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1、城市污水工业回用,第一节 国外城市污水工业回用,美国与20世纪30年代开始将城市污水回用作工业冷却水；前苏联的工业回用始于20世界50年代；日本与20世纪60年代在其沿海和西南的缺水城市，进行污水的工业回用；,第一节 国内城市污水工业回用,大连建成的我国第一个污水回用示范工程于1992 年正式投产运行闭。它的处理规模为1 万方/ d, 处理水以工业冷却水为回用目标, 采用的技术路线为常规二级处理出水再经澄清、过滤、杀菌, 用户负责循环水的水质稳定处理。几年来的运行结果表明, 经深度处理后的出水用作循环冷却补充水, 在投加一定量的水质稳定剂情况下, 循环冷却系统运转正常。从经济效益看, 工厂因使
2、用回用水每年可节省水费1 10万元。,第一节 国内城市污水工业回用,大庆乘风庄污水处理厂是我国最北部的城市污水处理厂, 也是我国第一座利用处理后的城市污水作为油田回注水的污水处理厂。该厂主要处理乘风庄地区的生活污水和少量工业废水,日 设计规模为3 万方, 采用的工艺流程为一级沉淀二级生化处理三级过滤。由于该厂二级出水中BOD 浓度已较低, 作为油田回注水完全符合要求, 因此三级处理的目的主要是为了去除二级出水中的悬浮物。为此, 该厂采用了投药混凝过滤相结合的处理工艺。运行情况表明, 最终出水水质达到了油田回注水的水质要求。由于再生水回注, 部分缓解了油田对回注水需求量大的矛盾。这一工程的成功运
3、行, 为在我国北方及内地油田地区推行城市污水处理与回注提供了经验。,山东滨州化工厂是以石油化工为主, 炼油、氯碱、热电相配套的综合性化工企业，每年排放大量的含油污水。该厂设计了一套含油污水处理及循环利用装置。裂解洗涤塔出来的污水经沉淀池沉降, 回收重焦油, 出水与炼油污水混合, 经平流隔油池、斜板隔油池及二级浮选, 回收轻焦油, 除油后的水送至热电车间冲粉煤灰, 出来的废水再经沉降池回收粉煤灰, 清水回用于裂解洗涤塔。经处理后, 该厂的含油污水除油率达85 % 以上。由于将处理后的水循环回用, 既减少了排污量, 又节省了冲洗粉煤灰和裂解洗涤塔的新鲜水, 同时还回收了轻、重焦油和粉煤灰, 年增经
4、济效益92万元。,一、冷却水回用的必要性 在城市用水中70%以上为工业用水，因此，节水首先要抓住比较集中使用的工业用水。在工业用水中，冷却水占的比例最大，约占70%-80%。所以，节约用水，提高工业水的重复利用率，须采用循环冷却水。 以我国化学工业为例， 1985年水的重复利用率为56%；1990年为63%；到2000年达到78%，另外，1985年到2000年化学工业产值翻了三番，但工业用水的补水量反而减少12%，废水的排放量也减少7%。这一切，所依靠的主要是采用循环冷却水及其处理技术。,污水作工业冷却水回用,原理：冷水流过需要降温的生产设备（常称换热设备，如换热器、冷凝器、反应器），使其降温
5、，而冷水温度上升。冷却水按系统划分为直流冷却水和循环冷却水。,二、冷却水的分类,1、直流冷却水系统在直流水系统中，冷却水只经换热器一次利用后就被排掉了，所以直流水又称为一次利用水，由于用水量很大，因此在水量丰富的地区也不提倡采用直流水系统。,2、循环冷却水系统在循环水系统中，冷却水可以反复使用，水经换热器后温度升高，由冷却塔或其他冷却设备将水温降低下来，再由泵将水送往用户，水如此不断的进行重复使用。,2.1 封闭式循环冷却水系统冷却水收回利用，循环不已，因此，水量损失很少。水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化，而水的再冷却是在另一台换热设备中用其他冷却介质来进行冷却的。,2.2 敞开式循环冷
6、却水系统 冷却水循环再用。水的再冷却是通过冷却塔来进行的。水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。,根据循环水与被冷却的介质的情况，该系统又可以分为间接循环、污循环和集尘循环三种类型。,1 、循环冷却水四种水量损失：蒸发损失风吹损失渗漏损失排污损失,三、循环冷却水的水质特点,2、循环冷却水中的CO2散失和O2的增加天然水中含有一定数量的重碳酸盐和游离CO2，水在冷却塔淋洒过程中（相当于曝气）将使CO2散失和O2增加。,3、循环冷却水的水质污染大气中杂物进入冷却系统；冷却塔风机漏油及塔体的腐蚀剥落物进入冷却水中；冷却水处理中加入药剂产生沉淀；微生物繁殖及分泌物形成的粘性污垢。,1、水垢附着碳酸
7、钙沉淀在换热器表面即为结垢，影响换热器的效率，堵塞水流。水浓缩后，成垢离子成倍增加。特别由于碳酸氢盐是很不稳定的盐类，它在换热器表面上受热会分解为碳酸盐和二氧化碳。碳酸钙的溶解度很低，在传热表面上结碳酸钙水垢的倾向增加。,四、循环冷却水系统产生的问题,2、设备腐蚀2.1 冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀由于水与空气能充分地接触，因此水中溶解的O2 可达到饱和状态。当碳钢与溶有O2 的冷却水接触时，碳钢的表面会形成许多腐蚀微电池，其阳极区和阴极区会发生系列氧化还原反应，反应使金属不断溶解而被腐蚀。,2.2 有害离子引起腐蚀 当Cl- 和SO42- 离子浓度增加时，会加速碳钢的腐蚀。Cl-和SO42
8、- 会使金属上的保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径小，穿透力强，容易穿过膜层（Fe3O4），置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速。对不锈钢制成的换热器，一般要求Cl-的含量不超过50100mg/L。,3、微生物的滋生和粘泥 冷却水的微生物一般是细菌和藻类。在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起。这种沉积物有人称它为生物粘泥，也有人把它叫做软垢。,微生物的滋生和粘泥积附的危害性： 管道腐蚀 冷却水的流量减少 降低换热器的冷却效率 将管孔堵死，迫使
9、停产清洗,4.堵塞 水中的悬浮物、大气中的飞灰及脱落的微生物膜在水被蒸发浓缩是，会在循环管路中沉淀下来，使得冷却系统堵塞。,用处理后的城市污水做循环水产生的问题,泡沫氨生物污泥磷酸钙垢其他垢对健康的影响,五 循环冷却水处理的意义 如上所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀、菌藻滋生和堵塞这四种种危害，而循环冷却水处理就是设法使三种危害减轻或消除，这样做有几个好处：1 稳定生产没有结垢腐蚀穿孔和粘泥堵塞等危害，系统中的换热器可以始终在良好的环境中工作，除计划中的检修外，意外的停产检修事故就会减少，从而在循环冷却水方面为工厂“安、稳、长、满、优”运行提供了保证。,2 节约水资源 某化工厂
10、采用直流冷却水系统，每小时耗水量约20000m3，当改为循环冷却水系统，每小时耗水量降为1000m3，目前已提高浓缩倍数，每小时耗水量只需500m3左右，这样每小时节约冷却水量约为19500m3。但在提高浓缩倍数的同时，必须做好相应的水处理工作。3 节约钢材 一台换热器是由几十到几百根金属管子所组成，往往需要成吨的钢材来制作。如果作好了循环冷却水水处理工作，还可大大减少换热器因腐蚀穿孔及结垢堵塞而更换的台数，进而节约钢材。,污水回用需要考虑的几个问题确定合适的回用水质，研究哪些污水可以回用，不同用途需要什么样的水质；选择适用、可靠的技术方案，科学比选外排污水处理深度，确保污水回用后对装置不产生
11、负面影响；合理的投资和运行费用，在获得社会效益的同时获得经济效益。,城市污水再生利用 工业用水水质(GB/T 199232005),续表,1、防止结垢(1) 离子交换树脂法：离子交换树脂法就是让水通过离子交换树脂，将Ca2+、Mg2+从水中置换出来并结合在树脂上，达到从水中除去Ca2+、Mg2+目的。用不同性质的离子交换树脂，可以很简便的从硬水中除去Ca2+、Mg2+等离子，使水软化。(Na型树脂软化法、氢型树脂软化、强酸型氢型树脂软化法、弱酸型氢型树脂软化法、氢钠型树脂软化法）,六、循环冷却水的水质控制,(2) 石灰-苏打软化法补充水未进入循环冷却水系统之前，在预处理时就投加适当的石灰-苏打
12、，让水中的钙离子与石灰-苏打在澄清池中预先反应，生成碳酸钙沉淀析出，从而除去水中的Ca2+。反应式： Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O,(3)投加阻垢剂结晶动力学观点：钙垢析出的过程就是微溶性盐从溶液中结晶沉淀的过程。其首先要生成晶核，形成少量的微晶粒，这些微晶粒在溶液中通过热运动发生相互碰撞和金属器壁碰撞，小晶体变成大晶体，并在金属器壁形成覆盖传热面的垢层。,（3）酸化法 在水中投加强酸，可将碳酸盐硬度转化为溶解度较大的盐类， 从而实现防治结垢的目的。（4）再酸化法 在水中加入二氧化碳防治重碳酸钙的形成。,阻垢剂的三种类型：（1）无机垢晶体在成长时，是按
13、照一定晶格排列的，结晶致密，比较坚硬。当水中含有聚羧酸等阻垢剂时，由于聚羧酸等有机酸基团具有对金属离子的螯合能力，因而对无机垢的结晶形成了干扰，使晶格发生了歪曲，成为不规则的晶体。这个过程称之为晶格畸变作用。晶格畸变使硬垢变为无定型软垢。这种垢的结晶长不大，垢层中有大量空隙，几乎无粘结力，易被水流冲走排出。,（2）把金属离子变成一种螯合离子或络合离子，络合增溶的作用可以使更多的碳酸钙稳定在水中不析出，如EDTA。（3）利用高分子絮凝剂的凝聚架桥作用，把胶体颗粒结成矾花悬浮在水中，流经旁滤池时去除。,2、控制腐蚀2.1 添加缓蚀剂(1) 缓蚀剂定义：缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂
14、。使用特点：1）用量少；2）使用浓度低；3）不需特殊的附加设备；4）不需改变金属设备或构件的材质或进行表面处理；5）经济效益高且适应性强,(2)基本要求：1) 在经济上是有利的；2) 其飞溅、泄漏、排放及处理后的排放，在环保上是容许的；3) 与冷却水中存在的各种物质及加入的阻垢剂等药剂是相容的，甚至有协同作用；4) 对系统中各种金属的缓蚀效果都是可以接受的；5) 不会造成换热金属表面传热系数降低；6) 在冷却水运行的pH值范围内，有较好的缓蚀作用。,(3)常用的冷却水缓蚀剂1、铬酸盐；2、亚硝酸盐铬酸盐的优点：不仅钢铁，而且对铜、锌、铝及其合金都能给予良好的保护；适用的pH值范围很宽( pH
15、6-11)；缓蚀效果特别好。铬酸盐的缺点：毒性大，有严格的排放要求；容易被还原而失效，不宜用于有还原性物质泄漏的冷却水系统中。,2.2 适当提高冷却水的pH值(1)适当提高运行pH值可以降低碳钢的腐蚀速度铁的氧化物溶于酸性环境，低碳钢在低pH值条件下腐蚀速度快，在高pH值下腐蚀速度减慢，一般保持pH在8-9.5之间。(2)适当提高pH值的方法 曝气：吹脱CO2，就可提高水中pH值。 少量加酸：也是将水中的重碳酸根离子变为二氧化碳，加以曝气，把二氧化碳吹脱掉，就可适当提高水中的pH值，但一定要注意控制酸的投加量。,2.3 使用耐蚀材料换热器采用耐蚀金属材料为原料来制作换热器：传统耐蚀材料如铜合金
16、、不锈钢、石墨、玻璃等，新型耐蚀材料钛合金、铝镁合金、氟塑料、聚丙稀等材料。根据工艺介质的腐蚀性能来决定换热器的腐蚀性能。2.4 涂料覆盖法在碳钢换热器的传热表面涂上防腐材料，形成一层连续的牢固附着的薄膜，使金属与冷却水隔绝，避免受到腐蚀。目前国内广泛使用的是以环氧三聚氰胺甲醛树脂为基料的防腐涂料（简称为CH-784涂料）。,2.5 阴极保护法电化学腐蚀反应中，阳极的金属受到腐蚀，而阴极上的金属并未受到腐蚀。因此，如果改变设备外部条件，使其整个变成一个大的阴极，则设备就会被保护不被腐蚀。这种方法即称为阴极保护法。护屏保护：在需要保护的碳钢或铜换热器上，用电位较低的锌、镁或其合金作为阳极，使换热
17、器受到保护，这种方法称之为护屏保护。外加电流保护：将需要保护的碳钢设备接到直流电源的负极上，在正极上接上辅助阳极如石墨、炭精等，使碳钢设备在外加电流的作用下变成阴极而受到保护。,3、微生物的控制3.1 选用耐蚀材料在换热器等关键部位或因工艺要求金属器壁较薄的地方，可选用耐微生物腐蚀的金属。几种常用金属耐微生物腐蚀的性能排列如下： 钛不锈钢黄铜纯铜硬铝碳钢这是在一般情况下的大致排列，在一些特殊环境中则应具体分析，选用材料。例如在合成氨厂，大气中氨含量较高，则铜的腐蚀速度很快。,3.2 控制水质控制冷却水中的氧含量、pH、悬浮物和微生物的养料（油类、氨等）对于在含尘量较大的环境中的冷却水系统，最好
18、加装旁滤设备。,3.3 采用杀生涂料在采用防腐涂料保护金属换热器的冷却水一侧时，所用涂料应能耐受冷却水中微生物的破坏。涂料中添加能抑制微生物生长的杀生剂(例如偏硼酸钡、氧化亚铜、氧化锌、三丁基氧化锡等)是人们常采用的一些控制微生物生长、破坏涂料和引起腐蚀的有效措施。用由改性水破璃、氧化亚铜、氧化锌和填料等制成的无机防藻涂料涂刷在冷却塔和水池的内壁上，则不但可以控制冷却水系统中冷却塔、水池内壁、抽风筒、收水器等处藻类的生长，而且还可以抑制冷却水中异养菌的生长。,3.4 阴极保护采用外加电流保护法或牺牲阳极保护法，可控制阴极金属上硫酸盐还原菌的繁殖。,3.5 清洗用物理或化学清洗的方法去除微生物粘
19、泥，可去除大部分的微生物，并破坏了微生物赖以生存的环境，微生物繁殖的速度受挫。清洗后剩下来的微生物暴露在外，更易于被杀生剂杀死。对于一个已经被微生物严重污染的冷却水系统来说，清洗是一个十分有效的措施。,3.6 防止阳光照射采用各种方式防止或减少阳光直接照射冷却水，可大幅减小藻类繁殖的速度。3.7 添加杀生剂往冷却水系统中添加杀生剂（也称杀菌灭藻剂）是控制微生物繁殖的最有效、最常用的方法之一。只要选药得当，方法合适，添加杀生剂能有效控制微生物的繁殖。,3.8 旁流过滤在循环冷却水系统中设计安装用砂子或无烟煤等为滤料的旁滤池过滤冷却水是一种控制微生物生长的有效措施。通过旁流过滤，可以在不影响冷却水
20、系统正常运行的情况下除去水中大部分微生物。,3.9 混凝沉淀在补充水的前处理或循环冷却水的旁流处理中，常用铝盐、铁盐等混凝剂或高分子絮凝剂。这些药剂能在絮凝沉淀过程中将水中的微生物随生成的絮凝体一起沉淀下来，从而把它们除去。此法除去的微生物可占水体中微生物的80%左右。,3.10 噬菌体法噬菌体是一种能够吃掉细菌的微生物，称为细菌病毒。它与动物病毒、植物病毒不同，只对细菌的细胞发生作用，故是一种很小的但非常有用的病毒。噬菌体靠寄生在“宿主”的细菌体内进行繁殖，结果将宿主吃掉，该过程叫溶菌作用。这是防止和消除冷却水中生物黏泥的一种有前途的生物方法。实验发现，该法对防止电站的海水冷却水系统和造纸厂
21、的工业水系统中的黏泥非常有效。,1.石油化工工业,化工行业是公认的耗水大户，从国家环保总局发布环境统计年报，工业废水排放总量，化工废水占全国工业废水排放总量的19%，位居第一位。石油化工生产用水主要可分为：生产装置用水（含公共设施、生活用水）；循环冷却水；软化水、除盐水、发生蒸汽用水，不同用水目的对水质要求不尽相同。其中后两项用水约占80%以上，而且使用后仍有较好的水质，易于再利用。,2.钢铁冶金行业,钢铁工业是资源型工业，能耗物耗大，环境污染比较严重。我国同世界上先进国家的水平相比，存在着相当大的差距。我国钢铁生产的用水量相对较大，行业平均为吨钢耗新水34 m3，而先进国家的吨钢新水耗量在1
22、0 m3以内。钢铁企业70%的废水来源于冷却用水，一般污染程度较轻，废水的污染物主要是悬浮物，经过简单净化基本上可以作为直接冷却水或湿式除尘洗涤水使用。钢铁冶金行业的工业用水重复利用率较高。,3.造纸行业,造纸厂按工序排出水主要有以下三股： 一是制浆蒸煮废液，通称造纸黑液； 二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水，也称中段水； 三是抄纸机上的白水。美国典型的浆纸厂吨浆用水量为72 m378 m3。由于在制浆造纸过程中要使用大量的水，美国几乎所有的造纸厂都建立了初级或二级废水处理系统，以除去废水中的BOD，其去除率可达30%70%。,据中国环境年报公布的数据表明，我国纸业的排水量为35.3亿m3，占全
23、国工业总排水量的18.2%；COD（化学需氧量）排放量287.7万t，占全国总排放量的40.8%。达标排放污水仅占造纸排水总量的53.8%，还有相当一部分企业甚至没有污水处理设施，我国造纸吨产品废水排水量是欧洲国家的5倍10倍。,4.热电行业,火力发电厂的用水一般分为两类：一类是生产用水（包括热力系统用水，冷却系统用水，水力除灰排渣系统用水和烟气脱硫系统用水）。另一类是生活用水（包括绿化、消防用水）。火电厂的循环水是最大耗水项目，因此，节水技术措施主要是加强循环水处理工艺水平，提高浓缩倍率，其次是加大再生水回用力度。2010年我国火力发电厂年均取水总量为840.5亿m3，其中，淡水取水量为54
24、0.4亿m3，工业用水重复利用率为55%，循环冷却电厂重复利用率为95%。我国采用循环冷却系统的活力发电厂装机耗水率为1.32 m3/Sgw,而国外为0.7 m3/Sgw 1.0 m3/Sgw。,5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事
25、理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优势，那你就选择善良。13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，
26、面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在
27、路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝
28、贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来
29、，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,
