工业循环水处理方案

目录23工业循环水处理的难题45工业循环水的未来16工业循环水的主要处理方法和不足HL工业循环水处理系统的技术原理HL工业循环水处理系统的技术经济指标HL工业循环水处理系统的应用实例1.0工业循环水的未来我国是水资源严重缺乏的国家，人均占有量只有世界的1/4，是世界上主要缺水国之一。一方面闹水荒，另一方面水的浪费现象严重。国内加工吨油的耗水量是国外的近5倍，其它工业产品的耗水量均比国外高出数倍。我国工业水重复利用率低，一般只有30%，德国高达64%，日本为60%。在输水、耗水和水重复利用等方面，我国与国外相比差距很大。随着人口的增长和经济的快速发展，水资源紧缺日趋严重，对今后的可持续发展构成了极大的威胁。到2030年中国工业用水将从每年520亿m3，增加到2690亿m3，水不仅影响工业的发展，必将成为制约国家和企业经济发展的主要因素。而工业用水中60%左右是工业循环水，在石化行业甚至达到80%以上。其中大部分是开式循环冷却水，包括间开式和直开式。敞开式循环冷却水在循环使用过程中，由于水温升高、水的蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩、冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，会产生比直流水系统更为严重的沉积物附着、设备腐蚀和微生物滋生以及由此引起的粘泥污垢堵塞管路等问题，威胁工厂长周期、安全、稳定运行，甚至造成严重的经济损失。我国工业循环冷却水处理技术是在70年代中期，在引进、消化国外先进的基础上起步发展起来的，到80年代中期的十几年间发展迅速，在药剂和运行技术的开发方面成效显著，大大缩短了与外国的差距。但由于新型药剂开发迅速缓慢，试验、分析、检测手段比较落后，药剂配方改进受到限制，药剂、技术、管理之间的脱节致使浓缩倍数普遍偏低，影响了节水效果和运行成本，也不利于环境保护。减缓循环水对设备的腐蚀和结垢，降低新鲜水耗量，提高换热效率，延长水冷却器使用寿命，显著提高浓缩倍数至5-10这已成为循环水系统降低生产成本、保护水资源最有效途径。随着国家节能、节水政策的推进，找出一条技术可行、经济实用的技术路线，有效解决循环水系统的腐蚀与结垢问题，显著提高循环水浓缩倍数的新技术、新设备是必由之路，也是改变目前拉闸限电式节能的最佳办法。2.0工业水处理的难题™在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（≤1.16W/(m.K)），钢材一般为（45W/(m.K)）。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。™循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；有害离子（Cl-和SO42-）引起的腐蚀；微生物（厌氧菌、铁细菌）引起的腐蚀等。设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体；或冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。™在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。粘泥附着会引起腐蚀，冷却水流量减少，进而降低冷却效率；严重时会堵死管道，迫使停产清洗。A.水垢A.水垢C.藻类及生物菌泥C.藻类及生物菌泥B.腐蚀B.腐蚀D.提高浓缩倍数D.提高浓缩倍数3.0工业循环水的主要处理方法和不足项目高压静电法膜处理法阴极保护处理方法它的核心部分是静电水处理器（又称静电水垢控制器、静电除垢器、静电水发生器）。静电水处理器由两部分组成：高压直流电源（供给高电压）和水处理器（水通过其腔体，经受静电场处理后再进入用水设备）。优点：既可防垢除垢，又可杀菌灭藻；体积小；效果好；功耗小，节能；设备经久耐用。膜技术是最近30年来发展起来的一种高新技术，是当今水处理研究中最活跃的领域之一。膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的总称。冷却水系统中常用的膜法水处理主要有：微滤、超滤、反渗透（RO）和纳滤（NF）。阴极保护是借助于直流电流从被保护金属周围的电解质（例如冷却水）中流入该金属，使该金属的电位负移到指定的保护电位范围内，从而使该金属免于腐蚀的一种金属保护方法。冷却水系统中的阴极保护方法可以分为二大类：第一类是通过外加电流来实现的阴极保护，被称为外加电流阴极保护；第二类是通过与牺牲阳极（镁合金阳极、锌合金阳极、铝合金阳极等）偶联来实现的阴极保护被称为牺牲阳极阴极保护缺点缺点：对金属腐蚀没有明显的抑制作用；对污垢的沉积也没有抑制作用。回水率底，纯水固定投资大，运行成本过高，只适用于封闭式循环冷却水。设备成本高，无法解决结垢和菌泥沉积的问题™物理防腐阻垢方法3.0工业循环水的主要处理方法和不足™化学防腐阻垢方法项目离子交换软化法石灰软化法加酸调pH值碱性冷却水处理通入CO2法药剂法处理方法利用钠型阳离子交换树脂上的钠离子与补充水中的钙离子进行离子交换，结果是水中的钙离子与树脂结合，而树脂上的钠离子和氯离子则进入水中。石灰与水反应生成消石灰[Ca(OH)2]它与水中碳酸氢钙反应，生成碳酸钙沉淀，从而除去水中的Ca(HCO3)2。加酸调pH值的碱性冷却水处理方案是用硫酸调整循环水的pH值，并控制pH值在7.5～8.3的范围内，降低了冷却水的碱度，从而可以使超高硬度的水质在高浓缩倍数下运行。在曝气的条件下，水中的碳酸氢钙将分解生成碳酸钙垢、CO2和水。主要加入阻垢剂、防腐剂、杀菌剂，也是目前工业循环水的主要处理方法。缺点腐蚀严重，浓缩比低，耗水量大，污染环境。只适用于硬度过高（一般超过1000mg/L时使用），且无防腐效果。浓度把控要求高，且不环保当水进入冷却塔进行曝气时，水中的HCO3-将放出CO2，生成CaCO3沉淀，水的结垢倾向又将恢复，因此本法现在使用不多。结垢和腐蚀比较普遍。浓缩倍数一般在2-3之间。换热器结垢和腐蚀。出现堵塞换热器。换热器腐蚀加快，存在点蚀穿孔现象。从近几年循环水水质化验结果看，其浓缩倍数一般在2.0倍左右运行，造成系统补水量较大。负电极正电极纳米微电场粒子间形成的电场水分子OH负离子H氢素4.0.HL工业循环水处理系统技术原理天然宝石：碧玺特性：微电场原理:以纳米电气石粉为原料，按照科学的配方将其与其它几种功能材料和辅助材料进行混配、混炼，然后进行纳米加工，使其处于被激活状态，这样它们就形成了无数个微电极，在其周围形成了微电场，当将其加工至纳米级时，其能级成百倍提高，每个微电极正负极间的电位差相当大。可将水分子团之间的分子键打开，微电解成还原性活泼氢素和氢氧根离子。AA.除垢A.除垢4.0.HL工业循环水处理系统技术原理™由于微电解的作用负离子转化为氢氧根与钙镁离子发生如下化学反应：™Ca++2OH-=Ca(OH)2™Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3↓+2H2O™Ca(OH)2+Mg(HCO3)2=2CaCO3↓+MgCO3+2H2O™MgCO3+Ca(OH)2=2CaCO3↓+Mg(OH)2↓™达到降低水体中钙镁离子的作用，对于未清除的钙镁离子，则在这些微电场作用下，改变固体物和悬浮物的晶格结构，使其由紧密、坚固的结构(如方解石)变为疏松结构(如文石)，故而在已结垢系统，可使旧垢疏松后剥落，起到除垢作用；而在洁净系统中，可起到防垢的作用。（1）H（氢素）：大幅度降低水体的氧化还原电位ORP，氢素有效和氧气与有效氯（漂白粉）反应。（2）pH值=8.5-9.5之间，当大于9时，形成致密的黑色四氧化三铁，不再被腐蚀。碳酸钙沉积离子来不及按照晶格顺序规则排列，而是生成悬浮的水渣，因此可以通过精滤或排污达到防垢目的。4.0.HL工业循环水处理系统技术原理B.防腐蚀B.防腐蚀ƒ高pH值水中的异养菌和硫酸盐还原菌抑菌试验结果显示，随pH值升高和作用时间的延长，对异养菌和硫酸盐还原菌的抑制和杀灭作用越强。当pH=11，作用时间为48h时，对异养菌的杀菌率为92.7%;高pH对硫酸盐还原菌具有更好的杀菌效果，当pH=9，作用时间为4h时，对硫酸盐还原菌的杀菌率达到99.2%。ƒ加入了特殊的长效杀菌剂，由于使用复合剂的原因，其阻碍杀菌要素（DNA合成阻碍蛋白质合成阻碍、SH基阻碍、氧阻碍等等）在多个方面。ƒ纳米级微电场对益生菌和藻类具有一定的杀灭作用。ƒ系统自带的精滤系统，可显著降低水体的浊度和污泥。C.杀菌和去除生物污泥C.杀菌和去除生物污泥4.0.HL工业循环水处理系统技术原理ƒ由于清除了大部分钙镁离子(60%左右)，剩余的钙镁离子形成疏松的文石浮渣，运行过程中基本不会结垢；同时形成较高的pH体系，耐氯离子强，可显著提高浓缩倍数，一般可到10以上，具有显著的节水效能。在浓缩倍数1.5～10.0的条件下，通过对循环冷却水量为10000m³/h计算得出下表。ƒ计算条件：气温40℃，k值选用0.0016/℃。D.浓缩倍数D.浓缩倍数4.0.HL工业循环水处理系统技术原理不同浓缩倍数系统的补充水量与排污水量1.52.03.04.05.06.07.010.0循环冷却水量R（m³/h）1000010000100001000010000100001000010000水温差△t（℃）1010101010101010排污水量B（m³/h）3201608053.34032.026.717.8补充水量M（m³/h）480320240213.3200192186.7177.8排污水量占循环冷却水量百分比（％）3.201.600.800.530.400.320.270.18补水量占循环冷却水量百分比（％）4.803.202.402.132.001.921.871.78计算项目浓缩倍数4.0.HL工业循环水处理系统技术原理™由上表可以看出，循环冷却水经过处理后，如果浓缩倍数从3倍提高到5倍，按上表的计算结果，节水效果能提高0.4个百分点，折合全国节水量可达176亿m³之多，这是一个非常可观的数量。面对有限的水资源和经济建设可持续发展的需要，本项目产品的成功实施，可以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。实现低碳环保、节能减排、循环利用的目的，有利于推动低碳经济的发展。4.0.HL工业循环水处理系统技术原理5.0HL工业循环水处理经济指标1、运行过程中不添加阻垢剂和防腐剂，视情况添加杀藻剂。2、可使腐蚀效率降低90%。3、可节省电能10%（基本不结垢），节水15%。4、可提高浓缩倍数至10以上，显著节水，减少污水排放50%。5、可长效降低水中的钙镁离子及其他有害离子。6、耐污性强，自洁能力良好。7、智能控制，维护简便。5.1产品特点5.0HL工业循环水处理经济指标5.2使用方法本系统由两部分组成，精滤系统和多功能反应罐；采用旁路处理方式，过滤精度1μm，流速不超过1.5m/min。工艺图：1-循环泵2-精密保安过滤器3-反应器多效反应器5.0HL工业循环水处理经济指标5.2使用方法使用安装示意图HL-DX多效循环冷却（冻）水处理系统5.0HL工业循环水处理经济指标5.2使用方法实样图浓缩倍数N计算项目1.52.03.04.05.06.07.010.0循环冷却水量R（m³/h）30003000300030003000300030003000水温差△t（℃）1010101010101010排污水量B（m³/h）96482415.99129.68.015.34补充水量M（m³/h）144967263.996057.656.0153.34排污水量占循环冷却水量百分比（％）3.201.600.800.530.400.320.270.18补水量占循环冷却水量百分比（％）4.803.202.402.132.001.921.871.785.0HL工业循环水处理经济指