中水回用水作為循環(huán)水補(bǔ)水可行性研究

張路 劉冰

（天津大沽化工股份有限公司 天津 300000）

中水回用水作為循環(huán)水補(bǔ)水可行性研究

張路1劉冰

（天津大沽化工股份有限公司 天津 300000）

工業(yè)用水是我國水資源的消耗大戶，工業(yè)用水的節(jié)約現(xiàn)已成為國家重點(diǎn)的發(fā)展對象。采用清潔生產(chǎn)工藝，發(fā)展新型的節(jié)水技術(shù)，是緩解淡水不足的一個(gè)重大舉措。大沽化工股份有限公司氯乙烯分廠通過循環(huán)水系統(tǒng)改造，采用中水回用水代替灤河水作為循環(huán)水補(bǔ)充水，通過實(shí)際應(yīng)用取得良好的節(jié)水效果及經(jīng)濟(jì)效益。本文闡述了中水回用水作為循環(huán)水補(bǔ)水在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的使用方法、數(shù)據(jù)分析，及中水與其類型水質(zhì)的配比使用。如何在滿足對設(shè)備保護(hù)前提下，最大的提升循環(huán)水的濃縮倍率。中水的使用對節(jié)水環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)支所帶來的貢獻(xiàn)。

中水回用；循環(huán)水；節(jié)能節(jié)支。

1、循環(huán)水使用發(fā)展趨勢

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，淡水耗量急速增加，許多地區(qū)面臨嚴(yán)重的水危機(jī)。在工業(yè)生產(chǎn)中，采用清潔生產(chǎn)工藝，發(fā)展新型的節(jié)水技術(shù)，是緩解淡水不足的一個(gè)重大舉措。因此，節(jié)約工業(yè)冷卻水，使有限的水源得到最大限度的利用，是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)水工作的重中之重。

據(jù)計(jì)算，采用循環(huán)水冷卻水處理技術(shù)后，濃縮倍數(shù)達(dá)到 2.0倍時(shí)與直流水相比，可節(jié)約淡水95%以上，如果將濃縮倍數(shù)從2.0提高至5.0倍時(shí)，在此基礎(chǔ)上又可節(jié)約淡水38%左右。因此實(shí)現(xiàn)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行時(shí)循環(huán)冷卻水處理的發(fā)展方向。

大沽化工股份有限公司氯乙烯分廠通過循環(huán)水系統(tǒng)改造，采用中水回用水代替灤河水作為循環(huán)水補(bǔ)充水，由于中水回用水中鈣離子濃度很低，從而使?jié)饪s倍率有所增長，此水質(zhì)雖然基本消除了全部硬度，消除了結(jié)垢的可能，但由于也失去了天然緩蝕劑鈣離子的保護(hù)，因此該水質(zhì)具有強(qiáng)烈的腐蝕性。

根據(jù)次水質(zhì)的特殊性，我廠決定混入少量灤河水作為補(bǔ)充水，灤河水的混入量根據(jù)濃縮倍數(shù)、鈣離子濃度等指標(biāo)來決定，其補(bǔ)入量為循環(huán)補(bǔ)充水的1/4～1/5。

2、中水回用水做補(bǔ)充水的現(xiàn)場操作

2.1 水質(zhì)及藥劑的切換

將目前運(yùn)行的循環(huán)水濃縮倍數(shù)降至2倍以下，即Ca2+降至40～80mg/L一次性按兩倍配方投加緩蝕阻垢劑TS-51067和高效緩蝕劑TS-51068，此時(shí)總磷應(yīng)為25～30mg/L

暫時(shí)全部關(guān)閉灤河水補(bǔ)水，開啟中水回用水作為補(bǔ)水，維持總磷25～30mg/L 7～10天。此期間如果濃縮倍數(shù)達(dá)到6～7倍，則必須開啟排污，并以灤河水與中水回用的混合水作為補(bǔ)充水，維持Ca2+40～80mg/L，總磷 25～30mg/L，7～10天后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

2.2 正常運(yùn)行補(bǔ)水水質(zhì)

以灤河水與中水回用水的混合水作為補(bǔ)充水，維持循環(huán)水中Ca2+40～80mg/L。

2.3 緩蝕阻垢劑的投加

緩蝕阻垢劑 TS-51067和高效緩蝕劑TS-51068需每天投加，用計(jì)量泵24小時(shí)連續(xù)不斷加入，控制總磷8～14mg/L。

2.4 殺菌劑的投加

2.4.1.殺菌滅藻劑的投加

氧化型殺菌劑TS-821

TS-821是漂粉精換代產(chǎn)品，有效氯含量高，殺菌效果好，儲運(yùn)穩(wěn)定，使用方便。

根據(jù)余氯量投加，控制余氯0.3～0.7 mg/L。

2.4.2.粘泥防止劑TS-809H

異噻唑啉酮類的非氧化性殺菌滅藻劑，可有效控制因微生物生長而結(jié)合成的淤積物粘垢。

投加濃度100～150ppm，視現(xiàn)場菌藻情況而定。

2.4.3.殺菌滅藻劑TS-817A

多元季銨化合物，殺菌滅藻粘泥防止劑，對設(shè)備有一定的緩蝕作用。

投加濃度100～150ppm，視現(xiàn)場菌藻情況而定。

2.4.4.消泡劑TS-108

聚乙二醇型表面活性劑，能有效的削弱泡沫強(qiáng)度，使泡沫表面易于破裂。

在投加殺菌劑或其它需要考慮消泡處理的情況下投加，投加20ppm。

3、中水回用水與灤河水混合補(bǔ)水后的數(shù)據(jù)分析

根據(jù)天津化工研究院提供的數(shù)據(jù)，循環(huán)水補(bǔ)水改為中水、灤河水混合補(bǔ)水后，循環(huán)水水質(zhì)各控制指標(biāo)如下：

表1：氯乙烯分廠循環(huán)水水質(zhì)建議控制指標(biāo)

根據(jù)天津化院給出的提供的數(shù)據(jù)，我廠從2014年12月到2015年2月對我廠三套冷卻水裝置進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤，在此我將以三期為例，作為數(shù)據(jù)分析。

表2：氯乙烯分廠2014年12月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖1：氯乙烯分廠2014年12月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)變化曲線

圖2：氯乙烯分廠2014年12月三期循環(huán)水濃縮倍率變化曲線

從數(shù)據(jù)圖表中可以看出三期 Ca2+濃度在下半月控制不好，特別是Cl-最大值已達(dá)到363.51mg/kg，反應(yīng)在濃縮倍率上則達(dá)到了7.5，已超過了控制指標(biāo)的上限。

我們認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的主要原因是：隨著冬季低溫，各循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量減少，對此，進(jìn)入2015年1月后，我們決定適當(dāng)加大三期排污水量，同時(shí)增加排污調(diào)節(jié)頻次。目前，系統(tǒng) Ca2+和Cl-濃度已穩(wěn)定下降，逐步得到控制。

由于系統(tǒng)排污水控制均為手閥現(xiàn)場調(diào)節(jié)，所以，調(diào)節(jié)的及時(shí)性和幅度大小，對水質(zhì)的影響較大。因此，在以后的操作中應(yīng)加大調(diào)節(jié)頻次；進(jìn)一步摸索調(diào)節(jié)幅度,從而提高水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性。

由上述圖表可以發(fā)現(xiàn)，如果控制 Ca2+控制40～80mg/kg，則濃縮倍率達(dá)不到6～7倍的目標(biāo)。我們認(rèn)為原因主要是：進(jìn)入冬季后，蒸發(fā)量降低，系統(tǒng)補(bǔ)水總量均有不同程度降低。但由于防凍需要，灤河水補(bǔ)水量無法調(diào)節(jié)至最低（灤河水補(bǔ)水管為12＂，閘閥控制，調(diào)節(jié)性較差），這樣會給灤河水、中水的比例調(diào)節(jié)帶來一定困難，從而影響系統(tǒng)鈣離子濃度的控制。

對此，我們計(jì)劃對現(xiàn)有灤河水補(bǔ)水手閥增加旁路調(diào)節(jié)閥（4＂，截止閥控制），這樣在冬季防凍時(shí)可關(guān)閉正路閘閥，使用此旁路閥操作，即滿足了防凍需要又可以更合理的調(diào)節(jié)灤河水和中水的補(bǔ)水比例。

表3：氯乙烯分廠2015年1月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖3：氯乙烯分廠2015年1月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)變化曲線

圖4：氯乙烯分廠2015年1月三期循環(huán)水濃縮倍率變化曲線

數(shù)據(jù)分析：通過與上個(gè)月的曲線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)鈣離子和氯離子曲線平穩(wěn)了很多，鈣離子含量基本停留在 70mg/kg，氯離子基本停留在170mg/kg，這與增加了補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥旁路有關(guān)。通過開旁路閥，可以較準(zhǔn)確調(diào)整三期循環(huán)水池的灤河水加入量，可以保證灤河水與中水的配比更加接近1：4的比例，也就可以保證循環(huán)水池中鈣離子的加入量，從而保證鈣離子的含量穩(wěn)定在固定值。而補(bǔ)充水的穩(wěn)定也保證了排水量的穩(wěn)定，水處理劑的單耗也隨之較好的控制。充分表明灤河水補(bǔ)水閥加旁路閥有利于循環(huán)水指標(biāo)平穩(wěn)運(yùn)行。

通過上述數(shù)據(jù)分析總結(jié)，得出如下結(jié)論：

三期灤河水補(bǔ)水閥加旁路閥后，便于小幅度操作，對鈣離子濃度平穩(wěn)控制和總磷含量的控制有利，也必將有利于水處理劑單耗的控制。

排水可以降低鈣離子和氯離子濃度，但必須同時(shí)加大灤河水和中水補(bǔ)充量，也會對總磷含量的控制造成困難，需要加入消耗水處理劑，相對而言，加大中水比加大灤河水對鈣和氯離子濃度影響更明顯。

我們的循環(huán)水系統(tǒng)操作目標(biāo)就是在最小排水閥前提下，盡量加大中水加入比例，保持鈣離子適宜濃度，就會得到響應(yīng)的最小水處理劑消耗量。而波動主要來自于裝置換熱器投用狀況、中水壓力、風(fēng)機(jī)與氣溫等等，如短時(shí)間可恢復(fù)，則不必次次調(diào)節(jié)。

圖5：氯乙烯分廠2015年2月三期循環(huán)水兩水補(bǔ)充量變化曲線

表4：氯乙烯分廠2015年2月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖6：氯乙烯分廠2015年2月三期循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)變化曲線

圖7：氯乙烯分廠2015年2月三期循環(huán)水濃縮倍率變化曲線

數(shù)據(jù)分析：通過本月三期循環(huán)水系統(tǒng)各相關(guān)圖表分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)鈣離子和氯離子濃度平穩(wěn)，但鈣離子濃度水平和濃縮倍數(shù)稍高，這與期間中水壓力波動、灤河水使用比例較大有關(guān)。

從補(bǔ)充水量變化趨勢也可看出，本月三期循環(huán)水總補(bǔ)水量主要受中水波動影響，而灤河水的變化趨勢也從側(cè)面反映了本月三期循環(huán)水中，中水利用程度較低。

通過近期3個(gè)月的中水回用水與灤河水的配比可發(fā)現(xiàn)，如果控制Ca2+控制40～80mg/kg，則濃縮倍率很難達(dá)到6～7倍，即使在灤河水補(bǔ)水旁路閥安裝后，能夠細(xì)化調(diào)節(jié)灤河水與中水的比例，在Ca2+濃度達(dá)標(biāo)的情況下，濃縮倍率也只能控制到4左右。而且通過2月份的兩水補(bǔ)水量可以看出，中水與灤河水補(bǔ)水量也只能維持在3：2左右。

在工藝生產(chǎn)中既要保證能減少循環(huán)水的排放量，而且也要能保證設(shè)備的緩蝕能力，在中水的使用上還存在很大的提升空間。

4、中水改造后帶來的經(jīng)濟(jì)效益

我廠在經(jīng)過循環(huán)水系統(tǒng)改造后，在實(shí)際使用中，循環(huán)水的濃縮倍率有明顯提高。而濃縮倍率又與補(bǔ)水量、藥劑量使用有直接關(guān)系。我廠每年用水量約為144萬噸左右，從近期中水使用量推算出年使用中水量約為87萬噸。中水的使用價(jià)格比灤河水價(jià)格低1.1元左右。單從循環(huán)水的使用量上每年便可節(jié)支95萬元。預(yù)算由于補(bǔ)水量的減少，藥劑使用量的減少，每年可節(jié)支30萬元左右。

5、結(jié)束語

由中水的使用數(shù)據(jù)可以看出，雖然在中水回用補(bǔ)水的使用上由于鈣離子的濃度需要控制，很難較高的提升濃縮倍率。但通過細(xì)化調(diào)節(jié)灤河水與中水的比例，能在鈣離子達(dá)標(biāo)的情況下，較大量的使用中水，從而使得循環(huán)水的濃縮倍率有稍微提升，減少了循環(huán)水的排放量。從節(jié)能節(jié)支放面，中水的使用不僅響應(yīng)了國家節(jié)水的能源政策，也為公司帶來了良好的經(jīng)濟(jì)收益。

[1]周本省主編.工業(yè)水處理技術(shù)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

[2]王九思，陳學(xué)民，等.水處理化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002

[3]鄭書忠主編.循環(huán)冷卻水水質(zhì)及水處理劑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

Middle water reusing as the circulating water in feasibility study

ZHANG Lu LIU Bing
Tianjin DaGu chemical co., LTD ,Tianjin 300000

Industrial water is a large consumer of water resources in our country, industrial water saving has become the development of the national key object. Adoption of cleaner production technology, the development of new types ofwater-saving technology, is a major step to alleviate the lack of fresh water. DaGu chemical industry co., LTD., factory of vinyl chloride by circulating water system renovation, adopts the water back into the water instead of Luan river water as make-up water for circulating water, through the practical application of good water saving effect and economic benefit. this paper expounds the water back into the water as the circulating water filling water usage in the real production data analysis, and the ratio of water and its types of water quality in how to protect equipment for use, the biggest increase the use of water in the concentration ratio of circulating water for water environmental protection from the economic austerity contribution.

water reuse; circulating water; saving energy

作者簡介：張路（男），2010年7月畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)，材料化學(xué)專業(yè)，本科學(xué)歷，助理工程師?，F(xiàn)就任于天津大沽化工股份有限公司氯乙烯分廠，主要負(fù)責(zé)技術(shù)管理工作。