李光明工业过程水质控制与水回用的理念和技术

工业过程水质控制与水回用的理念和技术Principlesandtechnologiesinwaterqualitycontrolandwaterrecycleinindustrialprocess李光明环境科学与工程学院2018.03.30·南京第三届全国精细化工废水、废气处理新技术及新成果、新装备应用推广会暨国际废水、废气处理技术交流年会50min100011001200130014001500199619982000200220042006200820102012201420162018工业用水总量（亿m3）年份2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术2工业用水占了人类水资源消耗的20%；全世界每年倾倒入江河湖海中的有毒物质达到上千万吨，全球约十分之一的河流受到不同程度的污染。工业用水总量2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术3年份/Year项目/Items200520062007废水/Wastewater/Gt/yr总量/Sum52.4553.6855.67工业排放/Industrialeffluent24.3124.0224.65生活污水/Domesticsewage28.1429.6631.02COD/Mt/yr总量/Sum14.1414.2813.81工业排放/Industrialeffluent5.555.424.95生活污水/Domesticsewage8.598.868.86氨氮/Ammonianitrogen/Mt/yr总量/Sum1.501.411.32工业排放/Industrialeffluent0.530.430.34生活污水/Domesticsewage0.970.990.98工业发展对水环境的影响2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术4工业化的水污染风险产业污染物钢铁行业生化耗氧量、化学耗氧量、油类、金属、酸类、呋喃、氰化物有色金属行业氟、悬浮固体石油化工行业生化耗氧量、化学耗氧量、矿物油、呋喃、铬化学品行业化学耗氧量、有机化学品、重金属、悬浮固体、氰化物纺织和皮革行业生化耗氧量、固体、硫化物、铬造纸行业生化耗氧量、化学耗氧量、固体、有机氯化物微电子行业化学耗氧量、有机化学品采矿行业悬浮固体、金属、酸、盐悬浮固体、有机物、重金属、合成化学品、酸性废水2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术5主要内容工业过程的水污染问题工业过程的水处理技术用排水的网络与水回用2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术62018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术7太湖太湖盐城福建兰州练江工业过程水污染2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术8水污染事件20072009201020142015太湖水污染事件太湖水富营养化，引发蓝藻暴发，影响了自来水水源水质。市民纷纷抢购纯净水。江苏盐城水污染事件盐城市标新化工厂趁大雨天偷排了30吨化工废水，自来水水源受到酚类化合物污染，盐城市大面积断水近67小时，20万市民生活受到影响。紫金矿业铜酸水渗漏事故福建紫金山铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏，9100立方米的污水顺着排洪涵洞流入汀江。并隐瞒9天才进行公告，并因应急处置不力，导致7月16日再次发生污水渗透。兰州自来水苯超标事件兰州自来水苯超标系兰州石化管道泄漏所致。出厂水苯含量、自流沟苯含量均远超出国家限值的10微克/升。广东练江水污染事件经济高速发展，练江水质急剧下降为劣V类且主要污染指标呈加重趋势，成为全国污染最重的河流之一，两岸居民也因此饱受其苦。嘉陵江广元段铊污染事件2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术9汉锌铜矿违法加工多膛炉烟灰原料,违法排放生产废水导致广元市西湾水厂饮用水水源地水质铊浓度超标4.6倍。市民生活受阻，生活用水只能靠送水车供给。2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术10工业过程的水处理技术2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术11一般的工业废水处理2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术122018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术13膜分离技术进水出水浓水2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术14生物处理的工艺技术选择2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术15废水的生物处理方法2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术162018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术17难降解废水的处理石化行业高浓度难降解有机废水（COD……10-100g/L）解决方案：湿式氧化、超临界氧化关键：OH使C-C键发生断裂，使反应产物矿化或易于生物降解问题：高温高压环境对设备的苛刻要求湿式氧化均相催化湿式氧化非均相催化湿式氧化催化剂二次污染问题催化剂的开发反应器的开发1950年代，Zimmermann提出并实现工业化2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术18典型的湿式氧化工艺2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术19进一步的思考与实践高浓度有机废水的资源化高浓度难降解有机废水催化湿式氧化或超临界水氧化消除毒性降解COD促进生物降解问题？有机物CO2+H2O乙酸、小分子酸困难容易能否控制反应条件将有机物转化成乙酸？2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术20水处理的思考水处理通过物理、化学、生物的手段，去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程物质分离几何尺寸……格栅、过滤分子间作用……膜分离密度……沉淀界面作用……气浮界面作用……吸附物质转化生物作用……生物、微生物灭活，生物的酶作用化学反应……氧化、还原、络合等ABABCCA物质的分离耗能的过程2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术21ABAB(lnln)(lnln)ABABABABAABBnnWRTnnnnnnnRTxxxx关键是如何提高效率？清洁生产的想法与实践2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术22活性艳蓝KN-R清洁生产工艺生产工艺改进后酸的用量：10摩尔比→1.15摩尔比，降低88.5%碱的用量：10摩尔比→1.15摩尔比，降低88.5%COD：100g/L→2.8g/L，削减95%以上试生产成本：溴氨酸投料的得量600kg/kmol→727kg/kmol，单就得量的提高，生产成本就下降了21%以上活性艳蓝KN-R的生产工艺水资源综合利用2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术23大型钢厂/Sealenterprises水资源/Freshwater生产工艺/Technologies循环利用/recycle废水综合回用Integratedutilizationofwastewater排放/Effluent钢铁企业的水资源综合利用2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术24围厂河Surroundriver分质回用ReclaimedwaterⅤ类水质、部分指标劣Ⅴ类WaterqualitiesinV达到工业用水水质标准Waterqualitiesgetstandardforindustrialusage人工湿地处理Artificialwetlandtreatment水质提高一个等级（Ⅳ类）WaterqualitiesinIV2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术25用排水的网络与水回用2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术26传统的工业园区/企业水资源利用方式新鲜水消耗量大，污水处理负荷高、排放量大水资源工艺用水冷却用水锅炉用水换热用水洗涤用水生活用水绿化用水清洁用水……排放污水处理水资源开发利用控制-我国水资源总量28000亿立方米，其中可利用量8140亿立方米；-2030年控制全国用水总量在7000亿立方米。用水效率控制-2017年，万元国内生产总值用水量78立方米，万元工业增加值用水量49立方米；-到2030年，万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量分别降低到70立方米、40立方米水功能区限制纳污-主要污染物入河湖总量控制在水功能区纳污范围之内-2018年1月1日正式实施的《环境保护税法》，规定水污染物的税额幅度为每污染当量1.4元至14元。最严格水资源管理制度2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术272018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术28水资源工艺用水冷却用水锅炉用水换热用水洗涤用水生活用水绿化用水清洁用水……排放污水处理减少排放减少用量水回用是关键减少新鲜水消耗，降低污水处理负荷、减少排放2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术29节水减排的技术途径工艺节水使生产主要过程中少用水或不用水使生产洗涤过程中少用水用排水系统集成：水循环利用，从系统着眼，按质用水，一水多用循环冷却水废水直接利用废水再生利用废水再生循环利用提高冷却效率，改直接冷却为间接冷却采用非水冷却，免用了冷却水利用人工冷源或海水作冷却介质，减少地下水或淡水用量合理利用冷却水2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术30工业园区系统和过程节水尺度新鲜水排放水工业园区工厂企业生产单元水量水质焦点途径回用关键网络2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术31新鲜水用水系统污水再生处理系统废水排放废水直接利用污水处理系统废水再生利用新鲜水用水单元1用水单元2废水用水单元3新鲜水用水单元1用水单元2污水再生处理系统用水单元3废水目标水系统新鲜水用量最小，或废水排放量最小关键用排水系统的合理性和水回用潜力原理过程系统工程方法数学规划2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术32某石化企业2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术33絮凝澄清装置纯水装置循环水装置生产装置离子交换装置生产装置热力除氧器除氧装置中压锅炉生产装置生产装置除氧装置生产装置江水净化江水纯水软化水除氧水除氧水除氧水炼油事业部供水系统2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术34装置名称硫质量负荷（kg/h）硫极限入口浓度(ppm)COD质量负荷（kg/h）COD入口极限浓度(ppm)极限流量(t/h)3#蒸馏装置2205050025延迟焦化装置12.2510083.02658.893.62#加氢装置0.21203507连续重整装置410020521.332.113#加氢装置0.212035071#催化裂化装置50100050100012.52#催化裂化装置127.51000127.5100031.881#硫磺装置110011001.111#气体脱硫装置0.252063.75648.563.132#硫磺装置110011001.113＃催化装置114.151000114.15100028.54润滑油加氢装置12620001983145.768.13加氢裂化装置9002000900200018.75生产单元的水量、水质情况2018/3/30工业过程水质控制与水回用的理念和技术35装置名称油质量负荷（kg/h）油极限入口浓度(ppm)COD质量负荷（kg/h）COD入口极限浓度(ppm)极限流量(t/h)3#蒸馏装置10505025066.67延迟焦化装置4501620026.672#加氢装置0.25102510006.25连续重整装置0.7502.1150143#加氢装置0.01200.95000.0332#催化裂化装置0.951009.510002.381#气体分馏装置0.255012.5250051#气体脱硫装置0.081010.4913552烷基化装置0.05100.51001.252#产品精制装置0.410401000102#硫磺装置0.14102.82003.52#气体分馏装置0.058502.925001.163＃催化装置11001010002.5