硅酸。由于聚合物對硅酸有很好的絡(luò)合作用,能有效清除硅酸,所以不定硅酸的指標。
游離氯。采用非磷聚合物不需要用殺菌滅藻劑(包括氯),故無須制定此指標。
石油類:<10?mg/l。聚合物能使水體中油類聚集,只要設(shè)計好集油池,油類會自動上浮與循環(huán)水分離。化肥廠合成系統(tǒng)均有不同程度漏油情況,做好集油池,不影響聚合物的使用效果。
監(jiān)測、控制和化驗。增加氯離子(CL–),減去鉀離子、游離氯。
5、濃縮倍數(shù)?,?根據(jù)循環(huán)水中氯離子(以CLˉ計)的量而定。
濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水處理上常用的術(shù)語。濃縮倍數(shù)受補充水質(zhì)和循環(huán)冷卻水質(zhì)標準制約。由于我國大部分水處理采用的是磷系(含聚磷)配方。因而,濃縮倍數(shù)實際上成了循環(huán)水運行中一項重要的硬指標。由于有機磷藥劑存在水解的問題,它與鈣鎂離子的絡(luò)合狀態(tài)隨時存在于動態(tài)變化之中。循環(huán)水濃縮過程中,這種絡(luò)合平衡指數(shù)不斷被打破,水的PH值升高,堿度增加,就會出現(xiàn)有磷酸鈣垢或含磷、鋅污垢的問題。解決這一問題上的出路,就是要不斷排放一部分循環(huán)水,并補充新鮮水和藥劑。實現(xiàn)這一過程的關(guān)鍵措施就是控制水的濃縮倍數(shù)。
濃縮倍數(shù)事實上是控制了磷系藥劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的停留時間。但排放的一部分廢水,也必然含有尚未失去功能的有效藥劑。這些含磷廢水不僅浪費大量的水資源,而且對環(huán)境有害,是水域富營養(yǎng)化,赤潮頻發(fā)的重要因素??紤]到我國大部分采用的都是磷系水處理,所以,過去水處理規(guī)范沒有規(guī)定排放水中的含磷限制指標。
濃縮倍數(shù)的概念是被磷系水處理技術(shù)借用的。目前采用磷系水處理,循環(huán)水濃縮倍數(shù)一般在3左右,那么這個3是怎么確定的呢?以前是測定水中的CL–,后來又提出測K+。即以補充水中CL–或K+含量濃縮數(shù)值不超過三倍,作為控制循環(huán)水運行標準。所以補充水和排放水就以這個指標為控制標準。
這種控制濃縮倍數(shù)的方法,雖然有效控制了磷系藥劑在循環(huán)水中停留的時間,不會超過其水解失效的時間(一般不超過50小時),可解決磷酸鈣垢和污垢問題,循環(huán)水不斷“吐故納新”,循環(huán)水中有機磷濃度保持在3-5ppm甚至更高,保持清澈透明,但其帶來的環(huán)境污染和浪費水資源問題,一般工廠很少考慮。
濃縮倍數(shù)概念的不合理使用,導致了水資源的浪費,成本增加。例如電廠,就將循環(huán)冷卻水排放水用于沖灰,看似綜合利用,實為浪費,因為這種排水含有大量磷系藥劑,價格昂貴。
磷系水處理的濃縮倍數(shù)使用不合理,還可以舉例說明,假如某循環(huán)水補充水CL–含量為30mg/l,系統(tǒng)中有銅設(shè)備,水中CL–在300mg/l以下不會有腐蝕危險,則其循環(huán)水濃縮倍數(shù)應控制不超過300mg/l。照此計算,濃縮倍數(shù)則可達到近十倍。但磷系水處理的濃縮倍數(shù)以3倍為標準,控制循環(huán)水中的CL–或K+只要保持在90mg/l以下就合乎運行要求,實際上完全是為了控制藥劑停留時間,防止有機磷水解。從節(jié)水和環(huán)保的角度來講是不合理的,從控制技術(shù)上講也是不科學的。
6、冷卻水閉路循環(huán)盡量不排放。
環(huán)保節(jié)水型水處理藥劑可在系統(tǒng)中較長時間停留,因而應設(shè)計足夠的系統(tǒng)容水池,水池容量應大于設(shè)備和管道的總?cè)菟浚?集水池應設(shè)置一定容積的積存污物和淤泥之處,便于污物沉積,并設(shè)置便于清除淤泥的設(shè)施。集水池出口處和循環(huán)水泵吸水井應設(shè)計攔截雜物的攔物網(wǎng)。
節(jié)水環(huán)保型水處理技術(shù),以LHE聚合物為例,該技術(shù)為堿性運行,是通過加藥使水中所有結(jié)垢離子轉(zhuǎn)化成帶有同性電荷的非離子化微粒,這種微粒在一定流速水中互相排斥而隨水流動,在換熱面上難以形成有序排列的結(jié)晶硬垢,在集水池或中靠重力團聚作用而沉淀下來,水可以自凈化重復使用。在補充水、濃縮倍數(shù)、水質(zhì)濁度、污垢熱阻、菌藻處理等方面與磷系配方存在明顯差異。所以在設(shè)計時應充分考慮新技術(shù)的特點。
密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的管道底點處應設(shè)置一定容積的積污罐或,便于污物沉積和排出。管道高處應設(shè)排氣閥。
在冶金、電力、內(nèi)燃機、石油、化工等均有一些密閉系統(tǒng)循環(huán)冷卻水,一般均要求補充軟化水并加。但軟化水帶來的樹脂含高濃度氯離子廢水排放,這些水腐蝕性強,難以回收利用。不利于節(jié)約用水和保護環(huán)境。
在密閉系統(tǒng)中用自來水加LHE聚合物,設(shè)備不結(jié)垢,無需清洗,為節(jié)水環(huán)保提供了可借鑒經(jīng)驗。其經(jīng)驗的主要特點,是加大流速和流量,并設(shè)置相應的分離污垢的設(shè)備,及時將沉積物分離出循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
7、菌藻微生物問題。
節(jié)水環(huán)保型水處理無需專門的菌藻處理,不加任何殺菌滅藻劑。但并不是說水系統(tǒng)中沒有任何微生物。實際上是控制微生物的量不能危害循環(huán)冷卻水的正常運行,為循環(huán)水補充水提供了更寬松的條件,尤其是為污水凈化回用于循環(huán)水有重要意義。
污水凈化回用于循環(huán)冷卻水,是節(jié)約用水,保護環(huán)境,降低運行成本的重要途徑。一般污水處理均有硬性指標,例如BOD、COD、酚類等,必須達到一定指標方可“達標排放”或回用。例如有專門的“中水標準”和“雜用水標準”。
在使用聚合物,例如使用LHE聚合物處理化肥廠造氣冷卻水時發(fā)現(xiàn),閉路運行中,水中的BOD、COD、酚類、氰化物等,不影響運行,而且呈下降趨勢。分析其降低的原因,一是藥劑催化使其降解;二是在內(nèi)與大量空氣接觸而氧化降解。三是填料上的水流,流速很低,有附著少量微生物的可能,這些微生物使水中的有害物質(zhì)得到“生化處理”。如果加了殺菌劑,就難以有這些效果。但水系統(tǒng)中的其它部位水流速度大部分在1.5m/s以上,微生物很難附著,不影響換熱。污水凈化的標準,最重要是COD(化學需氧量)和BOD(生化需氧量)。為此,污水凈化均設(shè)置有強大的曝氣工序,耗費大量的動力來通入空氣,強力氧化。如果把污水凈化與循環(huán)冷卻水相結(jié)合,則可一舉兩得,事半功倍。相當一部分污水,加普通的凈水劑即可變得清澈,但其中的BOD、COD可能含量很高,如果用于循環(huán)冷卻水,冷卻塔本身有很好的氧化曝氣功能。至于生成的泥垢,有合適的旁流沉降設(shè)施完全可以有效分離。
8、?清洗和預膜。
清洗和預膜是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)開車時的慣例,通過清洗可以很快去處銹垢,通過預膜可以保護設(shè)備減輕腐蝕。但是,清洗和預膜帶來的負面效應也是不容忽視的。
以一個中型化肥廠為例,清洗和預膜過程中要浪費1-2萬噸水,所有清洗、預膜藥劑均隨著置換廢水進入環(huán)境水域,這里邊有大量酸類、磷酸鹽和高濃度鋅及其化合物等,均屬污染環(huán)境的有毒害性和污染性物質(zhì)。這一過程至少需要耗費10萬元左右。
事實上,還存在大量的單臺換熱器多次清洗的現(xiàn)實,還有一些水溫超標運行部位,一些冷卻水流速低、管頸細、設(shè)計特殊的換熱部位,經(jīng)常要清洗。某化工集團的好幾種換熱器,幾乎每月就需要清洗一次,為此,企業(yè)成立了專門的水處理清洗,一方面生產(chǎn)本企業(yè)需要的各類水處理劑,一方面清洗本企業(yè)那些換熱不好的設(shè)備。
如果把水處理防止結(jié)垢稱為“盾”,那么化學清洗可以稱為“矛”。以己之“矛”,攻己之“盾”,這種奇怪的“自相矛盾”現(xiàn)象,就出現(xiàn)在許多企業(yè)。為什么不去分析造成結(jié)垢、形成粘泥影響換熱的原因,并采用新技術(shù)去改變這種狀況﹖主要還是缺乏節(jié)水環(huán)保意識。當然,其中還有其他因素,某企業(yè)領(lǐng)導說,如果不結(jié)垢不清洗,我那水處理清洗養(yǎng)的一幫人豈不下崗了﹖!
節(jié)水環(huán)保型循環(huán)冷卻水系統(tǒng),開車前一般不進行專門的清洗預膜處理。不太嚴重的垢物,由于藥劑的作用,可在循環(huán)冷卻水正常運行中逐漸自行疏松、碎裂、分散,隨水流帶到積水池而沉積出來。
采用新型水處理聚合物,由于循環(huán)系統(tǒng)不易結(jié)垢,在停車檢修中,只需用水沖洗一下即可。據(jù)對連續(xù)運行多年以上的換熱器觀察,免于清洗使設(shè)備上形成的有機緩蝕保護膜不被破壞,設(shè)備完好如新,使用壽命大大延長,、節(jié)水、降低消耗、保護環(huán)境效益十分顯著。
9、?旁流水處理
大氣中的灰塵、粉塵等各種雜質(zhì),均會通過冷卻塔進入循環(huán)水系統(tǒng),與補充水中的鈣鎂離子不同,由空氣中帶來的雜質(zhì)大多為不溶性,還混雜有有害氣體。這部分雜質(zhì)會使循環(huán)水濁度增大,消耗藥劑。其中的菌類孢子會在水流緩慢的地方附著滋生、繁衍。旁流水處理可有效分離循環(huán)水中的雜質(zhì),使水質(zhì)得以凈化并減少排污量。一些沒有足夠積水池的循環(huán)水系統(tǒng)(例如有些中央空調(diào)系統(tǒng)),可增設(shè)旁流水處理。
在用化學藥劑處理循環(huán)水過程中,磷系藥劑與雜質(zhì)和結(jié)垢物質(zhì)絡(luò)合,通過排污而不使它在水系統(tǒng)中積累。但節(jié)水和環(huán)保要求最大限度地削減排放量。這就要求必須將循環(huán)水的處理模式改變。采用旁流過濾,旁流沉清,清水復用是較好的方法。但磷系水處理很難做到這一點。因為磷的絡(luò)合物不易沉淀。
節(jié)水環(huán)保水處理采用不同于磷系配方的方法,加入的藥劑在與垢離子和雜質(zhì)絡(luò)合后,能在一定流速的水流中很好流動而不易粘附和沉積。在旁流系統(tǒng)中,能夠通過過濾或沉淀使水得到凈化而重復使用。可減少廢水排放量70-90﹪。
10、補充水處理。
一般井水、自來水無需處理。當補充水是河水或其他水源時應設(shè)置凈化、澄清工序。用鋁鹽凈水時應控制鋁離子的量。凈化過的水盡量不用加氯處理。
11、鋅鹽。
鋅是常用的緩蝕成分。在PH值大于8.3時會形成氫氧化鋅沉淀,失去緩蝕效能并產(chǎn)生污垢。由于鋅屬重金屬元素,含鋅排放水污染環(huán)境已經(jīng)成了公害問題。
非磷聚合物水處理是在金屬表面形成高分子有機緩蝕膜,達到鈍化金屬、防止腐蝕的效果。因而無須加鋅。
12、要高度重視水處理新技術(shù)的推廣。
所有磷酸鹽均存在對環(huán)境水域產(chǎn)生富營養(yǎng)化的弊端,任何殺菌滅藻劑均有一定毒害性。氯氣使水體中產(chǎn)生危害人類的氯胺化合物,還有一定安全隱患。所以,循環(huán)水處理最好能避免使用有機磷、殺菌滅藻劑(包括氯氣和氯類化合物)。
目前已開發(fā)并經(jīng)實踐證明可行的節(jié)水環(huán)保性水處理劑,均為高分子聚合物。例如LHE聚合物,其與水中結(jié)垢性離子絡(luò)合的產(chǎn)物,是一種類似普通土壤的物質(zhì),沒有毒害性。由于在較高PH值情況下運行,有抑制菌藻滋生的功能,因而不需要任何殺菌滅藻劑。
但是,要使循環(huán)水達到零排放,尚且存在一定的難度。舉例來說,水在高倍濃縮后,含鹽量增高,其中氯離子(以CL–計)對金屬材質(zhì)腐蝕性會增大。我國處理工業(yè)廢水,即使是最先進的離子膜和電滲析技術(shù),仍有含氯離子廢水排放的問題,同樣有CL–須減少去除的問題。水處理用軟化水,樹脂時排放的大量高濃度含氯離子廢水(氯離子高達數(shù)千mg/l),為廢水回用帶來麻煩。
工業(yè)循環(huán)冷卻水用量大,多,各個由于工況不同,對循環(huán)水處理的要求也不盡相同。但最根本的是解決結(jié)垢、腐蝕和廢水污染問題。由于我國是缺水的國家,尤其是北方嚴重缺水,采用節(jié)水的水處理技術(shù)對企業(yè)、對社會、對國家都是有利的。
工業(yè)生產(chǎn)不僅要創(chuàng)造財富,也必須兼顧環(huán)境。某化工集團廢水排放造成環(huán)境三億元的損失,不能單單看成是經(jīng)濟損失,其他影響也是不可估量的。它反映了我國的水處理技術(shù)、水處理管理上存在的問題和缺陷。為什么同類企業(yè),別人不污染,單獨他污染。雖然處罰了污染企業(yè),撤換了企業(yè)領(lǐng)導,但如果節(jié)水環(huán)保觀念不改變,法規(guī)不過硬,對新技術(shù)仍置若罔聞或我行我素,視為兒戲,此類問題仍難免還會發(fā)生。
我國的水處理大多為磷系技術(shù),水處理的教科書,法規(guī)等均是以此為主。從事設(shè)計、管理、操作的技術(shù)人員,學習掌握的水處理知識以磷系配方技術(shù)為多,對不同于此的新水處理技術(shù),往往是不理解而持懷疑的態(tài)度。所以,必須建立鼓勵機制和擴大交流,形成技術(shù)創(chuàng)新有理的局面,使更多的創(chuàng)新技術(shù)能有生存發(fā)展的良好空間條件。對有價值和經(jīng)實踐證明的節(jié)水環(huán)保新技術(shù)予以資助,擴大推廣,將我國工業(yè)水處理和給水排水研究推向新階段。
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