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一、技術(shù)背景
我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，全國(guó)600多個(gè)城市中有近一半的城市缺水，而且缺水量逐年增加。與此同時(shí)，約有1/3的工業(yè)廢水和4/5的生活污水未經(jīng)處理直接排入江、河、湖、海，據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年我國(guó)廢水排放總量659.2億噸，2012年為684.8億噸，2013年為695.4億噸，2014年為716.2億噸，呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，使水環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染。水資源的匱乏和嚴(yán)重污染制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，污水處理回用成為水處理工作者最急迫的工作。
我公司查閱大量文獻(xiàn)、借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水處理技術(shù)并與十幾年的水處理經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，經(jīng)過數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，深入研究了"污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)近零排污整體解決方案"，可以實(shí)現(xiàn)廢水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后回用于循環(huán)水系統(tǒng)不排污或少排污，利用循環(huán)水系統(tǒng)自身優(yōu)勢(shì)促使污水被降解、消耗，且保證循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行不結(jié)垢、不腐蝕，實(shí)現(xiàn)企業(yè)廢水低成本的近零排污。
二、技術(shù)路線
利用企業(yè)原有的污水簡(jiǎn)處理系統(tǒng)進(jìn)行污水絮凝沉降、生化處理后作為補(bǔ)水補(bǔ)入開式循環(huán)水系統(tǒng)，連續(xù)換熱蒸發(fā)水蒸氣進(jìn)行高濃縮倍數(shù)運(yùn)行（可以達(dá)到10倍或以上），利用特制的水處理藥劑抑制系統(tǒng)的強(qiáng)結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生、粘泥沉積趨勢(shì)，利用開式循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行好氧、厭氧、加熱催化降低COD、BOD、油含量等，利用旁濾設(shè)備、沉降設(shè)備進(jìn)行循環(huán)水懸浮物的控制。循環(huán)水系統(tǒng)適量的排污水又進(jìn)入污水簡(jiǎn)處理系統(tǒng)，根據(jù)污水特點(diǎn)選擇投加絮凝劑、降鈣劑、硫酸根去除劑、PH值調(diào)節(jié)劑等水處理藥劑，上清液補(bǔ)回循環(huán)水系統(tǒng)，沉積物被分離出來，形成一個(gè)水蒸氣揮發(fā)、固液分離的閉環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水系統(tǒng)的近零排污。
注：工業(yè)水是指在原有的水處理工藝中，經(jīng)過生化處理以后的廢水或者是沉淀池出水作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。
三、技術(shù)特點(diǎn)
1、處理工藝簡(jiǎn)單、成本低
（1）焦化廢水、生物制藥廢水、石化廢水、冶金廢水、脫硫廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排污水、生活污水、反滲透濃水等廢水目前為達(dá)到環(huán)保要求實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，或達(dá)到工業(yè)循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范中水回用標(biāo)準(zhǔn)，一般采用絮凝沉降、生化處理、過濾設(shè)施、膜處理、多效蒸發(fā)、結(jié)晶分離等方法進(jìn)行，費(fèi)用數(shù)十元至上百元不等；而采用絮凝沉降、厭氧好氧生化簡(jiǎn)單處理回用循環(huán)水系統(tǒng)只需要不到一元錢，節(jié)省了大量污水深化處理費(fèi)用和新鮮水取水費(fèi)用。
（2）循環(huán)水系統(tǒng)涼水塔處循環(huán)水與空氣充分接觸，氧氣在水中達(dá)到飽和溶解度，可以實(shí)現(xiàn)生化處理的好氧處理；循環(huán)水系統(tǒng)儲(chǔ)水池保有水量較大，可以實(shí)現(xiàn)生化處理的厭氧處理和緩沖稀釋污水沖擊；循環(huán)水系統(tǒng)換熱設(shè)備換熱過程中，可以實(shí)現(xiàn)油脂的皂化反應(yīng)、氧化還原物質(zhì)的催化反應(yīng)；循環(huán)水系統(tǒng)充足的光照、適宜的溫度、豐富的營(yíng)養(yǎng)、厭氧好氧的條件適應(yīng)好氧、厭氧、產(chǎn)氣、產(chǎn)酸、產(chǎn)堿等多種微生物的生長(zhǎng)、繁殖，對(duì)廢水中的有機(jī)物、氨氮、酚、氰等有毒有害物質(zhì)的降解更全面、更充分、更徹底；因此循環(huán)水系統(tǒng)為污水回用循環(huán)水系統(tǒng)提供了優(yōu)越的條件，節(jié)省了大量深化處理費(fèi)用。
（3）為防止循環(huán)水濁度過高而形成污垢，需要進(jìn)行過濾或沉降處理。工業(yè)循環(huán)水設(shè)計(jì)規(guī)范要求間冷開式系統(tǒng)旁濾水量宜為循環(huán)水量的1~5%，對(duì)于多沙塵地區(qū)或空氣灰塵指數(shù)偏高地區(qū)可適當(dāng)提高。污水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污運(yùn)行要求旁濾水量宜為循環(huán)水量的5~10%，因此只需要將現(xiàn)有的旁濾設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單改造或增加小型沉降設(shè)備即可滿足要求，改造簡(jiǎn)單易行、費(fèi)用低。
2、近零排污水處理藥劑可以保證污水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污運(yùn)行
充分利用循環(huán)水系統(tǒng)自身特點(diǎn)，將各種企業(yè)廢水做為補(bǔ)充水再加上近零排污水處理藥劑一起加入循環(huán)水系統(tǒng)。在藥劑的作用下，廢水中的有害物質(zhì)的危害特性得到抑制，從而保證了循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期不結(jié)垢、不腐蝕；在保證循環(huán)水系統(tǒng)不排污或者排污水經(jīng)過沉淀后再回到循環(huán)水系統(tǒng)的處理，就實(shí)現(xiàn)了企業(yè)廢水的零排污。
（1）近零排污緩蝕阻垢劑中含有吸附型緩蝕劑、沉積型緩蝕劑組分，一是迅速吸附在金屬表面形成一端親金屬一端疏水的吸附膜，二是可以鰲合廢水中的重金屬離子形成沉積膜，兩層膜均勻致密優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以有效抑制腐蝕性氣體、高濃度離子對(duì)金屬的腐蝕。
（2）污水在近零排污緩蝕阻垢劑晶格扭曲作用下，無機(jī)鹽達(dá)到過飽和溶解度后析出變成無序蓬松的水渣，與泥沙、腐殖質(zhì)、膠體、菌藻種尸體等一起形成懸浮物分散在水中；污水在近零排污緩蝕阻垢劑分散作用下，能保證數(shù)百的濁度也不會(huì)形成粘泥沉積，且還具有一定的殺菌增效作用。配合循環(huán)水系統(tǒng)旁濾設(shè)備、沉降設(shè)備將循環(huán)水各種離子、懸浮物含量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)污垢不附著沉積。
（3）近零排污緩蝕阻垢劑含有多種不同性質(zhì)的清洗基團(tuán)，對(duì)系統(tǒng)中各種不同性質(zhì)的污物進(jìn)行滲透，消溶、剝離、分散、絡(luò)合及強(qiáng)化絡(luò)合處理，將其溶入水中予以清除，保障設(shè)備表面清潔，露出金屬本體，可以在運(yùn)行中將粘泥、硬垢、銹蝕產(chǎn)物等除去。
（4）近零排污緩蝕預(yù)膜劑由氧化型緩蝕劑、有色金屬保護(hù)劑、分散劑等多種組分組成，在高濁度的循環(huán)水中可以迅速在多種金屬表面形成均勻致密的金屬氧化膜，在高腐蝕性循環(huán)水中有效彌補(bǔ)沉積膜、吸附膜的不足，耐氯離子、硫酸根離子達(dá)到近萬mg/L，保證金屬表面光滑無腐蝕。
（5）換熱設(shè)備水流較慢或存在死角的地方會(huì)形成生物粘泥的沉積而影響換熱效果，近零排污殺菌剝離劑具有廣譜、高效、滲透剝離效果好、分散性強(qiáng)等特點(diǎn)，能迅速穿透生物粘泥附在器壁上的生物膜，利用抑制蛋白質(zhì)合成，使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固死亡，可有效殺滅好氣菌，厭氣菌，真菌，藻類等微生物，降低生物粘泥的附著力，將粘泥剝離分散在水中。
（6）根據(jù)污水和循環(huán)水水質(zhì)，利用旁濾設(shè)備、沉降設(shè)施，可以投加配套的絮凝劑、降鈣劑、硫酸根去除劑、PH調(diào)節(jié)劑等，有選擇性的去除循環(huán)水中懸浮物質(zhì)、離子，調(diào)節(jié)循環(huán)水PH值和堿度，保證循環(huán)水水質(zhì)的穩(wěn)定。
設(shè)備運(yùn)行中
四、技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程
1、首先進(jìn)行客戶生產(chǎn)工藝流程、循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程、污水處理工藝流程調(diào)研，了解生產(chǎn)工藝產(chǎn)生哪些污水，污水簡(jiǎn)單處理可以達(dá)到什么程度，循環(huán)水系統(tǒng)是否需要進(jìn)行簡(jiǎn)單改造。
2、取污水水樣進(jìn)行詳細(xì)分析，判斷污水結(jié)垢腐蝕、菌藻滋生趨勢(shì)，需要配套使用那些藥劑，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)配置數(shù)種近零排污水處理劑。
3、現(xiàn)場(chǎng)取水樣在實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行零排污旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕阻垢試驗(yàn)確定最佳配方，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)水工藝流程開展動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所選配方性能。
4、近零排污技術(shù)實(shí)施前15天，向廠方提供詳細(xì)的技術(shù)方案和工藝操作規(guī)程，并進(jìn)行技術(shù)交流和技術(shù)培訓(xùn)。
5、近零排污技術(shù)實(shí)施時(shí)，專業(yè)技術(shù)工程師(1-2人)赴現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試、技術(shù)服務(wù)，直到系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。
6、近零排污技術(shù)實(shí)施期間，每月最少1-2技術(shù)服務(wù)，了解生產(chǎn)、工藝及水處理等方面出現(xiàn)的問題，并隨時(shí)采取相應(yīng)的措施優(yōu)化技術(shù)方案。
五、技術(shù)適合系統(tǒng)和需要配套設(shè)施
1、循環(huán)水濁度高于100NTU只能適用于管式換熱器設(shè)備，且水流速≥1.0m/s。
2、近零排污循環(huán)水系統(tǒng)需要安裝旁濾器，旁濾器安裝在進(jìn)換熱器或出換熱器的水管上，濾料建議為石英砂或多介質(zhì)，過濾量建議為循環(huán)水量的5-10%，旁濾器過濾水的質(zhì)量為濁度＜20NTU。
3、近零排污循環(huán)水系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)水懸浮物含量、含鹽量進(jìn)行少量排污，排污水建議經(jīng)過生化處理、絮凝沉降處理后上清液補(bǔ)回循環(huán)水系統(tǒng)。
六、技術(shù)案例
1、取某焦化廠廢水，具體分析結(jié)果如下：
2、旋轉(zhuǎn)掛片試驗(yàn)
在溫度45℃條件下，近零排污緩蝕阻垢劑不同濃度加到廢水中，轉(zhuǎn)速調(diào)至80r/min，燒杯不加蓋自然蒸發(fā)，每隔1-2小時(shí)向燒杯中補(bǔ)加含有對(duì)應(yīng)近零排污緩蝕阻垢劑的試驗(yàn)用水，使液面保持在原始刻度。試驗(yàn)金屬材質(zhì)選用20#碳鋼、70銅、304不銹鋼連續(xù)運(yùn)行47天。
（1）金屬污垢沉積率匯總
注：整個(gè)試驗(yàn)過程中70銅、304不銹鋼試片沒有污垢附著。
（2）金屬腐蝕速率匯總
結(jié)論：根據(jù)以上試驗(yàn)，藥劑加藥量600mg/L效果最好，可以滿足廢水回用于循環(huán)水系統(tǒng)長(zhǎng)期正常運(yùn)行。
2、動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)
用試驗(yàn)管放入換熱系統(tǒng)內(nèi)測(cè)定其污垢熱阻、污垢沉積率和腐蝕速率，再在進(jìn)口和出口分別放入碳鋼、銅、不銹鋼試片輔助測(cè)定金屬的腐蝕速率，從而確定藥劑的阻垢和緩蝕性能。試驗(yàn)條件：
循環(huán)水量：180L/h 保有水量：80L 蒸汽溫度：99±1oC 流速：1m/s
進(jìn)口水溫：30±2 oC 加藥濃度：600mg/L 時(shí)間：51天零排污運(yùn)行
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
（1）試驗(yàn)掛片數(shù)據(jù)
（2）試驗(yàn)碳鋼管數(shù)據(jù)
由動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)添加近零排污緩蝕阻垢劑600mg/L，可使廢水在循環(huán)水系統(tǒng)中高倍濃縮運(yùn)行，且各項(xiàng)指標(biāo)均（如腐蝕率、污垢熱阻值、粘附速率）優(yōu)于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB50050-2007》的要求。
七、技術(shù)展望
利用循環(huán)水系統(tǒng)本身設(shè)施進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，配合化學(xué)穩(wěn)定處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)污水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污。這項(xiàng)技術(shù)是目前污水處理、水資源節(jié)約最簡(jiǎn)單最高效的方法，是根治污水排放最有效的措施，為污水處理、水資源的綜合利用提供了一條劃時(shí)代的路徑。
