中水回用水作为循环水补水可行性研究

张路 刘冰

（天津大沽化工股份有限公司 天津 300000）

中水回用水作为循环水补水可行性研究

张路1刘冰

（天津大沽化工股份有限公司 天津 300000）

工业用水是我国水资源的消耗大户，工业用水的节约现已成为国家重点的发展对象。采用清洁生产工艺，发展新型的节水技术，是缓解淡水不足的一个重大举措。大沽化工股份有限公司氯乙烯分厂通过循环水系统改造，采用中水回用水代替滦河水作为循环水补充水，通过实际应用取得良好的节水效果及经济效益。本文阐述了中水回用水作为循环水补水在现实生产中的使用方法、数据分析，及中水与其类型水质的配比使用。如何在满足对设备保护前提下，最大的提升循环水的浓缩倍率。中水的使用对节水环保、经济节支所带来的贡献。

中水回用；循环水；节能节支。

1、循环水使用发展趋势

随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，许多地区面临严重的水危机。在工业生产中，采用清洁生产工艺，发展新型的节水技术，是缓解淡水不足的一个重大举措。因此，节约工业冷却水，使有限的水源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。

据计算，采用循环水冷却水处理技术后，浓缩倍数达到 2.0倍时与直流水相比，可节约淡水95%以上，如果将浓缩倍数从2.0提高至5.0倍时，在此基础上又可节约淡水38%左右。因此实现高浓缩倍数运行时循环冷却水处理的发展方向。

大沽化工股份有限公司氯乙烯分厂通过循环水系统改造，采用中水回用水代替滦河水作为循环水补充水，由于中水回用水中钙离子浓度很低，从而使浓缩倍率有所增长，此水质虽然基本消除了全部硬度，消除了结垢的可能，但由于也失去了天然缓蚀剂钙离子的保护，因此该水质具有强烈的腐蚀性。

根据次水质的特殊性，我厂决定混入少量滦河水作为补充水，滦河水的混入量根据浓缩倍数、钙离子浓度等指标来决定，其补入量为循环补充水的1/4～1/5。

2、中水回用水做补充水的现场操作

2.1 水质及药剂的切换

将目前运行的循环水浓缩倍数降至2倍以下，即Ca2+降至40～80mg/L一次性按两倍配方投加缓蚀阻垢剂TS-51067和高效缓蚀剂TS-51068，此时总磷应为25～30mg/L

暂时全部关闭滦河水补水，开启中水回用水作为补水，维持总磷25～30mg/L 7～10天。此期间如果浓缩倍数达到6～7倍，则必须开启排污，并以滦河水与中水回用的混合水作为补充水，维持Ca2+40～80mg/L，总磷 25～30mg/L，7～10天后转入正常运行。

2.2 正常运行补水水质

以滦河水与中水回用水的混合水作为补充水，维持循环水中Ca2+40～80mg/L。

2.3 缓蚀阻垢剂的投加

缓蚀阻垢剂 TS-51067和高效缓蚀剂TS-51068需每天投加，用计量泵24小时连续不断加入，控制总磷8～14mg/L。

2.4 杀菌剂的投加

2.4.1.杀菌灭藻剂的投加

氧化型杀菌剂TS-821

TS-821是漂粉精换代产品，有效氯含量高，杀菌效果好，储运稳定，使用方便。

根据余氯量投加，控制余氯0.3～0.7 mg/L。

2.4.2.粘泥防止剂TS-809H

异噻唑啉酮类的非氧化性杀菌灭藻剂，可有效控制因微生物生长而结合成的淤积物粘垢。

投加浓度100～150ppm，视现场菌藻情况而定。

2.4.3.杀菌灭藻剂TS-817A

多元季铵化合物，杀菌灭藻粘泥防止剂，对设备有一定的缓蚀作用。

投加浓度100～150ppm，视现场菌藻情况而定。

2.4.4.消泡剂TS-108

聚乙二醇型表面活性剂，能有效的削弱泡沫强度，使泡沫表面易于破裂。

在投加杀菌剂或其它需要考虑消泡处理的情况下投加，投加20ppm。

3、中水回用水与滦河水混合补水后的数据分析

根据天津化工研究院提供的数据，循环水补水改为中水、滦河水混合补水后，循环水水质各控制指标如下：

表1：氯乙烯分厂循环水水质建议控制指标

根据天津化院给出的提供的数据，我厂从2014年12月到2015年2月对我厂三套冷却水装置进行了数据跟踪，在此我将以三期为例，作为数据分析。

表2：氯乙烯分厂2014年12月三期循环水水质数据统计

图1：氯乙烯分厂2014年12月三期循环水水质数据变化曲线

图2：氯乙烯分厂2014年12月三期循环水浓缩倍率变化曲线

从数据图表中可以看出三期 Ca2+浓度在下半月控制不好，特别是Cl-最大值已达到363.51mg/kg，反应在浓缩倍率上则达到了7.5，已超过了控制指标的上限。

我们认为造成这种现象的主要原因是：随着冬季低温，各循环水系统的排污水量减少，对此，进入2015年1月后，我们决定适当加大三期排污水量，同时增加排污调节频次。目前，系统 Ca2+和Cl-浓度已稳定下降，逐步得到控制。

由于系统排污水控制均为手阀现场调节，所以，调节的及时性和幅度大小，对水质的影响较大。因此，在以后的操作中应加大调节频次；进一步摸索调节幅度,从而提高水质各项指标稳定性。

由上述图表可以发现，如果控制 Ca2+控制40～80mg/kg，则浓缩倍率达不到6～7倍的目标。我们认为原因主要是：进入冬季后，蒸发量降低，系统补水总量均有不同程度降低。但由于防冻需要，滦河水补水量无法调节至最低（滦河水补水管为12＂，闸阀控制，调节性较差），这样会给滦河水、中水的比例调节带来一定困难，从而影响系统钙离子浓度的控制。

对此，我们计划对现有滦河水补水手阀增加旁路调节阀（4＂，截止阀控制），这样在冬季防冻时可关闭正路闸阀，使用此旁路阀操作，即满足了防冻需要又可以更合理的调节滦河水和中水的补水比例。

表3：氯乙烯分厂2015年1月三期循环水水质数据统计

图3：氯乙烯分厂2015年1月三期循环水水质数据变化曲线

图4：氯乙烯分厂2015年1月三期循环水浓缩倍率变化曲线

数据分析：通过与上个月的曲线进行比较，发现钙离子和氯离子曲线平稳了很多，钙离子含量基本停留在 70mg/kg，氯离子基本停留在170mg/kg，这与增加了补水调节阀旁路有关。通过开旁路阀，可以较准确调整三期循环水池的滦河水加入量，可以保证滦河水与中水的配比更加接近1：4的比例，也就可以保证循环水池中钙离子的加入量，从而保证钙离子的含量稳定在固定值。而补充水的稳定也保证了排水量的稳定，水处理剂的单耗也随之较好的控制。充分表明滦河水补水阀加旁路阀有利于循环水指标平稳运行。

通过上述数据分析总结，得出如下结论：

三期滦河水补水阀加旁路阀后，便于小幅度操作，对钙离子浓度平稳控制和总磷含量的控制有利，也必将有利于水处理剂单耗的控制。

排水可以降低钙离子和氯离子浓度，但必须同时加大滦河水和中水补充量，也会对总磷含量的控制造成困难，需要加入消耗水处理剂，相对而言，加大中水比加大滦河水对钙和氯离子浓度影响更明显。

我们的循环水系统操作目标就是在最小排水阀前提下，尽量加大中水加入比例，保持钙离子适宜浓度，就会得到响应的最小水处理剂消耗量。而波动主要来自于装置换热器投用状况、中水压力、风机与气温等等，如短时间可恢复，则不必次次调节。

图5：氯乙烯分厂2015年2月三期循环水两水补充量变化曲线

表4：氯乙烯分厂2015年2月三期循环水水质数据统计

图6：氯乙烯分厂2015年2月三期循环水水质数据变化曲线

图7：氯乙烯分厂2015年2月三期循环水浓缩倍率变化曲线

数据分析：通过本月三期循环水系统各相关图表分析，发现系统钙离子和氯离子浓度平稳，但钙离子浓度水平和浓缩倍数稍高，这与期间中水压力波动、滦河水使用比例较大有关。

从补充水量变化趋势也可看出，本月三期循环水总补水量主要受中水波动影响，而滦河水的变化趋势也从侧面反映了本月三期循环水中，中水利用程度较低。

通过近期3个月的中水回用水与滦河水的配比可发现，如果控制Ca2+控制40～80mg/kg，则浓缩倍率很难达到6～7倍，即使在滦河水补水旁路阀安装后，能够细化调节滦河水与中水的比例，在Ca2+浓度达标的情况下，浓缩倍率也只能控制到4左右。而且通过2月份的两水补水量可以看出，中水与滦河水补水量也只能维持在3：2左右。

在工艺生产中既要保证能减少循环水的排放量，而且也要能保证设备的缓蚀能力，在中水的使用上还存在很大的提升空间。

4、中水改造后带来的经济效益

我厂在经过循环水系统改造后，在实际使用中，循环水的浓缩倍率有明显提高。而浓缩倍率又与补水量、药剂量使用有直接关系。我厂每年用水量约为144万吨左右，从近期中水使用量推算出年使用中水量约为87万吨。中水的使用价格比滦河水价格低1.1元左右。单从循环水的使用量上每年便可节支95万元。预算由于补水量的减少，药剂使用量的减少，每年可节支30万元左右。

5、结束语

由中水的使用数据可以看出，虽然在中水回用补水的使用上由于钙离子的浓度需要控制，很难较高的提升浓缩倍率。但通过细化调节滦河水与中水的比例，能在钙离子达标的情况下，较大量的使用中水，从而使得循环水的浓缩倍率有稍微提升，减少了循环水的排放量。从节能节支放面，中水的使用不仅响应了国家节水的能源政策，也为公司带来了良好的经济收益。

[1]周本省主编.工业水处理技术（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2003

[2]王九思，陈学民，等.水处理化学[M].北京：化学工业出版社，2002

[3]郑书忠主编.循环冷却水水质及水处理剂标准应用指南[M].北京：化学工业出版社，2003

Middle water reusing as the circulating water in feasibility study

ZHANG Lu LIU Bing
Tianjin DaGu chemical co., LTD ,Tianjin 300000

Industrial water is a large consumer of water resources in our country, industrial water saving has become the development of the national key object. Adoption of cleaner production technology, the development of new types ofwater-saving technology, is a major step to alleviate the lack of fresh water. DaGu chemical industry co., LTD., factory of vinyl chloride by circulating water system renovation, adopts the water back into the water instead of Luan river water as make-up water for circulating water, through the practical application of good water saving effect and economic benefit. this paper expounds the water back into the water as the circulating water filling water usage in the real production data analysis, and the ratio of water and its types of water quality in how to protect equipment for use, the biggest increase the use of water in the concentration ratio of circulating water for water environmental protection from the economic austerity contribution.

water reuse; circulating water; saving energy

作者简介：张路（男），2010年7月毕业于河北工业大学，材料化学专业，本科学历，助理工程师。现就任于天津大沽化工股份有限公司氯乙烯分厂，主要负责技术管理工作。