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一、技術(shù)背景
我國是一個水資源嚴(yán)重短缺的國家，全國600多個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，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2011年我國廢水排放總量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，使水環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染。水資源的匱乏和嚴(yán)重污染制約著我國經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(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)、借鑒國內(nèi)外先進(jìn)水處理技術(shù)并與十幾年的水處理經(jīng)驗相結(jié)合，經(jīng)過數(shù)百次實驗，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"，可以實現(xiàn)廢水經(jīng)簡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)勢促使污水被降解、消耗，且保證循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備長期運行不結(jié)垢、不腐蝕，實現(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，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)入污水簡處理系統(tǒng)，根據(jù)污水特點選擇投加絮凝劑、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，形成一個水蒸氣揮發(fā)、固液分離的閉環(huán)運行，實現(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
1、處理工藝簡單、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)保要求實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，或達(dá)到工業(yè)循環(huán)水設(shè)計規(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用和新鮮水取水費用。
（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，可以實現(xiàn)生化處理的好氧處理；循環(huán)水系統(tǒng)儲水池保有水量較大，可以實現(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、繁殖，對廢水中的有機(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)行簡單改造或增加小型沉降設(shè)備即可滿足要求，改造簡單易行、費用低。
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)近零排污運行
充分利用循環(huán)水系統(tǒng)自身特點，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)勢互補(bǔ)，可以有效抑制腐蝕性氣體、高濃度離子對金屬的腐蝕。
（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，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)備運行中
四、技術(shù)實現(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，需要配套使用那些藥劑，根據(jù)經(jīng)驗配置數(shù)種近零排污水處理劑。
3、現(xiàn)場取水樣在實驗室模擬進(jìn)行零排污旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕阻垢試驗確定最佳配方，根據(jù)現(xiàn)場循環(huán)水工藝流程開展動態(tài)模擬實驗，驗證所選配方性能。
4、近零排污技術(shù)實施前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)實施時，專業(yè)技術(shù)工程師(1-2人)赴現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試、技術(shù)服務(wù)，直到系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運行。
6、近零排污技術(shù)實施期間，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
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小時向燒杯中補(bǔ)加含有對應(yīng)近零排污緩蝕阻垢劑的試驗用水，使液面保持在原始刻度。試驗金屬材質(zhì)選用20#碳鋼、70銅、304不銹鋼連續(xù)運行47天。
（1）金屬污垢沉積率匯總
注：整個試驗過程中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，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)長期正常運行。
2、動態(tài)模擬實驗
用試驗管放入換熱系統(tǒng)內(nèi)測定其污垢熱阻、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、不銹鋼試片輔助測定金屬的腐蝕速率，從而確定藥劑的阻垢和緩蝕性能。試驗條件：
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 時間：51天零排污運行
實驗結(jié)果：
（1）試驗掛片數(shù)據(jù)
（2）試驗碳鋼管數(shù)據(jù)
由動態(tài)模擬試驗結(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)中高倍濃縮運行，且各項指標(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)行簡單改造，配合化學(xué)穩(wěn)定處理技術(shù)，可以實現(xiàn)污水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污。這項技術(shù)是目前污水處理、水資源節(jié)約最簡單最高效的方法，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代的路徑。
