污水回用循環水系統近零排污整體解決方案

關鍵詞：循環水系統近零排污，近零排污，污水近零排污，電廠循環水系統排污
排污方案
Keywords: circulating water system, near zero discharge, near zero discharge, near zero discharge of sewage, sewage system of circulating water system in power plan
一、技術背景
我國是一個水資源嚴重短缺的國家，全國600多個城市中有近一半的城市缺水，而且缺水量逐年增加。與此同時，約有1/3的工業廢水和4/5的生活污水未經處理直接排入江、河、湖、海，據統計2011年我國廢水排放總量659.2億噸，2012年為684.8億噸，2013年為695.4億噸，2014年為716.2億噸，呈現逐年上升的趨勢，使水環境受到了嚴重的污染。水資源的匱乏和嚴重污染制約著我國經濟和社會的可持續發展，污水處理回用成為水處理工作者最急迫的工作。
欣格瑞（山東）環境科技有限公司查閱大量文獻、借鑒國內外先進水處理技術并與十幾年的水處理經驗相結合，經過數百次實驗，深入研究了"污水回用于循環水系統近零排污整體解決方案"，可以實現廢水經簡單處理后回用于循環水系統不排污或少排污，利用循環水系統自身優勢促使污水被降解、消耗，且保證循環水系統設備長期運行不結垢、不腐蝕，實現企業廢水低成本的近零排污。

二、技術路線
利用企業原有的污水簡處理系統進行污水絮凝沉降、生化處理后作為補水補入開式循環水系統，連續換熱蒸發水蒸氣進行高濃縮倍數運行（可以達到10倍或以上），利用特制的水處理藥劑抑制系統的強結垢、腐蝕、菌藻滋生、粘泥沉積趨勢，利用開式循環水系統進行好氧、厭氧、加熱催化降低COD、BOD、油含量等，利用旁濾設備、沉降設備進行循環水懸浮物的控制。循環水系統適量的排污水又進入污水簡處理系統，根據污水特點選擇投加絮凝劑、降鈣劑、硫酸根去除劑、PH值調節劑等水處理藥劑，上清液補回循環水系統，沉積物被分離出來，形成一個水蒸氣揮發、固液分離的閉環運行，實現了循環水系統的近零排污。
 
注：工業水是指在原有的水處理工藝中，經過生化處理以后的廢水或者是沉淀池出水作為循環水系統的補充水。

三、技術特點
1、處理工藝簡單、成本低
（1）焦化廢水、生物制藥廢水、石化廢水、冶金廢水、脫硫廢水、循環水系統排污水、生活污水、反滲透濃水等廢水目前為達到環保要求實現達標排放，或達到工業循環水設計規范中水回用標準，一般采用絮凝沉降、生化處理、過濾設施、膜處理、多效蒸發、結晶分離等方法進行，費用數十元至上百元不等；而采用絮凝沉降、厭氧好氧生化簡單處理回用循環水系統只需要不到一元錢，節省了大量污水深化處理費用和新鮮水取水費用。
（2）循環水系統涼水塔處循環水與空氣充分接觸，氧氣在水中達到飽和溶解度，可以實現生化處理的好氧處理；循環水系統儲水池保有水量較大，可以實現生化處理的厭氧處理和緩沖稀釋污水沖擊；循環水系統換熱設備換熱過程中，可以實現油脂的皂化反應、氧化還原物質的催化反應；循環水系統充足的光照、適宜的溫度、豐富的營養、厭氧好氧的條件適應好氧、厭氧、產氣、產酸、產堿等多種微生物的生長、繁殖，對廢水中的有機物、氨氮、酚、氰等有毒有害物質的降解更全面、更充分、更徹底；因此循環水系統為污水回用循環水系統提供了優越的條件，節省了大量深化處理費用。
（3）為防止循環水濁度過高而形成污垢，需要進行過濾或沉降處理。工業循環水設計規范要求間冷開式系統旁濾水量宜為循環水量的1~5%，對于多沙塵地區或空氣灰塵指數偏高地區可適當提高。污水回用循環水系統近零排污運行要求旁濾水量宜為循環水量的5~10%，因此只需要將現有的旁濾設備進行簡單改造或增加小型沉降設備即可滿足要求，改造簡單易行、費用低。
2、近零排污水處理藥劑可以保證污水回用循環水系統近零排污運行
    充分利用循環水系統自身特點，將各種企業廢水做為補充水再加上近零排污水處理藥劑一起加入循環水系統。在藥劑的作用下，廢水中的有害物質的危害特性得到抑制，從而保證了循環水系統設備長期不結垢、不腐蝕；在保證循環水系統不排污或者排污水經過沉淀后再回到循環水系統的處理，就實現了企業廢水的零排污。
（1）近零排污緩蝕阻垢劑中含有吸附型緩蝕劑、沉積型緩蝕劑組分，一是迅速吸附在金屬表面形成一端親金屬一端疏水的吸附膜，二是可以鰲合廢水中的重金屬離子形成沉積膜，兩層膜均勻致密優勢互補，可以有效抑制腐蝕性氣體、高濃度離子對金屬的腐蝕。
（2）污水在近零排污緩蝕阻垢劑晶格扭曲作用下，無機鹽達到過飽和溶解度后析出變成無序蓬松的水渣，與泥沙、腐殖質、膠體、菌藻種尸體等一起形成懸浮物分散在水中；污水在近零排污緩蝕阻垢劑分散作用下，能保證數百的濁度也不會形成粘泥沉積，且還具有一定的殺菌增效作用。配合循環水系統旁濾設備、沉降設備將循環水各種離子、懸浮物含量穩定在一定范圍內，實現系統污垢不附著沉積。
（3）近零排污緩蝕阻垢劑含有多種不同性質的清洗基團，對系統中各種不同性質的污物進行滲透，消溶、剝離、分散、絡合及強化絡合處理，將其溶入水中予以清除，保障設備表面清潔，露出金屬本體，可以在運行中將粘泥、硬垢、銹蝕產物等除去。
（4）近零排污緩蝕預膜劑由氧化型緩蝕劑、有色金屬保護劑、分散劑等多種組分組成，在高濁度的循環水中可以迅速在多種金屬表面形成均勻致密的金屬氧化膜，在高腐蝕性循環水中有效彌補沉積膜、吸附膜的不足，耐氯離子、硫酸根離子達到近萬mg/L，保證金屬表面光滑無腐蝕。
（5）換熱設備水流較慢或存在死角的地方會形成生物粘泥的沉積而影響換熱效果，近零排污殺菌剝離劑具有廣譜、高效、滲透剝離效果好、分散性強等特點，能迅速穿透生物粘泥附在器壁上的生物膜，利用抑制蛋白質合成，使細菌蛋白質凝固死亡，可有效殺滅好氣菌，厭氣菌，真菌，藻類等微生物，降低生物粘泥的附著力，將粘泥剝離分散在水中。
（6）根據污水和循環水水質，利用旁濾設備、沉降設施，可以投加配套的絮凝劑、降鈣劑、硫酸根去除劑、PH調節劑等，有選擇性的去除循環水中懸浮物質、離子，調節循環水PH值和堿度，保證循環水水質的穩定。
 
設備運行中
四、技術實現流程
1、首先進行客戶生產工藝流程、循環水系統工藝流程、污水處理工藝流程調研，了解生產工藝產生哪些污水，污水簡單處理可以達到什么程度，循環水系統是否需要進行簡單改造。
2、取污水水樣進行詳細分析，判斷污水結垢腐蝕、菌藻滋生趨勢，需要配套使用那些藥劑，根據經驗配置數種近零排污水處理劑。
3、現場取水樣在實驗室模擬進行零排污旋轉掛片腐蝕阻垢試驗確定最佳配方，根據現場循環水工藝流程開展動態模擬實驗，驗證所選配方性能。
4、近零排污技術實施前15天，向廠方提供詳細的技術方案和工藝操作規程，并進行技術交流和技術培訓。
5、近零排污技術實施時，專業技術工程師(1-2人)赴現場系統調試、技術服務，直到系統轉入正常運行。
6、近零排污技術實施期間，每月最少1-2技術服務，了解生產、工藝及水處理等方面出現的問題，并隨時采取相應的措施優化技術方案。

五、技術適合系統和需要配套設施
1、循環水濁度高于100NTU只能適用于管式換熱器設備，且水流速≥1.0m/s。
2、近零排污循環水系統需要安裝旁濾器，旁濾器安裝在進換熱器或出換熱器的水管上，濾料建議為石英砂或多介質，過濾量建議為循環水量的5-10%，旁濾器過濾水的質量為濁度＜20NTU。
3、近零排污循環水系統根據循環水懸浮物含量、含鹽量進行少量排污，排污水建議經過生化處理、絮凝沉降處理后上清液補回循環水系統。

六、技術案例
1、取某焦化廠廢水，具體分析結果如下：
分析項目    單位    11月污水分析數據    12月污水分析數據    1月污水分析數據
PH    8.35    8.21    8.28
電  導    μs/cm    6170    10620    13500
濁  度    NTU    320    360    136
總硬度    mg/L    780    900    1200
總堿度    mg/L    1400    1250    1290
鈣離子    mg/L    340.68    300.6    400.8
鎂離子    mg/L    439.32    599.4    799.2
氯離子    mg/L    1149.54    1374.45    1429.43
總  磷    mg/L    1.543    2.176    3.883
總  鐵    mg/L    12.0    8.0    6.0
N-NH3    mg/L    65.93    48.48    38.89
COD    mg/L    277.4    726.55    226.7
SO42-    mg/L    1563.9    3902    3210
總鹽含量    mg/L    2890    6680    6820

2、動態模擬實驗
用試驗管放入換熱系統內測定其污垢熱阻、污垢沉積率和腐蝕速率，再在進口和出口分別放入碳鋼、銅、不銹鋼試片輔助測定金屬的腐蝕速率，從而確定藥劑的阻垢和緩蝕性能。試驗條件：
循環水量：180L/h  保有水量：80L 蒸汽溫度：99±1oC  流速：1m/s
進口水溫：30±2 oC  加藥濃度：600mg/L  時間：51天零排污運行
實驗結果：
 （1）試驗掛片數據
材質    編號    試片失重g    腐蝕時間
H    腐蝕速率
mm/a    備注
碳鋼    1163    0.1041    1224    0.0339    進口
銅    3311    0.0084    1224    0.00253    
不銹鋼    5032    0.0048    1224    0.00155    
碳鋼    1164    0.1275    1224    0.0215    出口
銅    3312    0.0093    1224    0.0028    
不銹鋼    5033    0.0054    1224    0.00174    
（2）試驗碳鋼管數據
材質    試驗時間    測定項目    測定數據    單位
碳鋼    
1224 h
    污垢熱阻    1.60    10-4om2oC/W
        污垢沉積率    5.482    mg/cm2月
        腐蝕率    0.0288    mm/a
    由動態模擬試驗結果表明：當添加近零排污緩蝕阻垢劑600mg/L，可使廢水在循環水系統中高倍濃縮運行，且各項指標均（如腐蝕率、污垢熱阻值、粘附速率）優于《工業循環冷卻水處理設計規范GB50050-2007》的要求。

七、技術展望
     利用循環水系統本身設施進行簡單改造，配合化學穩定處理技術，可以實現污水回用循環水系統近零排污。這項技術是目前污水處理、水資源節約最簡單最高效的方法，是根治污水排放最有效的措施，為污水處理、水資源的綜合利用提供了一條劃時代的路徑。