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工业循环冷却水处理系统
发布时间:2009/10/17  阅读次数:4847  字体大小: 【】 【】【
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循环水系统中微生物引起的腐蚀、粘泥及其生长的控制方法有:设备选用耐蚀材料;控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标;在防腐涂料中添加杀生剂,抑制微生物的生长;采取在冷却水水池加盖、冷却塔的进风口加装百叶窗等措施,防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理以及颇有前途的噬菌体法等。
臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂,它能阻垢、缓蚀、杀菌、能使冷却水系统在 高浓缩倍数甚至在零排污下运行,从而节水节能,保护水资源;同时,臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。国外应用臭氧进行循环水处理已经取得了成功,而我国在这个领域却是空白。
除上面所列方法之外,目前最有效和最常用的方法则是向循环水中添加杀生剂。杀生剂的种类很多,氧化性杀生剂有:氯、次氯酸盐、氯化异氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等;非氧化性杀生剂有氯酚类、有机锡化物、季铵盐、有机胺类、有机硫化物、铜盐及异噻唑啉铜等。
综上所述,上面介绍的是分类解决循环水系统问题的各种方法,在实际应用中需要根据原水水质、循环水水量及温升、补水水质和价格、使用循环水的换热设备材质和型式以及其他工况条件等实际情况,综合考虑经济效益和环境效益,选择适宜的除垢、防腐、控制微生物的方法结合在一起,制定出经济、实用、可行的循环水处理方案才能实现循环水系统的经济合理运行。但这些传统处理方法,不能从根本上解决盐浓缩引起的各种问题,并且投加各种水处理剂的操作系统复杂、药剂费用高,使循环水的总体浓缩倍数不高、运行管理成本很高。
五、循环冷却水处理新技术
1、技术目标
[1] 降低循环水系统运行费用,提高整体管理水平。
[2] 彻底解决水垢附着、设备腐蚀以及微生物的滋生与粘泥问题。
[3] 大量减少循环水系统排污水量和补充水量,提高浓缩倍数,实现“趋零”排污或少排污,节约水资源。
2、技术关键
设计一整套低费用水处理方案,降低循环水的浊度和总溶解固体,减少系统补水量,提高浓缩倍数,改善整体循环水的状况,降低处理费用,最后实现“趋零”排放和不使用化学药剂。
提高循环水的浓缩倍数,可降低补充水的用量,节约水资源,同时可降低排污水量,从而减少其对环境的污染,进而降低循环水处理成本。为了更好的说明这一问题,假设一循环冷却水系统,循环水量为10000m3/h,冷却塔进出口水温分别为42℃和32℃,风吹损失占循环水量的0.1%,在不同浓缩倍数下该系统的运行参数计算值见下表。
序 号 计算项目 浓度倍数
1.5 2.0 3.0 4.0
1 系统循环水量m3/h 10000
2 蒸发损失水量m3/h 174.4
3 风吹损失水量m3/h 5
4 排污水量m3/h 343.8 169.4 82.2 53.1
5 总排污水量m3/h 348.8 174.4 87.2 58.1
6 补充水量m3/h 523.2 348.8 261.1 232.5
7 排污水量战循环水量的百分比% 3.4 1.7 0.8 0.5
8 补充水量战循环水量的百分比% 5.2 3.5 2.6 2.3
目前我国的循环冷却水浓缩倍数一般为1.5—2.5。
3、技术路线
在电厂中,由于被循环水冷却的介质是低温蒸汽,温度只有50℃左右,一般来说,在循环水系统中不会出现结垢现象,在实际运行中,出现较多的问题是含盐量增多、细菌滋生、灰尘等,只要将循环水排放的浓水进行脱盐处理,生活污水进行生化处理和过滤,再混入部分新鲜水作为循环水的补充水就可以了。我们的技术方案最主要的一条是:循环水浓水经过脱盐处理后,可以全部脱去硬度,含盐量低于新鲜水,浊度小于新鲜水,处理运行费用低于当地的新鲜水价格。生活污水生化处理和过滤后作为循环水补充水的运行费用也低于当地的新鲜水价格,从而在循环水系统中,按我们的方案处理能为企业取得一定的经济效益,而且随着国家对水资源价格和污水排放的控制,经济效益会越来越显著。
由于被冷却的介质品种较多,有的介质温度高达200℃以上,加之循环水在换热系统中流量分配上,不可能设计得十分合理,造成部分换热器循环水温度过高,在换热器内结垢情况严重,系统运行中、后期,往往由于严重结垢而影响换热效果,造成部分产品温度降不下来,影响正常生产。在电力生产中,循环水突出的问题是在部分换热器中结垢严重,另外也存在运行中含盐量增高,细菌滋生及藻类等问题。所以在电厂循环系统,我们的技术路线是:循环水系统的浓水、过滤脱盐后应用,对补充的部分新鲜水也进行脱盐、除硬度后使用,使整个循环水系统浓缩倍数大大提高,并且由于循环水的硬度较低,可大大降低换热器的结垢速率;基本解决了结垢以及提高循环水浓缩倍数这个大问题,保证生产的正常性和长周期运行,其间接效益是很大的,何况在浓水、污水回用方面也有一定的经济效益。
4、技术分析
冷却循环水系统,关键在于流程的可靠性、出水的稳定性以及制水成本。就目前我国冷却循环水系统技术实际情况而言,有多种处理方法可拱选择,包括离子交换、电渗析法、反渗透法、纳滤、超滤和微滤、过滤以及絮凝、氧化等。
离子交换法主要用于去除水中离子化的物质,而生化处理出水COD值相对较高,且大部分为非离子型有机物,污水中的有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很大,一旦结合就很难进行再生,严重影响再生效率和交换能力;另外,树脂抗Cl2、O2等氧化剂氧化性很差,因而不宜采用。
电渗析法以离子交换膜为介质,靠离子的选择透过性来分离水溶液中的某些物质。它是在离子交换技术的基础上发展起来的一项新技术,它去除的也是一些电解质物质,但回用率很低(50-60%)且运行成本很高,因此,电渗析法也不宜采用。
反渗透法是近20年来发展起来的膜技术,现己被广泛地用于水质除盐和污水治理等方面。该法专门用以分离水中的分子态和离子态溶解物质,其实质是向水溶液中施加巨大的压力,使溶剂水透过反渗透膜成为淡水,而溶质被阻留成为浓水,由此可达到两个目的,一是从含盐水中制取淡水;二是浓缩污水中的溶解态污染物质,处理后的水直接重复利用。反渗透装置是以分子扩散膜为介质。以静压差为推动力来分离水溶液中的物质,与电渗析法相比,在经济上具有显著的优越性,电能效率较高、能耗低,相同进水条件下,反渗透法生产一吨淡水的能耗为电渗析法的五分之一至十分之一。
超滤和微滤亦属于压力推动的膜工艺系列,就分离范围而言,它补充了反渗透、纳滤和普通过滤之间的空隙。超过滤是对料液施加一定压力后,高分子物质、胶体、蛋白质、微粒等被半透膜所截留,而溶剂和低分子物质则透过膜。超过滤的分离机理主要是膜表面孔径筛分机理、膜孔阻塞的阻滞机理和膜面以及膜孔对粒子的一次吸附机理。一般来说,超滤操作的跨膜压差为0.2-0.7MPa,远远小于反渗透等膜法装置。但超滤装置不能脱盐,实现不了我们污水深度处理的目的。(分类范围见下图)
20MPa


1.0MPa
0.1Mpa
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100μm
离子范围 大分子范围 微粒 粒子
压力推动的膜工艺分类图(纵:压差△p,横:微粒大小dp)
纳滤技术是近几年来发展起来的膜技术,采用高性能纳滤膜,膜材质为芳香族聚酰胺,可脱除污水中的有机物、盐类,操作压力0.3-1.0MPa。
具体工艺流程如下:
补充水

纳滤系统运行使用数据
分 析项 目 给 水ppm 产水ppm 盐 投过 率 标准化后盐投过率(折算成CIˉ) 脱盐率%
PH 7.14 6.1 NA NA NA
导电度 815 94 0.06 NA 94.3
Ca 107 4.7 0.02 0.28 97.8
Mg 6 0.31 0.03 0.33 97.5
Na 49.3 11.6 0.12 1.49 88.4
Fe 2.6 0.05 0.01 0.12 99.1
SiO2 21.3 2.9 0.07 0.86 93.3
CI 80 12.6 0.08 1.00 92.3
SO4 30 0.8 0.01 0.17 98.7
碱度 290 25 0.04 0.55 95.8
TDS 586.2 58.0 0.05 0.63 95.1
1、经济效益、环境效益和社会效益分析
该系统建设投资费用为1100-1500元/吨水·日,运行费用在0.5-0.8元/吨水之间,节省新鲜水和减少排污水可创造价值为1.5-2.5元/吨水。同时循环水系统总体水质逐步好转,杀菌剂、阻垢剂的用量、设备的清洗和腐蚀折旧费用大大减少,经济效益显著。
由于循环冷却水占工业用水的比例很大,如某些电厂、化工企业的冷却水占总用水量的(90-95%),所以节约循环冷却水的新鲜水用量,可极大地缓解我国水资源短缺的矛盾,减少污水排放,可减轻周边环境的水体污染状况,这对保证环境经济的可持续发展,促进生态环境的良性循环,改善少数地区的人居环境状况有着重要的意义。
1、 技术应用前景
该技术在石油、化工、电力和冶金等循环水用量较大的行业有着广泛的应用前景。对某些石化企业、发电厂、热电厂被冷却介质的温度较高,换热设备结垢现象严重,是束缚和困扰企业生产正常发展的一大障碍,应用此项技术的优势十分明显。
在我国北方大部分地区,用水水源主要是地下水,原水浊度低但含盐量较高,给生活和生产用水都带来很不利的影响。针对使用含盐量较高的地下水的一些工厂企业,若能利用该技术,首先对原水进行脱盐净化,可最大限度地节约水资源,并提高水的利用价值,给企业带来极大的经济效益。
下面以实例来分析该技术的经济效益:
某2×300MW热电厂循环冷却水处理工程设计方案简介
一、 工程概况
某热电厂现有300MW进口亚临界中间再热汽轮发电机组两套,冷却水循环总量为65000 m3/h,设计冷却塔进出口温差为8℃,项目实施前后循环冷却水浓缩倍数分别为2.0和3.5,入塔空气干球温度为35℃,经计算循环水的排污水量为286m3/h。
二、水处理工艺流程
循环水 补水回用

三、工程投资概算
序号 名称 规格、型号 数量 价格:万元 备注
1 提升泵 IS-100-80-125 3台 27.00  
流量:100m3/h
扬程:22m
功率:11kw
2 臭氧装置 CF-3-1000 3台 135山东志伟

3 反渗透处理装置 YF-100 3台 540 集装式 功率:30kw
外形尺寸:
5×2×3m
4 仪器仪表   2套 12  再线检测
5 管道配件   3套 12  
小计       726万元  
6 设计安装调试费   25万元  
7 人员技术培训费   8万元  
8 企业利润     35万元  
9 税金     27万元  
合计       821万元  
四、经济效益分析
1、 水处理直接运行费用
[1]系统能耗:运行功率123kw,电费按0.5元/kwh计,则吨水处理能耗费用为0.21元/吨水;
[2]人工费用:每班一人,四班三运转,设管理人员1名,人均工资计为1000元/月,则吨水处理人工费为0.02元/吨水;水处理直接费用合计为:0.23元/吨水。
2、 水处理间接费用
[1]设备易损件更换费:设备易损件年均更换费用为45万元,则吨水处理折旧费用为0.19元/吨水;
[2]设备维护费:年均维护费按设备总投资的1%计(即7.26万元/年),则设备运行维护费用为0.03元/吨水;
[3]设备折旧费:按设备总投资的4%计(29万元/年),则设备折旧费用为0.12元/吨水;
水处理间接费用合计为:0.34元/吨水。
水处理运行费用总计为:0.57元/吨水。
3、 水回用效益分析
若地方水资源价格为1.5元/吨水,排污费为0.5元/吨水,则回用吨水效益为:1.43元/吨水。年均水处理回用创造利润为350万元,设备投入运行后,2—3年可全部收回成本。
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