循環(huán)水水質(zhì)控制及節(jié)水一體化裝備開發(fā)與應(yīng)用

李鵬飛

摘 ? 要：針對(duì)某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)存在的補(bǔ)水多元化、水質(zhì)條件復(fù)雜以及波動(dòng)大的特點(diǎn)，開發(fā)完成具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的循環(huán)水“電化學(xué)+電滲析（EDR&EWST）”水質(zhì)控制一體化節(jié)水裝備技術(shù)，該技術(shù)具有污水回用、高效脫鹽除垢、殺菌滅藻等凈化功能，可基本實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)不排污狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)水平衡，提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率，實(shí)現(xiàn)降低循環(huán)水系統(tǒng)藥劑消耗30%左右，排污量減少80%以上，綜合節(jié)水≥50萬(wàn)m3/年以上。以某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)為例，對(duì)某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)的EDR&EWST工業(yè)化應(yīng)用裝置設(shè)計(jì)、試制開發(fā)、工業(yè)化應(yīng)用裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究、運(yùn)行耗能及經(jīng)濟(jì)分析研究。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水 ?綜合節(jié)水 ?一體化

中圖分類號(hào)：TM621.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（b）-0111-02

1 ?項(xiàng)目背景

循環(huán)水系統(tǒng)是冶金、能源、化工企業(yè)生產(chǎn)必不可少的能源介質(zhì)之一，是工業(yè)企業(yè)中耗水量最大的裝置，在煉化企業(yè)中循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水一般占工業(yè)用新鮮水量的70%左右，用水量大而穩(wěn)定，對(duì)水質(zhì)的要求相對(duì)較低，因此將煉油污水經(jīng)深度處理后回用循環(huán)冷卻水是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、減少新鮮水耗量的一種有效途徑。再生水等非常規(guī)水源回用于循環(huán)水系統(tǒng)而造成的循環(huán)水補(bǔ)充水多元化、復(fù)雜化、水質(zhì)波動(dòng)大，控制難度加大等水質(zhì)控制難題，是目前循環(huán)水處理行業(yè)面臨的主要難題[1]。

現(xiàn)有單純以水處理化學(xué)品藥劑進(jìn)行循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)，在進(jìn)一步提升循環(huán)水濃縮倍率，減排化學(xué)品等方面存在環(huán)保不達(dá)標(biāo)、控制技術(shù)需要提升等一些現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的困難。電化學(xué)水處理技術(shù)作為新型水處理技術(shù)，具有環(huán)境友好、不產(chǎn)生化學(xué)污染等優(yōu)勢(shì)[2]，可以彌補(bǔ)為提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，需投加大量化學(xué)藥劑來(lái)保持水質(zhì)穩(wěn)定，從而導(dǎo)致的藥劑費(fèi)昂貴，運(yùn)行成本高，以及系統(tǒng)排污廢水中含有的化學(xué)藥劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等弊端。

某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水以大工業(yè)補(bǔ)水以及回用污水為主，存在水質(zhì)復(fù)雜以及波動(dòng)大的特點(diǎn)，常規(guī)化學(xué)法循環(huán)水處理技術(shù)存在較大的控制難度，如藥劑品種多、殺菌劑用量過(guò)大以及外排污水量較大的情況。

與天津院合作針對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水綜合處理的技術(shù)開發(fā)需求，通過(guò)電化學(xué)+電滲析（EWST及EDR）水質(zhì)控制一體化節(jié)水裝備技術(shù)開發(fā)，可有效降低現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)控制難度，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)在6倍及以上的高濃縮倍率下運(yùn)行，系統(tǒng)可基本實(shí)現(xiàn)不排污狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)水平衡，排污量減少80%以上，可綜合節(jié)水≥30萬(wàn)m3/年（以某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)為例），藥劑量可減少30%左右。開展該攻關(guān)項(xiàng)目對(duì)于企業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、節(jié)水減排、降低生產(chǎn)成本具有重要意義，將該技術(shù)進(jìn)行示范應(yīng)用，使得企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為總公司中下游企業(yè)提供污水處理提標(biāo)與減排技術(shù)支撐。

2 ?研發(fā)目的

本項(xiàng)目的目的是進(jìn)行高濃縮倍率循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用示范研究，針對(duì)工業(yè)循環(huán)水綜合處理技術(shù)的開發(fā)需求，形成循環(huán)冷卻水超高濃縮倍率集成應(yīng)用技術(shù)，不僅節(jié)約了大量水資源，也可大大降低污水處理標(biāo)準(zhǔn)。因此，本項(xiàng)目的實(shí)施在具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 ?主要研究?jī)?nèi)容

（1）循環(huán)水“電化學(xué)+電滲析（EDR&EWST）”水質(zhì)控制一體化關(guān)鍵裝備技術(shù)研究;

（2）針對(duì)某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)（循環(huán)量=40000m3/h）的EDR&EWST工業(yè)化應(yīng)用裝置設(shè)計(jì)和試制開發(fā);

（3）根據(jù)EDR&EWST裝置特點(diǎn)對(duì)相關(guān)設(shè)備或工藝流程的改造研究;

（4）某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)（循環(huán)量=40000m3/h）的EDR&EWST工業(yè)化應(yīng)用裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究;

（5）EDR&EWST裝置運(yùn)行耗能及經(jīng)濟(jì)分析研究。

4 ?工藝流程

4.1 流程框圖

如圖1所示。

4.2 詳細(xì)流程圖

如圖2所示。

4.3 流程描述

循環(huán)水回水經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器以及精密過(guò)濾處理后，出水接入20T中間水箱，分別由兩臺(tái)增壓泵提升至電滲析成套裝置進(jìn)行水質(zhì)的淡化處理，產(chǎn)水直接送回循環(huán)水池，濃水進(jìn)入電化學(xué)循環(huán)水處理反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)對(duì)電滲析濃水進(jìn)行電解，鈣鎂硬度等將以固體垢等形式排出反應(yīng)器，產(chǎn)水送回至循環(huán)水水池。

5 ?項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)（包括技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)）

5.1 技術(shù)難點(diǎn)

5.1.1 水處理電化學(xué)裝置的工業(yè)化放大

目前國(guó)內(nèi)外電化學(xué)循環(huán)水處理技術(shù)的研究大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在工業(yè)循環(huán)水領(lǐng)域的應(yīng)用仍不成熟。電化學(xué)電裝置在工程化過(guò)程中容易出現(xiàn)的放大效應(yīng)的難以解決是目前應(yīng)用停滯的主要原因。如何在工業(yè)應(yīng)用中提升電化學(xué)反應(yīng)效率、解決放大效應(yīng)問(wèn)題，保證裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定高效運(yùn)行是本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)難點(diǎn)[3]。

5.1.2 EWST及EDR循環(huán)水回用技術(shù)集成

首次將兩種電化學(xué)水處理技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用，如何在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的協(xié)同運(yùn)作，有效發(fā)揮電化學(xué)水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是本項(xiàng)目研究的難點(diǎn)。

5.1.3 設(shè)備模塊化、小型化、減少占地

通過(guò)裝備緊湊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理利用空間布局，也是技術(shù)開發(fā)的難點(diǎn)。

5.2 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）電化學(xué)+電滲析（EWST及EDR）水質(zhì)控制一體化集成裝備技術(shù)在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的首次工業(yè)化集成應(yīng)用;

（2）電化學(xué)+電滲析（EWST及EDR）一體化集成技術(shù)的模塊化設(shè)計(jì)。

6 ?主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

（1）可實(shí)現(xiàn)濃縮倍率（以Cl-計(jì)）≥6倍;

（2）循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)達(dá)到Q/SH 0628.2-2014《水務(wù)管理技術(shù)要求-第二部分：循環(huán)水》要求;

（3）循環(huán)水電化學(xué)處理工業(yè)裝置適應(yīng)于40000m3/h循環(huán)水系統(tǒng)的要求，并且滿足和企業(yè)主體工藝裝置同周期運(yùn)行的要求;

（4）污水排放量減少80%以上，降低循環(huán)水系統(tǒng)藥劑消耗30%，與無(wú)項(xiàng)目比綜合節(jié)水≥50萬(wàn)m3/年。

參考文獻(xiàn)

[1] 周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 譚麗，李本高.電化學(xué)殺菌技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2006（2）.

[3] 周其其，陳琦，金亞飚.電化學(xué)處理技術(shù)在工業(yè)凈循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[N].世界金屬導(dǎo)報(bào)，2012.