化工企業(yè)循環(huán)水多功能凈化節(jié)能減排效益淺析

劉志平

上海華誼（集團(tuán)）公司 （上海 200040）

上海華誼（集團(tuán)）公司投資參股的內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司于2007年投產(chǎn)，主要產(chǎn)品有50萬t/a聚氯乙烯（PVC）樹脂、37萬t/a燒堿、6萬t/a液氯、8萬t/a鹽酸、0.6萬t/a次氯酸鈉，企業(yè)配套建設(shè)2個(gè)50 MW自備電站，為全廠供熱的同時(shí)還可以提供部分電能。

企業(yè)屬于氯堿化工行業(yè)，用水量大、排污量也大；企業(yè)位于水資源匱乏的西北高原地區(qū)，當(dāng)?shù)厮|(zhì)較差，且水價(jià)逐年上漲。隨著企業(yè)的發(fā)展，水資源的供需矛盾日益突出。

氯堿化工企業(yè)的冷卻水量占工業(yè)用水總量的60%～70%，因此，節(jié)約循環(huán)冷卻水成為工業(yè)節(jié)水最緊迫的任務(wù)。節(jié)約工業(yè)循環(huán)水最好的方法就是提高循環(huán)水運(yùn)行的濃縮倍數(shù)，減少排污水量和新鮮水補(bǔ)充量；但是隨著水的不斷循環(huán)，水質(zhì)逐漸惡化，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)造成危害，主要表現(xiàn)在腐蝕、結(jié)垢、菌藻和粘泥等方面。所以，對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理，使水質(zhì)得到改善，減少對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的危害，顯得極為重要。

公司2016年8月啟動(dòng)對(duì)2×50 MW自備電站循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)水減排改造的試點(diǎn)工作，希望取得預(yù)期效果后，在其他循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行推廣。通過反復(fù)調(diào)研和技術(shù)方案比選，采用對(duì)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行多功能凈化處理的技改方案，在保障循環(huán)水運(yùn)行水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，通過類似“血液透析”的原理，提高循環(huán)水運(yùn)行濃縮倍數(shù)、減少循環(huán)水排污水量和新水補(bǔ)充量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

技改項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備于2016年12月完成安裝調(diào)試，2017年1月開始試運(yùn)行，3月完成性能驗(yàn)收并正式投運(yùn)。系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足行業(yè)和企業(yè)控制指標(biāo)要求，節(jié)水減排效益顯著。

1 循環(huán)水系統(tǒng)簡介

循環(huán)水系統(tǒng)主要參數(shù)（年平均值）見表1。

表1 循環(huán)水系統(tǒng)主要參數(shù)

循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)、循環(huán)水運(yùn)行水質(zhì)及運(yùn)行水質(zhì)控制指標(biāo)見表2。

2 存在的主要問題

從表1和表2所示的循環(huán)水系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)不難看出，該系統(tǒng)存在的突出問題有：

（1）由于循環(huán)水補(bǔ)充水為黃河水和回用中水，水質(zhì)較差，且波動(dòng)較大。

表2 循環(huán)水系統(tǒng)各項(xiàng)水質(zhì)情況

（2）為控制循環(huán)水運(yùn)行水質(zhì)，在補(bǔ)充水水質(zhì)較差的情況下，循環(huán)水只能在低濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，導(dǎo)致排污水量和補(bǔ)充水量較大，不僅造成水資源的浪費(fèi)，而且給后續(xù)污水處理或中水回用處理帶來壓力。

（3）即使在低濃縮倍數(shù)下運(yùn)行，在用水緊張或補(bǔ)充水水質(zhì)惡化的沖擊下，循環(huán)水運(yùn)行水質(zhì)也時(shí)常超標(biāo)，對(duì)用水設(shè)備造成影響。

（4）企業(yè)所處地區(qū)水資源相對(duì)匱乏，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，用水矛盾日益突出，節(jié)水減排和水資源循環(huán)利用顯得十分緊迫。

3 技改方案

3.1 方案選擇

由于各系統(tǒng)使用循環(huán)水的換熱設(shè)備較多且換熱效率要求高，為確保換熱效果，必須確保循環(huán)水的水質(zhì)。保證水質(zhì)的途徑除了增加藥劑用量以外就是增大排污量，而加大藥劑用量不僅作用有限，也增加了排污水中污染物的濃度，同時(shí)排污量的增加又造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，建設(shè)環(huán)保型企業(yè)，公司通過大量技術(shù)調(diào)研和分析比選，決定采用KIV-EC循環(huán)水多功能凈化處理一體化技術(shù)與設(shè)備對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過對(duì)循環(huán)水中結(jié)垢、腐蝕、菌藻、濁度、COD等因子進(jìn)行削減或抑制，實(shí)現(xiàn)凈化水質(zhì)、提高循環(huán)水運(yùn)行濃縮倍數(shù)、減少循環(huán)水排污水量和新水補(bǔ)充量。

3.2 技術(shù)原理

根據(jù)系統(tǒng)大小和運(yùn)行工況，取設(shè)計(jì)量的循環(huán)水進(jìn)入多功能凈化處理一體化設(shè)備，在物理、化學(xué)、高頻電磁場、誘導(dǎo)催化等作用下，循環(huán)水中的部分易結(jié)垢成分和膠體懸浮物以固體形式析出并被捕集，使循環(huán)水硬度和濁度降低；反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生一定量具有強(qiáng)氧化性的自由基，具有殺菌滅藻、削減COD的功能；被極化和解聚的小分子具有極強(qiáng)的穿透力，不僅防止結(jié)垢物質(zhì)在設(shè)備上結(jié)垢，還對(duì)設(shè)備上的老垢予以穿透使其松脫；一部分Cl-通過電極的氧化作用生成氧化劑，用于殺菌滅藻，另一部分Cl-進(jìn)入排污水。經(jīng)過上述多功能處理，循環(huán)水水質(zhì)得到有效凈化，凈化出水回流到循環(huán)水集水池。連續(xù)不斷的水質(zhì)凈化置換，為提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)、減少排污量和新水補(bǔ)充量創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

3.3 技改實(shí)施

凈化處理的主體為一體化設(shè)備，主要由進(jìn)水系統(tǒng)，反應(yīng)器系統(tǒng)（預(yù)處理、除硬、脫氯），出水過濾系統(tǒng)，電控系統(tǒng)及反洗系統(tǒng)組合而成，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)外接口只有水進(jìn)出口、空氣進(jìn)出口、電源進(jìn)口等，占地面積小，接入、運(yùn)行、維保等十分方便。

整個(gè)技改實(shí)施只需在規(guī)劃的占地區(qū)域（循環(huán)水集水池旁）做好設(shè)備基礎(chǔ)，將循環(huán)水回水管接入設(shè)備進(jìn)水口，將電源和壓縮空氣接至設(shè)備主體相關(guān)接口即可。

通過循環(huán)水回水的余壓，將設(shè)計(jì)量的回水引入KIV-EC系統(tǒng)，反應(yīng)器出水經(jīng)過濾器過濾后回流到循環(huán)水池。該過程重復(fù)一定時(shí)間后，反洗過濾器，并使設(shè)備通過自動(dòng)除渣裝置，將反應(yīng)器和過濾器內(nèi)的積垢清除排出至沉淀池，經(jīng)沉淀后的鹽垢按一般固廢進(jìn)行處置。過程示意見圖1。

4 技改效果與效益

4.1 水質(zhì)凈化與節(jié)水減排效果

技改項(xiàng)目于2017年1月試運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行高效、安全、穩(wěn)定，循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定在控制指標(biāo)以內(nèi)，污水排量比技改前（平均污水排量為110 m3/h）減少60%以上，效果顯著。具體見表3。

圖1 循環(huán)水凈化處理示意圖

4.2 技改綜合效益

（1） 節(jié)省藥劑費(fèi)用

技改前平均藥劑費(fèi)用為10萬元/月；技改后由于水質(zhì)凈化和處理過程中產(chǎn)生自源性的殺菌滅藻劑，藥劑的添加量平均減少20%，即節(jié)省藥劑費(fèi)用2萬元/月。裝置運(yùn)行9個(gè)月，共節(jié)省藥劑費(fèi)用18萬元。

（2） 節(jié)水效益

節(jié)水價(jià)格=補(bǔ)水水價(jià)+中水回用處理費(fèi)=4.1+11.4=15.5 元/m3。

循環(huán)水凈化處理技改裝置投運(yùn)后的節(jié)水減排效益見表4。

表4 節(jié)水減排效益

（3）技改綜合效益

技改綜合效益=節(jié)省藥劑費(fèi)用+節(jié)水效益=18+681.35=699.35萬元。

經(jīng)計(jì)算，技改后月平均節(jié)省費(fèi)用為77.7萬元，則年平均節(jié)省費(fèi)用932.4萬元。

5 結(jié)語

循環(huán)水系統(tǒng)自2017年1月完成改造以來，總體運(yùn)行良好，水質(zhì)穩(wěn)定且指標(biāo)優(yōu)于控制指標(biāo)。此次技改不僅節(jié)約了循環(huán)水的運(yùn)行成本，改善和優(yōu)化了循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行工況（節(jié)約大量水資源、減輕中水回用處理壓力），也促進(jìn)了公司環(huán)保工作的開展，為公司其他循環(huán)水系統(tǒng)的改造、改進(jìn)提供了思路和方向。此外，還取得了良好的社會(huì)效益。

收稿日期：2017年11月