李鵬飛

摘 ? 要：針對某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)存在的補水多元化、水質條件復雜以及波動大的特點，開發(fā)完成具有獨立知識產(chǎn)權的循環(huán)水“電化學+電滲析（EDR&EWST）”水質控制一體化節(jié)水裝備技術，該技術具有污水回用、高效脫鹽除垢、殺菌滅藻等凈化功能，可基本實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)不排污狀態(tài)下的動態(tài)水平衡，提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率，實現(xiàn)降低循環(huán)水系統(tǒng)藥劑消耗30%左右，排污量減少80%以上，綜合節(jié)水≥50萬m3/年以上。以某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)為例，對某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)的EDR&EWST工業(yè)化應用裝置設計、試制開發(fā)、工業(yè)化應用裝置的現(xiàn)場應用研究、運行耗能及經(jīng)濟分析研究。

關鍵詞：循環(huán)水 ?綜合節(jié)水 ?一體化

中圖分類號：TM621.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0111-02

1 ?項目背景

循環(huán)水系統(tǒng)是冶金、能源、化工企業(yè)生產(chǎn)必不可少的能源介質之一，是工業(yè)企業(yè)中耗水量最大的裝置，在煉化企業(yè)中循環(huán)冷卻水的補充水一般占工業(yè)用新鮮水量的70%左右，用水量大而穩(wěn)定，對水質的要求相對較低，因此將煉油污水經(jīng)深度處理后回用循環(huán)冷卻水是實現(xiàn)節(jié)能減排、減少新鮮水耗量的一種有效途徑。再生水等非常規(guī)水源回用于循環(huán)水系統(tǒng)而造成的循環(huán)水補充水多元化、復雜化、水質波動大，控制難度加大等水質控制難題，是目前循環(huán)水處理行業(yè)面臨的主要難題[1]。

現(xiàn)有單純以水處理化學品藥劑進行循環(huán)水的水質穩(wěn)定技術，在進一步提升循環(huán)水濃縮倍率，減排化學品等方面存在環(huán)保不達標、控制技術需要提升等一些現(xiàn)實應用的困難。電化學水處理技術作為新型水處理技術，具有環(huán)境友好、不產(chǎn)生化學污染等優(yōu)勢[2]，可以彌補為提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，需投加大量化學藥劑來保持水質穩(wěn)定，從而導致的藥劑費昂貴，運行成本高，以及系統(tǒng)排污廢水中含有的化學藥劑會對環(huán)境造成污染等弊端。

某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)補水以大工業(yè)補水以及回用污水為主，存在水質復雜以及波動大的特點，常規(guī)化學法循環(huán)水處理技術存在較大的控制難度，如藥劑品種多、殺菌劑用量過大以及外排污水量較大的情況。

與天津院合作針對工業(yè)循環(huán)冷卻水綜合處理的技術開發(fā)需求，通過電化學+電滲析（EWST及EDR）水質控制一體化節(jié)水裝備技術開發(fā)，可有效降低現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)控制難度，實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)在6倍及以上的高濃縮倍率下運行，系統(tǒng)可基本實現(xiàn)不排污狀態(tài)下的動態(tài)水平衡，排污量減少80%以上，可綜合節(jié)水≥30萬m3/年（以某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)為例），藥劑量可減少30%左右。開展該攻關項目對于企業(yè)實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、節(jié)水減排、降低生產(chǎn)成本具有重要意義，將該技術進行示范應用，使得企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)技術優(yōu)勢，為總公司中下游企業(yè)提供污水處理提標與減排技術支撐。

2 ?研發(fā)目的

本項目的目的是進行高濃縮倍率循環(huán)水系統(tǒng)的應用示范研究，針對工業(yè)循環(huán)水綜合處理技術的開發(fā)需求，形成循環(huán)冷卻水超高濃縮倍率集成應用技術，不僅節(jié)約了大量水資源，也可大大降低污水處理標準。因此，本項目的實施在具有良好的經(jīng)濟效益。

3 ?主要研究內容

（1）循環(huán)水“電化學+電滲析（EDR&EWST）”水質控制一體化關鍵裝備技術研究;

（2）針對某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)（循環(huán)量=40000m3/h）的EDR&EWST工業(yè)化應用裝置設計和試制開發(fā);

（3）根據(jù)EDR&EWST裝置特點對相關設備或工藝流程的改造研究;

（4）某煉廠循環(huán)水系統(tǒng)（循環(huán)量=40000m3/h）的EDR&EWST工業(yè)化應用裝置的現(xiàn)場應用研究;

（5）EDR&EWST裝置運行耗能及經(jīng)濟分析研究。

4 ?工藝流程

4.1 流程框圖

如圖1所示。

4.2 詳細流程圖

如圖2所示。

4.3 流程描述

循環(huán)水回水經(jīng)多介質過濾器、活性炭過濾器以及精密過濾處理后，出水接入20T中間水箱，分別由兩臺增壓泵提升至電滲析成套裝置進行水質的淡化處理，產(chǎn)水直接送回循環(huán)水池，濃水進入電化學循環(huán)水處理反應器，在反應器內對電滲析濃水進行電解，鈣鎂硬度等將以固體垢等形式排出反應器，產(chǎn)水送回至循環(huán)水水池。

5 ?項目的關鍵技術（包括技術難點、創(chuàng)新點）

5.1 技術難點

5.1.1 水處理電化學裝置的工業(yè)化放大

目前國內外電化學循環(huán)水處理技術的研究大多停留在實驗室階段，在工業(yè)循環(huán)水領域的應用仍不成熟。電化學電裝置在工程化過程中容易出現(xiàn)的放大效應的難以解決是目前應用停滯的主要原因。如何在工業(yè)應用中提升電化學反應效率、解決放大效應問題，保證裝置長周期穩(wěn)定高效運行是本項目研究的重點難點[3]。

5.1.2 EWST及EDR循環(huán)水回用技術集成

首次將兩種電化學水處理技術進行集成應用，如何在工業(yè)應用過程中實現(xiàn)技術的協(xié)同運作，有效發(fā)揮電化學水處理技術的優(yōu)勢是本項目研究的難點。

5.1.3 設備模塊化、小型化、減少占地

通過裝備緊湊化結構設計，合理利用空間布局，也是技術開發(fā)的難點。

5.2 創(chuàng)新點

（1）電化學+電滲析（EWST及EDR）水質控制一體化集成裝備技術在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的首次工業(yè)化集成應用;

（2）電化學+電滲析（EWST及EDR）一體化集成技術的模塊化設計。

6 ?主要經(jīng)濟技術指標

（1）可實現(xiàn)濃縮倍率（以Cl-計）≥6倍;

（2）循環(huán)水水質控制指標達到Q/SH 0628.2-2014《水務管理技術要求-第二部分：循環(huán)水》要求;

（3）循環(huán)水電化學處理工業(yè)裝置適應于40000m3/h循環(huán)水系統(tǒng)的要求，并且滿足和企業(yè)主體工藝裝置同周期運行的要求;

（4）污水排放量減少80%以上，降低循環(huán)水系統(tǒng)藥劑消耗30%，與無項目比綜合節(jié)水≥50萬m3/年。

參考文獻

[1] 周本省.工業(yè)水處理技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2] 譚麗，李本高.電化學殺菌技術在水處理中的研究進展[J].工業(yè)水處理，2006（2）.

[3] 周其其，陳琦，金亞飚.電化學處理技術在工業(yè)凈循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應用[N].世界金屬導報，2012.