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剖析工业水零排放

近年来“零排放”成为工业水发展的热门话题,严格意义讲某单个系统无法做到零排放,某一区域或者厂区能做到零排放,但由于无论从投资来看,还是从操作费用来看,均要付出相当高昂的代价。该技术最后要将浓缩的高含盐废水蒸发,腐蚀性极强,必须用钛材制作蒸发器,所以设备投资昂贵;要将废水蒸发成蒸馏水,所以能耗就会提高,对节能不利,制得的回用水成本也很高。因此,工业水“零排放”不宜普遍推广,近零排放较为合适。

工业用水存在问题


工业用水按生产过程可分为生产系统、辅助生产系统用水,具体分类方法见图1。


注:

一次水,即企业从水源地开采的、未经使用的水。一次水包括地表水、地下水、自来水等。

中水即排放的废水经过处理后回用系统的水。

主要生产用水是指主要生产系统(主要生产装置、设备)的用水。

辅助生产用水是指为主要生产系统服务的辅助生产系统(包括工业水净化单元、软化水处理单元、水汽车间、循环水场、机修、空压站、污水处理场、贮运、鼓风机站、氧气站、电修、检化验等)的用水。

附属生产用水是指在厂区内,为生产服务的各种服务、生活系统(如厂办公楼、科研楼、厂内食堂、厂内浴室、保健站、绿化、汽车队等)的用水。

目前工业用水主要存在三个问题:

一是水资源利用率低,用水单元排污量大

主要生产用水中的工艺用水包括产品用水、洗涤用水、直接冷却水等部分直接排掉或者进行简单循环利用,循环利用率较低,造成排污量大;生产用水中的间接冷却水占工艺用水的70%以上,特别是间接循环冷却水由于补水水质原因,自然pH条件下运行浓缩倍率过低,仅仅在2.0—2.5,造成用水效率低,排污量大;主要生产用水中的产汽用水,包括锅炉水和产汽水两部分,锅炉水由于运行管理和技术水平较低,炉水排污量较大;产汽水由于管线布置不合理,回流利用效率低。

辅助生产用水循环利用率较低,浓缩倍率仅仅在2.0左右,如空压站、鼓风机站等用水。

附属生产用水各用水单元由于采用一次水,并未重复利用,排污量过大,严重造成一次水的浪费。如厂内浴室、厂办公楼等用水。

二是串级利用率低,无法做到水平衡

未能建立“水平衡”概念,对所有水系统未进行良好的整体布局,一次水经过单个用水设备或用水单元使用后直接排放,不能形成串级利用。少部分用水设备和用水单元做到了串级利用,也是简单的串级利用,而非整体用水系统合理布置的串级利用,依然造成一次水利用率,造成一次水开采量大、污水排放量大的问题。

主要生产用水的间接冷却水未根据水质进行有效的串级利用就直接排放污水处理厂,如间接循环冷却水净环水排污水可以进入直接冷却循环水系统;

辅助生产用水和附属生产用水根据实际情况选择串级利用:如厂区办公楼可以用排污水冲厕,也可以用排污水进行绿化、喷洒路面等。

三是中水回用率低

最终排放污水需要进行集中收集处理,达到回用指标进行回用。

企业未进行水平衡测试,不能根据用水要求水质分质供水,各用水单元直接排放造成污水排放量大,加大了污水处理厂处理负荷;虽然大部分企业已建污水处理厂,但是设计、建设考虑不够全面,未考虑分质处理(对于有特殊性质的、难处理的污水进行分离单独处理,如含苯酚、焦化废水等);日常运行技术管理水平较低,所有这些因素造成了中水回用系统运行不稳定、产水量低、产水水质差等各种问题,中水回用率较低,更无法实现企业水系统零排放。

解决办法


1、源头减排

源头减排,提高水资源利用率。

源头减排是指从用水设备、用水单元着手,提高水资源利用效率,降低源头排污水量。

主要生产用水中的工艺用水包括产品用水、洗涤用水、直接冷却水等需要改进生产工艺使循环利用或者提高循环利用率,减少排污量;

由于生产用水中的间接循环冷却水占工艺用水的70%以上,提高该部分系统循环利用率是最有效源头减排方式。但是由于循环冷却水管理、技术的落后,导致了循环冷却水依然源头浪费严重。循环冷却水系统运行浓缩倍率较低,在2.0-2.5倍,系统水资源利用率低。传统自然pH运行工艺无法实现高浓缩倍率安全、稳定、长周期运行。山东大禹公司针对该情况,大胆采用自身研发的新技术、新工艺,从而实现了高浓缩倍率运行,由原来3.0以下提高到5.0以上。

新技术上,采用核心特色技术“非自然pH水质稳定运行技术”,通过自控稳定加酸工艺降低循环水的总碱度,从而降低循环水朗格利尔(Langlier)指数中结垢指数,减轻结垢倾向,然后再通过投加配套阻垢缓蚀剂,杀菌灭藻剂,既能有效控制系统结垢、腐蚀、微生物危害,以确保生产装置的换热效率和使用寿命,又能解决循环水中浓缩倍数无法提高的问题,达到节水减排的目的。

新工艺上,采用“大禹141”节水运行工艺,1 -- 一套高效环保药剂;4 -- 四套运行设备(自动加酸设备、自动加药设备、节水旁滤设备、自动监控设备);1 -- 一套服务体系(PC总包运行服务体系),通过全自动运行设备、高效环保药剂、PC总包运行服务体系三者有机结合,确保了系统安全、稳定、高效、环保、长周期运行。

通过新技术、新工艺真正实现了各循环水系统高浓缩倍率运行,浓缩倍率由原来2-3倍,提高到5-8倍,节水率提高20%-30%,用水单元减少排污量10%

辅助生产用水与间接循环冷却水采取同样措施提高浓缩倍率运行即可做到源头减排。

附属生产用水根据用水实际情况要重复利用,杜绝使用一次水,如采用中水绿化、冲厕、高浓度排污水喷洒路面等。

源头减排,提高水资源利用率,减少污水排放量,从根源做到节水减排,降低生产成本,为“工业水零排放”夯实基础。

2、串级利用

串级利用,提高串级利用率

串级利用是指某用水单元排污水进入下一个用水单元,且水质可以满足后一个用水单元进水水质要求。

首先需要全厂水系统水平衡调查报告(包括水质和水量平衡)作为支撑,根据用水特点实现串级利用;山东大禹公司近年来对水平衡进行创新,打破了原来单纯水量的平衡,提出水质平衡,实现了最高效的串级利用。主要生产用水的间接冷却水要根据水质进行有效的串级利用,如间接循环冷却水净环水排污水可以进入直接冷却循环水系统;

辅助生产用水和附属生产用水根据实际情况选择串级利用:如厂区办公楼可以用排污水冲厕,也可以用排污水进行绿化、喷洒路面等。

串级利用更进一步提高水资源利用率,减少污水排放量,节约水资源,降低成产成本。

3、中水回用  

中水回用,提高中水回用率

企业产生的污水,集中后统一处理,达到回用标准后,回用于企业水系统各用水单元,即为中水回用。

首先需要对企业进行水平衡测试,根据水质平衡和水量平衡理念,各用水单元进行有效串级利用,提高循环水系统浓缩倍率,减少排污量,从而减轻污水厂处理负荷。分质处理,中水回用系统在设计初期要根据系统水质特点考虑分质处理或对现有的设计工艺进行技术改造,对于有特殊性质的、难处理的污水进行分离单独处理,对于已处理、有共同特性的污水进行集中处理,提高处理效率,充分发挥污水处理工艺单元功;

排放的污水中污染物与水分离,保证水的品质,达到中水回用水质要求。

表1水体中污染物一览表

水中污染物分类

污染物

对应指标

去除办法

备注

不可溶污染物

悬浮物、浊度

沉降、过滤

可溶性污染物

有机物

COD、色度

氧化

无机物

含盐量

过滤、蒸发结晶

3.1 脱色除浊

①絮凝沉淀

沉淀法是水处理中最基本的方法之一。沉淀过程中通过投加絮凝药剂,使悬浮颗粒之间相互絮凝,絮体增大而加快沉降,称之为絮凝沉淀。

絮凝沉淀工艺随处可见,运用非常广泛。但是大部分时候忽略了絮凝沉淀的重要性,对絮凝沉淀的设计、调试、运行效果都不能足够重视,造成了后续工艺的超负荷运行。

山东大禹通过多年设计、运行经验,总结出了关于絮凝沉淀设计细节注意环节,配套山东大禹发明专利《控制絮凝剂投加量的系统及方法》,充分发挥絮凝沉淀作用,保障后续工艺稳定运行。

②过滤

过滤技术成熟,运用广泛,形式多样,包括V型滤池、多介质过滤器、自清洗过滤器、无阀过滤器等。

3.2 除有机物

①苯酚废水深度处理复合氧化技术

煤化工企业生产废水中含有苯、酚等难氧化、危害高的污染物,该部分污染物是高致癌物质,排入自然界,会严重影响厂区工作人员和周边居民的身体健康。

针对苯及其衍生物,山东大禹经过大量研究与实验,对臭氧氧化单元进行自身改进,投加适合的催化剂,其特点是促使臭氧分解产生比臭氧活性更高且几乎无选择性的各类自由基(主要是羟基自由基)。由羟基自由基降解水中难以被臭氧直接氧化的有机物,从而彻底去除水中的TOC和COD。在液体和固体催化剂的联合作用下,臭氧可以将废水中含有的难以被普通强氧化剂氧化的苯环类有机物氧化成小分子无机物,同时这些小分子物质可以通过下面的絮凝沉淀去除。

②生化处理技术

污水生物处理是微生物在酶的催化作用下,利用微生物的新陈代谢功能,对污水中的污染物质进行分解和转化。

生化处理主要去除污水中有机物和营养物质,将有机污染物分解、转化为无害物质,直至二氧化碳和水,使污染物无害化。

山东大禹对生化工艺中序批示活性污泥法有深入研究及广泛运用,序批示活性污泥法及其衍生工艺不易产生污泥膨胀。特别是在污水进入生化处理装置期间,维持在厌氧状态下,是的SVI(污泥指数)降低,而且还能节减曝气的动力费用;处理构筑物的构成简单,设备费、运行管理费也较连续式为小;大多数情况下,不需要流量调节槽;曝气槽容积较连续式也可以缩小;如操作得当,可得出比连续式为好的处理水质。同时可以实现单槽生物脱氮、除磷的目的。因此,序批示活性污泥法及其衍生工艺更适用于煤化工企业污水处理。

3.3 脱盐

① 软化技术

软化技术是适用于循环冷却水及其他高硬度废水,通过软化技术去除水体中钙、镁、碳酸根等临时硬度,提高水循环使用率,达到节水减排的目的。

山东大禹经过大量实验与实际工程经验总结出了一套有针对性的除硬工艺,通过水质情况,适量投加碱(钙),去除水体中暂时硬度,提高水循环利用率,该技术运用于循环冷却水处理和中水回用预处理工艺效果显著。

②双膜法技术

双膜法技术,即超滤与反渗透技术结合运用。双膜法技术运用广泛,设计成熟,但是在运行过程中,特别是中水回用系统双膜法运用过程中,问题诸多,很难做到稳定运行。

山东大禹通过多年的运行经验,发现双膜法工艺出现问题的原因并非双膜法本身设计有问题,而是预处理系统设计问题与运行管理问题导致双膜法工艺无法稳定运行。因此,在双膜法技术运用过程中,必须设计完善的预处理工艺,必须配套完善的运行管理办法,方可保证双膜法工艺稳定运行。

③蒸发结晶技术

蒸发结晶技术是工业水零排放最终环节,也是最重要环节。但是增发结晶设备成本高,运行成本高,导致其运用受到局限。

山东大禹针对化工企业、电厂等余热丰富的企业,进行全面水平衡调查,合理设计,充分利用余热能源、合理设计增发结晶处理水量,做到合理利用余热能源,降低处理成本,提高经济效益。

提高人员日常运行管理水平与专业化水处理公司合作,才能保证中水回用系统运行稳定、产水量高、产水水质好

中水回用应做到分质处理、分质供水,充分发挥各处理单元功效,杜绝不合格水供应,同时杜绝高质水浪费。

结论

 

企业只有坚持十二字方针 “源头减排、串级利用、中水回用”,才能实现“水系统近零排放”,达到保证水质、水量,保证顺利生产,保证设备长周期稳定运行的最终目的。必须做到三步走,具体如下:

首先对企业进行水平衡测试,利用“两平衡”水质平衡、水量平衡的理念,从系统设计、整体优化用水系统。

采用新技术、新工艺:源头减排:“非自然pH水质稳定运行技术”,“大禹141”节水运行工艺;串级利用:“水平衡”水质平衡和水量平衡;中水回用:大禹特色技术之含苯酚废水深度处理复合氧化技术,大禹特色技术之矿井水、焦化废水深度处理成套工艺技术。

专业化运营管理:与专业化水处理服务公司联合,做到精细化管理。

源头减排、串级利用、中水回用,实现“水系统近零排放”,节约水资源,提高水资源利用率,减少污染物排放,既可以响应国家号召,符合国家政策与导向,节能环保,亦可以降低产品耗水量,降低产品生产成本,凸显经济效益(若不进行中水回用,需要开采一次水资源,吨水成本最低1.5元、污水处理,吨水处理成本最低1.5元,排污亦需要付费,吨水成本约1-2元,中水回用吨水成本约4-4.5元,含所有运行费用和折旧费用),提高产品市场竞争力。

公司业绩