河北奧博：持續(xù)技術攻關 實現(xiàn)工業(yè)廢水“零排放’

在工業(yè)領域推進廢水零排放的技術攻關中，質(zhì)疑聲一直存在，有人認為這是“概念炒作”，本質(zhì)是忽視工業(yè)生產(chǎn)客觀規(guī)律的偽命題；有人則直指其為“技術烏托邦”，認為在現(xiàn)有技術框架下實現(xiàn)完全零排放不具備現(xiàn)實可行性。但隨著技術與工藝的不斷迭代升級，工業(yè)廢水零排放已從理論構想邁向工程實踐。

20年來，河北奧博水處理有限公司（以下簡稱“河北奧博”）將難以被微生物分解利用的廢水作為可利用資源，持續(xù)攻關，先后取得多項應用技術專利，不僅幫助企業(yè)實現(xiàn)廢水零排放，而且使工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)做到零排放。

2023年11月，在工業(yè)和信息化部、福建省人民政府主辦的金磚國家工業(yè)創(chuàng)新大賽總決賽上，河北奧博自主研發(fā)的“廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術”項目獲得綠色循環(huán)賽道優(yōu)秀項目獎，成為獲得這項國際化賽事殊榮的唯一一家河北企業(yè)。

十年一劍 研發(fā)多功能阻垢緩蝕劑

20世紀八九十年代，我國基礎工業(yè)得到飛速發(fā)展，在冶金、火電、石化、煤化、焦化、造紙等領域，相關企業(yè)相繼建成投產(chǎn)，但由于水處理技術相對落后，不但造成企業(yè)頻繁停產(chǎn)清洗或更新設備，也對生態(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞。

為解決水處理技術難題，從1995年開始，時任邯鄲市冀華實業(yè)勞動公司工程師化學藥劑廠廠長、現(xiàn)任河北奧博董事長兼總工程師的董兆祥就開始全身心投入到循環(huán)水處理藥劑和應用技術的研究。他通過閱讀電力、冶金、醫(yī)藥、化工等行業(yè)的水處理專著，詳細了解不同藥劑的性能，并通過對阻垢、分散、螯合、絡合、緩蝕、預膜、扭曲晶格等性能的單體藥劑進行配伍性試驗，在選出優(yōu)異配方藥劑的基礎上，進行了地表水、深井水、中水、礦井水的阻垢緩蝕試驗。

此后十年間，經(jīng)過上千次模擬試驗，董兆祥研發(fā)出具有除垢、阻垢、緩蝕、預膜四效合一的多功能阻垢緩蝕劑，該藥劑分為專用于結垢性水質(zhì)的AB-970型、專用于腐蝕性水質(zhì)的AB-980型。

為了使科研成果更好地得到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，2005年，董兆祥將研發(fā)成功的“多功能阻垢緩蝕劑”授權邯鄲市奧博水處理有限公司（河北奧博前身）進行產(chǎn)品生產(chǎn)。此后，“多功能阻垢緩蝕劑”先后于2011年獲得國家發(fā)明專利授權、2016年獲得國家科學技術成果認證，開創(chuàng)了循環(huán)水處理高倍率、不加酸、不結垢、不腐蝕的新局面，也為河北奧博開拓市場打下堅實基礎。

變廢為寶 根治循環(huán)水系統(tǒng)“不治之癥”

工業(yè)循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)的結垢、腐蝕問題一直困擾著企業(yè)生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益提高，無論用新鮮水、再生水，還是電化學技術、水處理劑技術，都逃不出結垢、腐蝕的怪圈。

21世紀初，基于多家企業(yè)通過應用多功能阻垢緩蝕劑，實現(xiàn)短時間零排放的實踐，河北奧博逐漸探索出將工業(yè)廢水用作循環(huán)水，從而實現(xiàn)零排放的技術創(chuàng)新。他們在實踐中發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)中，是否結垢、腐蝕的根本性因素是藥劑而不是水質(zhì)。那么，是不是在廢水中加入藥劑就萬事大吉呢？答案是否定的。只有諸多細節(jié)問題得到妥善處理，才能達到預期效果。

以多功能阻垢緩蝕劑應用為基礎，河北奧博自主研發(fā)的廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術，遵循廢水處理的厭氧、好氧原理，循環(huán)水處理的螯合、絡合、晶格扭曲及固液分離的原理，并創(chuàng)新性地將廢水處理與循環(huán)水處理合二為一，實現(xiàn)了廢水零耗能、零排放，環(huán)境零污染，循環(huán)水設備零結垢、零腐蝕、安全運行的效果，從而幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能、安全、環(huán)保、降本、增效。

這一處理技術，通過實現(xiàn)水分蒸發(fā)，有機物被氧化還原成無機物，無機物超飽和析出成泥渣，重金屬離子成設備保護膜，而泥渣不含重金屬是固廢不是危廢，從而達到企業(yè)經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益的最大化。

成立于2003年河南寶碩焦油化工有限公司，是煤焦油加工量居全國前列、河南首位的化工企業(yè)。2011年，寶碩化工二期項目竣工，當?shù)丨h(huán)保局要求該項目必須達到無外排廢水的標準，否則不能投產(chǎn)。這種情況下，河北奧博為其量身定制了循環(huán)水零排放解決方案，要求寶碩化工安裝旁濾器降低濁度。該項目投產(chǎn)后，不但實現(xiàn)了循環(huán)水零排放，水處理設備也達到零結垢、零腐蝕。

成立于2001年的寧夏啟元藥業(yè)有限公司，是四環(huán)素和紅霉素原料藥全球三大供應商之一。2013年，啟元藥業(yè)因生物制藥廢水處理難以達標，向河北奧博提出制藥廢水用作循環(huán)水零排放的訴求。奧博公司通過采集廢水樣，試驗成功后寫出技術方案，先進行了三個月的試用。試用期間，每個月打開一次換熱器檢查，發(fā)現(xiàn)不僅沒有結垢，而且去除了老垢。隨后，河北奧博將這一技術方案擴大到 4×15MW 發(fā)電機組的循環(huán)水系統(tǒng)，也沒有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術在寧夏啟元藥業(yè)的成功試用，給全國工業(yè)企業(yè)釋放出一個積極信號。隨后，石化、熱電、煤化、鋼鐵、制藥、焦化等行業(yè)企業(yè)紛紛采用該技術解決廢水處理問題，應用領域日益廣泛。

2018年，中國環(huán)境科學研究院副院長兼總工程師夏青到滄州聯(lián)海化工有限公司調(diào)研時，發(fā)現(xiàn)該公司利用河北奧博多功能阻垢緩蝕劑結合廢水中微量重金屬離子，在設備表面預膜的功能和改變結垢物質(zhì)晶體形態(tài)成為多面體水渣的功能，無論何種廢水在自然降溫、降濁后，都可以用作循環(huán)冷卻水的補充水，實現(xiàn)零排放。

近20年研發(fā)實驗、數(shù)十家企業(yè)應用實踐，證明這一阻垢緩蝕劑能使工業(yè)廢水中的“臟”物促成設備零結垢、零腐蝕、零結泥，成為工業(yè)廢水綜合利用最有希望的“突破口”。

技術推廣在實踐中完善技術應用

“循環(huán)水系統(tǒng)零排放是相對于傳統(tǒng)水處理技術中為了防結垢、防腐蝕、防結泥而采取的排水措施而言的，并非循環(huán)水系統(tǒng)不排泥、不排氣的絕對零排放。”董兆祥介紹，河北奧博在廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術推廣過程積累的豐富經(jīng)驗，使技術應用日趨完善。

例如，唐山達豐焦化有限公司是一家從事焦炭危險化學品生產(chǎn)的化工企業(yè)，因此在運用廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術時，對每天的補充水和循環(huán)水的水質(zhì)化驗都做了十分詳盡的數(shù)據(jù)記錄。達豐焦化每兩周打開一次換熱器檢查，發(fā)現(xiàn)在循環(huán)水水質(zhì)越差，特別是氯離子（CI-）越高的情況下，設備的處理效果反而越好一一這種現(xiàn)象顛覆了以往人們對工業(yè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)“氯離子含量高設備一定腐蝕”的認知。

對此，河北奧博的研究結果是，氯離子含量的確是導致設備腐蝕的一種因素，但是在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中，氯離子含量是陰離子高，陽離子也高，而陽離子含量高會導致重金屬離子增多，使用多功能阻垢緩蝕劑后，絡合水中微量重金屬離子成為設備保護膜，重金屬高價陽離子膜可以抵御高氯離子、高硫酸根的腐蝕。因此水質(zhì)越差，設備越不腐蝕，而且預膜效果越好。

此外，濟鋼化工廠、東昌焦化有限公司、金華焦化有限公司運用廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術時，選擇直接把剩余氨水補入循環(huán)水泵入口處，但循環(huán)水系統(tǒng)卻沒有產(chǎn)生氨味。原來，剩余氨水補人循環(huán)水泵經(jīng)過換熱器時，循環(huán)水的溫度升高，水中氧含量降低，從水中逃逸的氧與氨氮結合，形成硝酸根和亞硝酸根，致使循環(huán)水的氫離子濃度指數(shù)（pH值）低于補充水的pH值。

在應用中尋求結果，在實踐中總結理論，諸多成功案例極大地顛覆了傳統(tǒng)廢水處理和循環(huán)水處理理念。“實踐一再證明，循環(huán)水氯離子含量越高的循環(huán)水系統(tǒng)，設備的預膜效果越好，越不腐蝕。”董兆祥說，“一項創(chuàng)新技術的出現(xiàn)，不僅要與傳統(tǒng)的方法、理論相搏，而且會對從業(yè)者的利益獲得方式進行調(diào)整。這對河北奧博來說是一種洗禮和鍛煉，讓我們自主研發(fā)的技術體系在實踐中變得更為完善和豐滿。”

標準制定助力企業(yè)節(jié)水降本增效

2019年，河北省邯鄲市市場監(jiān)管局對河北奧博自主研發(fā)的廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術進行深人調(diào)查，經(jīng)專家研究，批準河北奧博企業(yè)標準成為邯鄲市地方標準；2021年，河北省標準化協(xié)會組織專家對邯鄲市地方標準進行修訂，批準為團體標準。

此后，廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術繼續(xù)為助力各行業(yè)實現(xiàn)工業(yè)廢水資源化利用做出貢獻。

2024年2月，主要生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂、燒堿的大型國有企業(yè)滄州聚隆化工有限公司開始采用河北奧博廢水資源化利用技術，將氧氟化廢水作為23萬噸循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，并投加多功能阻垢緩蝕劑、加強型緩蝕預膜及殺菌滅藻沾泥剝離劑，運行三個月來實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)不排水，打開換熱器檢查，循環(huán)水設備無新的結垢、無新的腐蝕，并且除銹效果明顯，重金屬離子預膜良好的效果。

2024年5月，全球化運營的化工新材料公司萬華化學集團為解決氣化爐灰水系統(tǒng)結垢問題，將日用量達810公斤的河北奧博多功能阻垢緩蝕劑投加到煙臺萬華化學汽化爐一期裝置氣化灰水系統(tǒng)澄清槽至灰水槽的溢流管線，測試60天到大修停車結束。年度大修后檢查，測試前放人灰水槽浸泡的鋼板沒有腐蝕痕跡、沒有結垢，運行中灰水排放由原來的每小時70-90立方米減少到20-40立方米，在節(jié)約水資源的同時節(jié)約了藥劑用量，并且灰水槽不再結新垢，下游管線設備結垢也略有松軟，說明多功能阻垢緩蝕劑效果較優(yōu)。

此外，一些企業(yè)用反滲透濃鹽水、燒結脫硫廢液、高爐煤氣冷凝水進行高爐沖渣，設備經(jīng)常為結垢、腐蝕。“2019年以來，十多家鋼鐵企業(yè)采用河北奧博技術，真正實現(xiàn)了設備零結垢、零腐蝕。”董兆祥說，“有的企業(yè)投資幾千萬元購置污水處理設備，使廢水達到再生水回用標準后用作高爐沖渣水，處理一噸廢水的運行費用達70元以上；而采用奧博技術的企業(yè)，不但省去了巨額設備投資，處理每噸廢水的運行費用也僅在7元左右。”

為了把在與企業(yè)、專家交流過程中遇到的每個問題講清楚，河北奧博特意編寫了《廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術問答（100問）》，并把應用該技術應用過程中可能出現(xiàn)的氣味、固廢、堵塞、飄鹽等問題，編寫成預防措施、應急預案和用戶須知，提醒用戶未雨綢繆早做準備，防患于未然。

“我們將繼續(xù)努力，使廢水用作循環(huán)冷卻水零排放處理技術團體標準升級為國家推薦標準，引領更多企業(yè)廢水資源化，從廢水處理難、利用難、排放難，循環(huán)水設備不結垢難、不腐蝕難的困惑中解放出來，幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)能、安全、環(huán)保、降本、增效綜合效益的全面落地。”董兆祥說。