气体，降低PH值，稳定重碳酸盐2在循环水中加酸（通常为硫酸）或通入CO气体，降低PH值，使下列平衡2左移，重碳酸盐处于稳定状态。目前我国的循环冷却水浓缩倍数一般为1.5—2.5。、技术路线3将原有循环水系统的排污水、生活污水、污水处理厂出水、工艺过程的假定净水进行处理，去除水的浊度，降低水的硬度和盐含量，并使处理出水的硬度低于新鲜水（天然水）的硬度，二者混合后作为进入冷却水池的补充水。运行一段时\n间后，循环水总体的盐含量和硬度降低，系统浓缩倍数可逐步提高，循环水水质逐渐变好，新鲜水用量和排污水量不断减少，形成系统的良性循环。在石油、化工、电力、钢铁等行业企业中，既有生产用水，也有生活用水，生产用水又分直接一次性用水和循环水。而循环水根据以上所述，是要有一定浓水排放，还有蒸发损失、风吹损失等，所以，对循环水系统要有补充水。现在多数企业的循环水是用新鲜水补充，生活污水和循环水浓水以及污水处理厂出水都按排污水排放了。如果把生活污水、循环水浓水、污水处理厂出水、工艺过程排放的假定净水进行处理后，用做循环水的补充水，从而节约新鲜水，在技术上是可行的，经济上也是有效益的。在电厂中，由于被循环水冷却的介质是低温蒸汽，温度只有50℃左右，一般来说，在循环水系统中不会出现结垢现象，在实际运行中，出现较多的问题是含盐量增多、细菌滋生、灰尘等，只要将循环水排放的浓水进行脱盐处理，生活污水进行生化处理和过滤，再混入部分新鲜水作为循环水的补充水就可以了。我们的技术方案最主要的一条是：循环水浓水经过脱盐处理后，可以全部脱去硬度，含盐量低于新鲜水，浊度小于新鲜水，处理运行费用低于当地的新鲜水价格。生活污水生化处理和过滤后作为循环水补充水的运行费用也低于当地的新鲜水价格，从而在循环水系统中，按我们的方案处理能为企业取得一定的经济效益，而且随着国家对水资源价格和污水排放的控制，经济效益会越来越显著。在炼油、化工企业中，由于被冷却的介质品种较多，有的介质温度高达200℃以上，加之循环水在换热系统中流量分配上，不可能设计得十分合理，造成部分换热器循环水温度过高，在换热器内结垢情况严重，系统运行中、后期，往往由于严重结垢而影响换热效果，造成部分产品温度降不下来，影响正常生产。在石油化工生产中，循环水突出的问题是在部分换热器中结垢严重，另外也存在运行中含盐量增高，细菌滋生等问题。所以在石油化工生产中，我们的技术路线是：循环水系统的浓水、生活污水生化处理和污水处理场达标排放废水过滤脱盐后回用，对补充的部分新鲜水也进行脱盐、除硬度后使用，使整个循环水系统浓缩倍数大大提高，并且由于循环水的硬度较低，可大大降低换热器的结垢速率。在回用水的处理中，一次性投资1100元-1500元/吨污水（污水处理场达标废水），吨水运行费用0.5-0.8元/吨，吨水运行成本约1.2-1.5元/吨（包括设备折旧费、材料消耗费、大修基金等所有取费），但基本解决了结垢以及提高循环水浓缩倍数这个大问题，保证生产的正常性和长周期运行，其间接效益是很大的，何况在浓水、污水回用方面也有一定的经济效益。、技术分析4污水回用项目，关键在于流程的可靠性、出水的稳定性以及制水成本。就目前我国2007-05-17污水回用技术实际情况而言，对于上述污水进行深度处理以达到回用水质标准，有多种处理方法可拱选择，包括离子交换、电渗析法、反渗透法、纳滤、超滤和微滤、过滤以及絮凝、氧化等。离子交换法主要用于去除水中离子化的物质，而生化处理出水CODfi相对较高,且大部分为非离子型有机物,污水中的有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很大，一旦结合就很难进行再生，严重影响再生效率和交换能力；另外，树脂抗\nCl、O等氧化剂氧化性很差，因而不宜采用。22电渗析法以离子交换膜为介质，靠离子的选择透过性来分离水溶液中的某些物质。它是在离子交换技术的基础上发展起来的一项新技术，它去除的也是一些电解质物质，但回用率很低（50-60%）且运行成本很高，因此，电渗析法也不宜采用。反渗透法是近20年来发展起来的膜技术，现己被广泛地用于水质除盐和污水治理等方面。该法专门用以分离水中的分子态和离子态溶解物质，其实质是向水溶液中施加巨大的压力，使溶剂水透过反渗透膜成为淡水，而溶质被阻留成为浓水，由此可达到两个目的，一是从含盐水中制取淡水；二是浓缩污水中的溶解态污染物质，处理后的污水或直接排放或重复利用。反渗透装置是以分子扩散膜为介质。以静压差为推动力来分离水溶液中的物质，与电渗析法相比，在经济上具有显著的优越性，电能效率较高、能耗低，相同进水条件下，反渗透法生产一吨淡水的能耗为电渗析法的五分之一至十分之一。超滤和微滤亦属于压力推动的膜工艺系列，就分离范围而言，它补充了反渗透、纳滤和普通过滤之间的空隙。超过滤是对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体、蛋白质、微粒等被半透膜所截留，而溶剂和低分子物质则透过膜。超过滤的分离机理主要是膜表面孔径筛分机理、膜孔阻塞的阻滞机理和膜面以及膜孔对粒子的一次吸附机理。一般来说，超滤操作的跨膜压差为0.2-0.7MPa，远远小于反渗透等膜法装置。但超滤装置不能脱盐，实现不了我们污水深度处理的目的。（分类范围见下图）．具体工艺流程如下：三、工程投资概算