沃特瑞斯

新闻动态  NEWS

+ 公司新闻

+ 行业新闻

行业新闻

您现在的位置: 首页 > 新闻动态 > 行业新闻

浅谈中水回用对循环水的影响与对策

来源:沃特瑞斯      发布时间:2015-11-16      阅读:      分享:
        中水回用在中国已有近30年历史,早在1973年东方红炼油厂就已经将二级处理过的部分污水回用于循环水系统,此后又有多家企业逐渐采用中水做系统补水,但由于受污水系统处理效果影响,中水水质不稳定,影响了中水回用的实际应用效果〔1〕。笔者所在厂于2009年在排水车间增加一套200 t/h的污水回用处理装置,主要工艺流程如图 1所示。
\
        受中水水源及处理量等因素影响,2012年以来,中水主要作为一循系统补水使用,回用量根据生产需要,控制在50~90 t/h,回用率30%~60%。
1 、中水回用对循环水系统产生的影响
        中水作为补充水回用循环水系统时,需要控制各项指标合格,才能减小对循环水系统的水质影响,但在实际使用过程中,由于污水处理过程中不可控因素较多,中水回用时水质易频繁波动,短期内对循环水系统影响较小,若持续时间较长,则会引起循环水控制指标异常,给循环水的运行管理造成困难。回用控制指标如表 1所示。
\
1.1 氨氮的影响
        笔者所在厂一般直接使用达标污水做中水处理水源,但当污水处理厂受到外部来水冲击时,氨氮处理效果将会受到影响,最终体现在中水处理环节时,就会引起中水氨氮超标。氨氮超标时,将会对循环水水质及加药控制等多方面产生影响。
        (1)引起循环水pH偏低。氨氮会在细菌的作用下发生硝化反应,产生H+,造成循环水pH异常波动。统计2013年9月份回用中水氨氮含量与循环水pH数据如图 2所示。

\
         由图 2可见,循环水pH随着中水氨氮质量浓度的升高而降低,当氨氮质量浓度达到最高值21.70mg/L时,pH达到最低7.80,当氨氮值从9月18日开始缓慢降低后,循环水pH逐渐上升。从整体趋势来看,9月份中水氨氮平均质量浓度为3.79 mg/L,而循环水pH均值为8.15,接近于控制下限8.0运行,说明9月份pH受中水氨氮含量偏高影响较大,整体运行偏低,若不及时调整,会大大增加系统腐蚀风险。
        (2)增加循环水异养菌控制难度。氮、磷本身即为菌藻类生长的必需营养元素,氨氮含量较高时,可以为细菌提供充足的营养物质,若在其适应的温度环境下,会大量繁殖,容易增加系统管道内生物黏泥量,这些生物黏泥附着在设备表面,不仅影响换热效果,还会促进垢下腐蚀现象的发生。
        (3)增加循环水杀菌剂耗量。循环水场目前使用的杀菌剂主要为氧化性活性氯杀菌剂,而氨氮能与活性氯发生氧化还原反应,生成氯胺,从而使水体中直接起到杀菌作用的游离氯浓度降低,中水氨氮与循环水余氯质量浓度变化趋势如图 3所示。

\
        由图 3可见,整个9月份循环水余氯平均质量浓度维持在0.13 mg/L左右,而正常夏季生产余氯值需保持在0.2 mg/L左右才能较好地保证杀菌效果。另一方面,为了保证杀菌效果,维持循环水中一定浓度的余氯浓度就必须加大杀菌剂的投加量,这样不仅增加了生产成本,而且水体中氯根过高,也会加剧设备腐蚀速率。
1.2 碱硬度的影响
        钙硬度和甲基橙碱度之和称为循环水容忍度,是循环水结垢风险高低的一项重要判断指标,一般按照《工业循环水运行管理规定》要求,建议最适应的控制范围应小于1 100 mg/L。在实际生产过程中,根据一循运行多年的经验,最适应的控制范围应小于900 mg/L,若超过这个控制界限,将会导致系统结垢风险加剧,同时也会引起循环水pH等指标异常。中水回用后,引起了循环水碱度和硬度变化,产生了一些问题。
        (1)增加结垢风险。中水水质指标正常时,容忍度基本维持在800 mg/L左右运行,而中水自身碱度偏高时,则会引起循环水容忍度上升。 2013年4月中水碱度超标时,循环水总碱度全月运行在500mg/L以上,容忍度也超过900 mg/L,且连续超标严重。
        (2)引起pH偏高。循环水pH主要受中水OH-、HCO3-和CO32-含量的影响,在同一个水系统中碱度的大小也间接反映pH的高低,即碱度高时,pH相对较大;碱度低时,pH相对较小。正常情况下,水体中的pH受OH-、HCO3-和CO32-三者制约,会达到一定的平衡状态:2HCO3-→H2O+CO2+CO32-,当pH过高时,CO32-浓度增高,因为CaCO3的溶度积较小,势必会增加系统的结垢风险〔2〕。2013年4月中水碱度不达标时,引起循环水pH偏高,全月pH均值达到9.1左右,接近工艺控制上限运行。
1.3 电导率的影响
        电导率反映了水中各种可导电离子的多少,过高的电导率表明水体中各种盐类含量较高,而含盐量高则会不可避免地增加系统腐蚀的潜在风险。
        一循环在回用中水前电导率基本运行在1 800~2 000 μS/cm左右,但当引入达标中水后,由于其电导率一般是新鲜水作补水时的2~3倍,使得循环水电导率迅速上升至2 300~2 500 μS/cm运行。当中水电导率超过1 200 μS/cm的控制界限时,将会进一步导致循环水电导率大幅攀升,中水电导率与循环水电导率变化趋势如图 4所示。

\
        由图 4可见,2013年4月循环水电导率随中水电导上升而上升,当中水电导率达到2 086 μS/cm时,循环水电导率达到最高值3 810 μS/cm。过高的电导率致循环水场必须进行适量排污换水,不仅浪费了新鲜水,而且增加了药剂费用。排污后循环水浓缩倍数降低,也将进一步增加后期水耗。
1.4 余氯的影响
        中水在经提升泵送往循环水场前,也需要进行杀菌消毒,目前使用的杀菌剂为强氯精。由于化验分析计划仅对细菌含量做定期分析,余氯监测需要班组人员自行采样分析,这就造成中水余氯监测的不规律性,同时个人操作手法的差异也会造成余氯值检测的准确性降低,投加强氯精后容易引起中水余氯值的波动。通过观察2011年中水与循环水余氯变化趋势发现:2011年中水全年余氯控制整体偏高,均值达到8.0 mg/L,波动也较大,回用循环水场后,造成循环水余氯波动。
        (1)引起循环水氯根升高。对于不锈钢钢材质换热器,氯离子质量是诱发换热器点蚀的重要因素,若金属材料的残余应力未消除或有较高温度时,氯离子质量的存在就会造成应力腐蚀开裂[3]。循环水场一般控制氯离子和硫酸根离子的浓度,但由于硫酸根对循环水系统的直接影响不大,大约为氯离子的1/10,且在日常生产中,中水带入的硫酸根数量较少,故需要重点关注氯离子的浓度。
        在引入中水前,循环水中氯离子质量浓度普遍 维持在150~250 mg/L之间,但回用中水后,氯离子质量浓度则升至300~450 mg/L之间运行,当中水氯离子质量浓度超过200 mg/L时,则会引起循环水氯离子浓度进一步上升,2011年中水氯离子浓度偏高时,导致循环水氯离子质量浓度最高达536 mg/L,直接导致部分月份腐蚀速率超标。
        (2)中水余氯波动增加循环水强氯精投加难度。根据生产需要,循环水场每日根据化验结果投加强 氯精杀菌剂。由于强氯精为块状固体,其在水体中的溶解度受水温、流速等多因素影响,很难像投加氯气杀菌剂那样定量控制投加。中水余氯值的波动,使得每日强氯精投加的难度增加,余氯值不易控制。
1.5 COD的影响
         由于中水水源为达标污水,故COD是一个非常重要而又容易超标的控制指标。循环水场在回用COD超标的中水后,给循环水水质造成一定影响。
         (1)增加了杀菌剂耗量。由于循环水场使用的是氧化性杀菌剂,容易和这些有机物质进行反应,为了保证杀菌剂的浓度,需要增加强氯精的投加量,无疑增加了运行成本。
         (2)促进了微生物的滋生。有机物能给微生物提供丰富的营养,当环境温度适宜时,微生物大量繁殖,增加了系统黏泥量,容易造成冷换器换热效率下降,同时引起生物腐蚀。
         2014年4月由于中水COD含量偏高,导致循环水试管黏附速率超标严重。
2 、加强中水回用的日常管理措施
       中水回用增加了循环水运行管理的难度,但随着水资源的紧缺,节水减排是企业今后发展的趋势,可以通过加强日常现场的管理、不断优化工艺操作等方式进一步降低回用中水带来的各种问题,将中水对循环水系统的影响降至最低。
2.1 加强中水装置水源控制
        水源改善后的中水装置出水水质有了明显的好转,但由于目前各装置都在推行节水减排,日常真正能够被应急池收集的清净废水越来越少,当污水处理场被冲击,生产异常时,清净废水用量的减少容易造成中水水质的不稳定。因此确保中水装置进水水源的稳定是保证中水水质达标的关键,建议应加强各装置的清污分流管理,污水处理场应加强水质监控,水质异常时,及时增加清净废水的稀释量,保证出水合格。
2.2 加强中水水质监控
        由于循环水场关于中水水质的分析项目每周只有一次,但排水车间每天都有关于中水主要水质指标的分析,日常操作中,班组人员除了要关注中水回用量外,还应每天关注中水氨氮、COD的情况,若相关指标超标或者偏高,则应联系排水装置调整,连续超标时应暂停中水使用,避免对循环水水质造成冲击,绝不能为了保证中水使用量而使用未达标的中水。
2.3 制定合理的药剂投加方案
        药剂投加对稳定循环水质至关重要。使用中水后首先要及时关注循环水水质变化趋势,当中水相关指标偏高时,应该有预见性地调整缓蚀阻垢剂或杀菌剂的用量和频次;其次要逐步制定常见水质异常时的药剂投加控制方案,如pH偏低或偏高时的投碱、投酸量控制,余氯偏低时强氯精的投加方式等,尽可能地使药剂投加操作在结合经验的同时,做到精确、平稳;再次要根据循环水系统的运行情况,定期评估现有水处理药剂配方是否适合目前中水回用量和回用水质,不断提高缓蚀阻垢剂的性能,降低系统腐蚀结垢的风险。
2.4 加强循环水日常运行管理
       (1)管好、用好旁滤设施,提高循环水的过滤水量,保证大于3.0%。摸索滤池的最佳反洗周期,根据水质情况可适当提高反洗频次和反洗时间。
       (2)针对中水含盐量高、易形成积垢、引起垢下腐蚀的特点,每季度定期对循环水场进行黏泥剥离清洗,加强过程监控,保证清洗效果。
       (3)针对循环水浓缩倍数上升过快的问题,可采取连续少量换水的方式保持浓缩倍数的稳定。
2.5 分阶段提升中水回用量
        中水回用量的大小要与循环水系统的管理和水质承受能力挂钩,绝不是量越大越好,维持水中各离子的平衡状态才是最重要的。实际使用中,应该采用分阶段调整中水用量的方式,逐步调整回用比例,每个阶段都要重点关注循环水细菌、腐蚀率、加药量等指标的变化情况,为以后提升用量做好经验储备。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 、结语
       (1)随着水资源的紧缺,中水回用将是今后社会发展的大趋势,同时也是企业节水减排的主要手段。经过近两年生产实践证明,回用合格的、品质较好的达标中水,不仅可以促进循环水水质达标,更极大地降低了新鲜水水耗,节能的经济效益和社会效益明显。
       (2)一循现阶段中水回用量维持在50%~60%,近两年循环水水质综合合格率为99.61%,今后仍需采取各种手段,进一步提高中水水质的达标率和中水供应的稳定性,加强中水使用期间的运行管理和水质监测,做好调整,争取使中水回用率达到100%
       (3)关注国内中水深度处理的技术发展状况,尝试引入先进的中水处理工艺和设备,不断提升中水处理量和出水水质稳定性,为今后其他循环水场回用中水打好基础