工業(yè)循環(huán)冷卻水旁流水處理工藝探索

□王小軍

一、旁流處理工藝

(一)過(guò)濾法。過(guò)濾法是旁流水處理最常用的工藝(也稱(chēng)為旁濾)，旁流水的處理量根據(jù)循環(huán)水補(bǔ)充水質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r確定，旁濾水量按循環(huán)水量的1%～5%考慮，過(guò)濾可以將循環(huán)水中的微生物粘泥和懸浮物有效去除，旁濾設(shè)備反沖洗時(shí)雜質(zhì)將隨反沖洗水排出系統(tǒng)，水中的硬度和離子含量不能被脫除。反沖洗水中雜質(zhì)濃度要比循環(huán)水直接排污高的多，因而系統(tǒng)排出的雜質(zhì)多而消耗的水量少，因此通過(guò)過(guò)濾可以有效去除循環(huán)水中的有害物質(zhì)并使排污量顯著降低。

重力無(wú)閥旁濾池、虹吸濾池、纖維濾料過(guò)濾器是大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通常采用的旁流水處理工藝。重力無(wú)閥旁濾池、虹吸濾池以石英砂或無(wú)煙煤為濾料，其濾速只能控制在8～10m/h，出水濁度＜3NTU，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，但設(shè)備占地面積較大，投資較高。纖維球過(guò)濾器其濾料呈柔性、空隙可變，過(guò)濾時(shí)受工作壓力、上層截泥和濾料自重的影響，形成上疏下密的理想濾層分布狀態(tài)，纖維球以其極大的比表面積和孔隙率吸附并截留水中的懸浮顆粒，充分發(fā)揮出濾料深層截污能力。纖維球耐磨損、抗腐蝕、比重適中易反洗，懸浮物去除率可達(dá)85%～96%，纖維濾料濾速高達(dá)30m/h。在實(shí)際運(yùn)用中為提高過(guò)濾的效率和處理效果，也采用投加混凝劑和過(guò)濾的組合工藝。旁流水進(jìn)入過(guò)濾器前通過(guò)管道混合器加入混凝劑，在濾料上方的反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生絮凝反應(yīng)，水中的懸浮顆粒與微生物粘泥一起被濾料截留脫除。

以離子交換纖維為濾料過(guò)濾器近年來(lái)在循環(huán)冷卻水旁流水處理中逐漸應(yīng)用，這種過(guò)濾器除具有過(guò)濾作用外，還具有軟化水質(zhì)的功能。如果原水硬度較高也可采用過(guò)濾和樹(shù)脂軟化的組合工藝。

(二)膜分離法。膜分離法是利用膜的選擇透過(guò)性能將離子或分子或某些微粒從水中分離出來(lái)的過(guò)程。常用的有超濾、納濾、反滲透和電滲析法，膜法可以有效脫除冷卻水中的生物粘泥和固體顆粒物，降低冷卻水中的硬度和離子含量，產(chǎn)水水質(zhì)較好，旁濾水回收率可以高達(dá)75%。膜法對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求苛刻，水中的固體顆粒物和微生物粘泥易產(chǎn)生膜污堵，膜污堵后產(chǎn)水效率下降，需要頻繁清洗保持膜的產(chǎn)水效率，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增加。為保證膜的長(zhǎng)周期運(yùn)行，通常需采用石灰軟化法或過(guò)濾法與膜法的組合工藝，以滿(mǎn)足循環(huán)水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求，膜法一次性建設(shè)投資較高。

(三)化學(xué)沉淀軟化法。化學(xué)沉淀軟化法是向水中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑，促使溶在水中的鈣、鎂離子以沉淀的形式從水中分離出來(lái)，常用的藥劑有石灰、純堿或磷酸三鈉等。循環(huán)水中的硬度生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀絮狀顆粒并吸附水中的懸浮物而沉降下來(lái)，能同時(shí)降低循環(huán)水中濁度和脫除硬度。根據(jù)水的硬度和水質(zhì)的要求，決定使用某種藥劑或同時(shí)使用幾種藥劑。化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生大量泥渣，出水殘留硬度和pH值較高，需加酸調(diào)節(jié)，加酸容易導(dǎo)致冷卻水中的鹽含量增高，加劇冷卻水的腐蝕傾向。石灰軟化法在脫除鈣鎂的同時(shí)也將阻垢劑去除，冷卻水處理系統(tǒng)中需增加阻垢劑的投加量，會(huì)導(dǎo)致冷卻水處理運(yùn)行成本增加。

(四)離子交換法。離子交換法是利用離子交換劑中的可交換基團(tuán)與循環(huán)水中各種離子間的離子交換能力的不同來(lái)進(jìn)行分離的一種方法。采用離子交換法能有效降低旁流水中離子含量。但離子交換樹(shù)脂在交換飽和后需要消耗大量酸堿進(jìn)行再生，再生會(huì)產(chǎn)生大量酸、堿性廢水，處理成本較高。螯合樹(shù)脂可有效去除水中的金屬離子，螯合樹(shù)脂是一類(lèi)能與金屬離子形成多配位絡(luò)和物的交聯(lián)功能高分子材料。螯合樹(shù)脂與金屬離子形成類(lèi)似小分子螯合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而離子交換樹(shù)脂吸附的機(jī)理是靜電作用。因此，與離子交換樹(shù)脂相比，螯合樹(shù)脂與金屬離子的結(jié)合力更強(qiáng)，選擇性也更高，可有效脫除鹽水中有害離子Ca2+、Mg2+、Sr2+等。

(五)其他方法。電子除垢儀是一種通過(guò)儀器產(chǎn)生電磁場(chǎng)，在電磁場(chǎng)作用下使水分子處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使水中的鈣鎂離子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而無(wú)法結(jié)合形成水垢，達(dá)到阻止結(jié)垢的目的，但不能將鈣鎂離子從循環(huán)水系統(tǒng)中去除。蒸發(fā)是處理高含鹽水的一種常用工藝，常用的有多效蒸發(fā)和機(jī)械壓縮蒸發(fā)，循環(huán)水排污經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的凝液回用至循環(huán)水場(chǎng)或脫鹽水站，但這種方法能耗和成本過(guò)高，只有在水資源短缺和排放要求嚴(yán)格的地區(qū)和企業(yè)實(shí)施。先進(jìn)的水處理藥劑配方及自動(dòng)化程度高的自動(dòng)加藥裝置也是循環(huán)水處理的重要組成部分，采用先進(jìn)的水處理藥劑配方及自動(dòng)化程度高的自動(dòng)加藥裝置則有助于改善循環(huán)冷卻水的水質(zhì)、提高濃縮倍數(shù)、節(jié)約用水量。如企業(yè)建設(shè)有污水回用裝置，可將循環(huán)水旁濾反洗水排至污水回用裝置處理后作為循環(huán)水補(bǔ)充回用也是經(jīng)濟(jì)可行的處理方法。

二、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合原水水質(zhì)情況、生產(chǎn)裝置特點(diǎn)及循環(huán)水裝置的規(guī)模，選用科學(xué)合理的旁流處理工藝，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)，將循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水經(jīng)旁濾處理后返回循環(huán)水系統(tǒng)，改善循環(huán)水水質(zhì)，提高工業(yè)水的重復(fù)利用率，減小排污量，降低企業(yè)噸產(chǎn)品水耗，提高企業(yè)效益。

［1］工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范［Z］．GB50050-2007

［2］洪軍．循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)中旁流處理量的確定［J］．中國(guó)給水排水，1996，12(3):37～39

［3］耿土鎖，袁嗣兵．循環(huán)冷卻水處理的新方法研究［J］．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，1997，77(2):28～47

［4］羅基煌．利用旁流軟化法降低冷卻水系統(tǒng)排放水量、提升用水效率［A］．合理用水與造水技術(shù)研討會(huì)論文集［C］．1997