中水回用在中國(guó)已有近30年歷史，早在1973年東方紅煉油廠就已經(jīng)將二級(jí)處理過的部分污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，此后又有多家企業(yè)逐漸采用中水做系統(tǒng)補(bǔ)水，但由于受污水系統(tǒng)處理效果影響，中水水質(zhì)不穩(wěn)定，影響了中水回用的實(shí)際應(yīng)用效果，受中水水源及處理量等因素影響，2012年以來，中水主要作為一循系統(tǒng)補(bǔ)水使用，回用量根據(jù)生產(chǎn)需要，控制在50~90t/h，回用率30%~60%。
1、對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
中水作為補(bǔ)充水回用循環(huán)水系統(tǒng)時(shí)，需要控制各項(xiàng)指標(biāo)合格，才能減小對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)影響，但在實(shí)際使用過程中，由于污水處理過程中不可控因素較多，中水回用時(shí)水質(zhì)易頻繁波動(dòng)，短期內(nèi)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)影響較小，若持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)引起循環(huán)水控制指標(biāo)異常，給循環(huán)水的運(yùn)行管理造成困難?；赜每刂浦笜?biāo)如表1所示。
1.1氨氮的影響
一般直接使用達(dá)標(biāo)污水做中水處理水源，但當(dāng)污水處理廠受到外部來水沖擊時(shí)，氨氮處理效果將會(huì)受到影響，最終體現(xiàn)在中水處理環(huán)節(jié)時(shí)，就會(huì)引起中水氨氮超標(biāo)。氨氮超標(biāo)時(shí)，將會(huì)對(duì)循環(huán)水水質(zhì)及加藥控制等多方面產(chǎn)生影響。
(1)引起循環(huán)水pH偏低。氨氮會(huì)在細(xì)菌的作用下發(fā)生硝化反應(yīng)，產(chǎn)生H+，造成循環(huán)水pH異常波動(dòng)，pH受中水氨氮含量偏高影響較大，整體運(yùn)行偏低，若不及時(shí)調(diào)整，會(huì)大大增加系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
(2)增加循環(huán)水異養(yǎng)菌控制難度。氮、磷本身即為菌藻類生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，氨氮含量較高時(shí)，可以為細(xì)菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，若在其適應(yīng)的溫度環(huán)境下，會(huì)大量繁殖，容易增加系統(tǒng)管道內(nèi)生物黏泥量，這些生物黏泥附著在設(shè)備表面，不僅影響換熱效果，還會(huì)促進(jìn)垢下腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。
(3)增加循環(huán)水殺菌劑耗量。循環(huán)水場(chǎng)目前使用的殺菌劑主要為氧化性活性氯殺菌劑，而氨氮能與活性氯發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氯胺，從而使水體中直接起到殺菌作用的游離氯濃度降低。另一方面，為了保證殺菌效果，維持循環(huán)水中一定濃度的余氯濃度就必須加大殺菌劑的投加量，這樣不僅增加了生產(chǎn)成本，而且水體中氯根過高，也會(huì)加劇設(shè)備腐蝕速率。
1.2堿硬度的影響
鈣硬度和甲基橙堿度之和稱為循環(huán)水容忍度，是循環(huán)水結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)高低的一項(xiàng)重要判斷指標(biāo)，一般按照《工業(yè)循環(huán)水運(yùn)行管理規(guī)定》要求，建議最適應(yīng)的控制范圍應(yīng)小于1100mg/L。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)一循運(yùn)行多年的經(jīng)驗(yàn)，最適應(yīng)的控制范圍應(yīng)小于900mg/L，若超過這個(gè)控制界限，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)加劇，同時(shí)也會(huì)引起循環(huán)水pH等指標(biāo)異常。中水回用后，引起了循環(huán)水堿度和硬度變化，產(chǎn)生了一些問題。
(1)增加結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。中水水質(zhì)指標(biāo)正常時(shí)，容忍度基本維持在800mg/L左右運(yùn)行，而中水自身堿度偏高時(shí)，則會(huì)引起循環(huán)水容忍度上升。2013年4月中水堿度超標(biāo)時(shí)，循環(huán)水總堿度全月運(yùn)行在500mg/L以上，容忍度也超過900mg/L，且連續(xù)超標(biāo)嚴(yán)重。
(2)引起pH偏高。循環(huán)水pH主要受中水OH-、HCO3-和CO32-含量的影響，在同一個(gè)水系統(tǒng)中堿度的大小也間接反映pH的高低，即堿度高時(shí)，pH相對(duì)較大;堿度低時(shí)，pH相對(duì)較小。正常情況下，水體中的pH受OH-、HCO3-和CO32-三者制約，會(huì)達(dá)到一定的平衡狀態(tài)：2HCO3-→H2O+CO2+CO32-當(dāng)pH過高時(shí)，CO32-濃度增高，因?yàn)镃aCO3的溶度積較小，勢(shì)必會(huì)增加系統(tǒng)的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)〔2〕。2013年4月中水堿度不達(dá)標(biāo)時(shí)，引起循環(huán)水pH偏高，全月pH均值達(dá)到9.1左右，接近工藝控制上限運(yùn)行。
1.3電導(dǎo)率的影響
電導(dǎo)率反映了水中各種可導(dǎo)電離子的多少，過高的電導(dǎo)率表明水體中各種鹽類含量較高，而含鹽量高則會(huì)不可避免地增加系統(tǒng)腐蝕的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
一循環(huán)在回用中水前電導(dǎo)率基本運(yùn)行在1800~2000μS/cm左右，但當(dāng)引入達(dá)標(biāo)中水后，由于其電導(dǎo)率一般是新鮮水作補(bǔ)水時(shí)的2~3倍，使得循環(huán)水電導(dǎo)率迅速上升至2300~2500μS/cm運(yùn)行。當(dāng)中水電導(dǎo)率超過1200μS/cm的控制界*，將會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致循環(huán)水電導(dǎo)率大幅攀升。
過高的電導(dǎo)率致循環(huán)水場(chǎng)必須進(jìn)行適量排污換水，不僅浪費(fèi)了新鮮水，而且增加了藥劑費(fèi)用。排污后循環(huán)水濃縮倍數(shù)降低，也將進(jìn)一步增加后期水耗。
1.4余氯的影響中水在經(jīng)提升泵送往循環(huán)水場(chǎng)前，也需要進(jìn)行殺菌消毒，目前使用的殺菌劑為強(qiáng)氯精。由于化驗(yàn)分析計(jì)劃僅對(duì)細(xì)菌含量做定期分析，余氯監(jiān)測(cè)需要班組人員自行采樣分析，這就造成中水余氯監(jiān)測(cè)的不規(guī)律性，同時(shí)個(gè)人操作手法的差異也會(huì)造成余氯值檢測(cè)的準(zhǔn)確性降低，投加強(qiáng)氯精后容易引起中水余氯值的波動(dòng)。通過觀察2011年中水與循環(huán)水余氯變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn):2011年中水全年余氯控制整體偏高，均值達(dá)到8.0mg/L，波動(dòng)也較大，回用循環(huán)水場(chǎng)后，造成循環(huán)水余氯波動(dòng)。
(1)引起循環(huán)水氯根升高。對(duì)于不銹鋼鋼材質(zhì)換熱器，氯離子質(zhì)量是誘發(fā)換熱器點(diǎn)蝕的重要因素，若金屬材料的殘余應(yīng)力未消除或有較高溫度時(shí)，氯離子質(zhì)量的存在就會(huì)造成應(yīng)力腐蝕開裂。循環(huán)水場(chǎng)一般控制氯離子和硫酸根離子的濃度，但由于硫酸根對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的直接影響不大，大約為氯離子的1/10，且在日常生產(chǎn)中，中水帶入的硫酸根數(shù)量較少，故需要重點(diǎn)關(guān)注氯離子的濃度。在引入中水前，循環(huán)水中氯離子質(zhì)量濃度普遍維持在150~250mg/L之間，但回用中水后，氯離子質(zhì)量濃度則升至300~450mg/L之間運(yùn)行，當(dāng)中水氯離子質(zhì)量濃度超過200mg/L時(shí)，則會(huì)引起循環(huán)水氯離子濃度進(jìn)一步上升，2011年中水氯離子濃度偏高時(shí)，導(dǎo)致循環(huán)水氯離子質(zhì)量濃度最高達(dá)536mg/L，直接導(dǎo)致部分月份腐蝕速率超標(biāo)。
(2)中水余氯波動(dòng)增加循環(huán)水強(qiáng)氯精投加難度。根據(jù)生產(chǎn)需要，循環(huán)水場(chǎng)每日根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果投加強(qiáng)氯精殺菌劑。由于強(qiáng)氯精為塊狀固體，其在水體中的溶解度受水溫、流速等多因素影響，很難像投加氯氣殺菌劑那樣定量控制投加。中水余氯值的波動(dòng)，使得每日強(qiáng)氯精投加的難度增加，余氯值不易控制。
2、5COD的影響由于中水水源為達(dá)標(biāo)污水，故COD是一個(gè)非常重要而又容易超標(biāo)的控制指標(biāo)。循環(huán)水場(chǎng)在回用COD超標(biāo)的中水后，給循環(huán)水水質(zhì)造成一定影響。
(1)增加了殺菌劑耗量。由于循環(huán)水場(chǎng)使用的是氧化性殺菌劑，容易和這些有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，為了保證殺菌劑的濃度，需要增加強(qiáng)氯精的投加量，無疑增加了運(yùn)行成本。
(2)促進(jìn)了微生物的滋生。有機(jī)物能給微生物提供豐富的營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)環(huán)境溫度適宜時(shí)，微生物大量繁殖，增加了系統(tǒng)黏泥量，容易造成冷換器換熱效率下降，同時(shí)引起生物腐蝕。
2014年4月由于中水COD含量偏高，導(dǎo)致循環(huán)水試管黏附速率超標(biāo)嚴(yán)重。
3、加強(qiáng)中水回用的日常管理措施
中水回用增加了循環(huán)水運(yùn)行管理的難度，但隨著水資源的緊缺，節(jié)水減排是企業(yè)今后發(fā)展的趨勢(shì)，可以通過加強(qiáng)日?，F(xiàn)場(chǎng)的管理、不斷優(yōu)化工藝操作等方式進(jìn)一步降低回用中水帶來的各種問題，將中水對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的影響降至最D。
3.1加強(qiáng)工業(yè)中水回用殺菌設(shè)備裝置水源控制
污水回用的關(guān)鍵是回用達(dá)標(biāo)中水，而筆者所在廠污水回用裝置在設(shè)計(jì)時(shí)忽略了含鹽量對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的影響，而且現(xiàn)有條件下，污水處理廠對(duì)含鹽污水的處理能力較弱，單純的依靠處理后的達(dá)標(biāo)污水作為中水裝置水源無法保證含鹽量達(dá)標(biāo)。為此，鋪設(shè)了一條應(yīng)急池至排水的DN200專用管線，將應(yīng)急池收集的清凈廢水輸送至排水車間，用于稀釋中水水源，一定程度上降低中水裝置的含鹽、氨氮和COD含量。
水源改善后的中水裝置出水水質(zhì)有了明顯的好轉(zhuǎn)，但由于目前各裝置都在推行節(jié)水減排，日常真正能夠被應(yīng)急池收集的清凈廢水越來越少，當(dāng)污水處理場(chǎng)被沖擊，生產(chǎn)異常時(shí)，清凈廢水用量的減少容易造成中水水質(zhì)的不穩(wěn)定。因此確保中水裝置進(jìn)水水源的穩(wěn)定是保證中水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵，建議應(yīng)加強(qiáng)各裝置的清污分流管理，污水處理場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)控，水質(zhì)異常時(shí)，及時(shí)增加清凈廢水的稀釋量，保證出水合格。
3.2加強(qiáng)中水水質(zhì)監(jiān)控
由于循環(huán)水場(chǎng)關(guān)于中水水質(zhì)的分析項(xiàng)目每周只有一次，但排水車間每天都有關(guān)于中水主要水質(zhì)指標(biāo)的分析，日常操作中，班組人員除了要關(guān)注中水回用量外，還應(yīng)每天關(guān)注中水氨氮、COD的情況，若相關(guān)指標(biāo)超標(biāo)或者偏高，則應(yīng)聯(lián)系排水裝置調(diào)整，連續(xù)超標(biāo)時(shí)應(yīng)暫停中水使用，避免對(duì)循環(huán)水水質(zhì)造成沖擊，絕不能為了保證中水使用量而使用未達(dá)標(biāo)的中水。
3.3制定合理的藥劑投加方案
藥劑投加對(duì)穩(wěn)定循環(huán)水質(zhì)至關(guān)重要。使用中水后首先要及時(shí)關(guān)注循環(huán)水水質(zhì)變化趨勢(shì)，當(dāng)中水相關(guān)指標(biāo)偏高時(shí)，應(yīng)該有預(yù)見性地調(diào)整緩蝕阻垢劑或殺菌劑的用量和頻次;其次要逐步制定常見水質(zhì)異常時(shí)的藥劑投加控制方案，如pH偏低或偏高時(shí)的投堿、投酸量控制，余氯偏低時(shí)強(qiáng)氯精的投加方式等，盡可能地使藥劑投加操作在結(jié)合經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，做到精確、平穩(wěn);再次要根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，定期評(píng)估現(xiàn)有水處理藥劑配方是否適合目前中水回用量和回用水質(zhì)，不斷提高緩蝕阻垢劑的性能，降低系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。
3.4加強(qiáng)循環(huán)水日常運(yùn)行管理
(1)管好、用好旁濾設(shè)施，提高循環(huán)水的過濾水量，保證大于3.0%。摸索濾池的最佳反洗周期，根據(jù)水質(zhì)情況可適當(dāng)提高反洗頻次和反洗時(shí)間。
(2)針對(duì)中水含鹽量高、易形成積垢、引起垢下腐蝕的特點(diǎn)，每季度定期對(duì)循環(huán)水場(chǎng)進(jìn)行黏泥剝離清洗，加強(qiáng)過程監(jiān)控，保證清洗效果。
(3)針對(duì)循環(huán)水濃縮倍數(shù)上升過快的問題，可采取連續(xù)少量換水的方式保持濃縮倍數(shù)的穩(wěn)定。
3.5分階段提升中水回用量
中水回用量的大小要與循環(huán)水系統(tǒng)的管理和水質(zhì)承受能力掛鉤，絕不是量越大越好，維持水中各離子的平衡狀態(tài)才是最重要的。實(shí)際使用中，應(yīng)該采用分階段調(diào)整中水用量的方式，逐步調(diào)整回用比例，每個(gè)階段都要重點(diǎn)關(guān)注循環(huán)水細(xì)菌、腐蝕率、加藥量等指標(biāo)的變化情況，為以后提升用量做好經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。
4、結(jié)語
(1)隨著水資源的緊缺，中水回用將是今后社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)，同時(shí)也是企業(yè)節(jié)水減排的主要手段。經(jīng)過近兩年生產(chǎn)實(shí)踐證明，回用合格的、品質(zhì)較好的達(dá)標(biāo)中水，不僅可以促進(jìn)循環(huán)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，更極大地降低了新鮮水水耗，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。
(2)一循現(xiàn)階段中水回用量維持在50%~60%，近兩年循環(huán)水水質(zhì)綜合合格率為99.61%，今后仍需采取各種手段，進(jìn)一步提高中水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)率和中水供應(yīng)的穩(wěn)定性，加強(qiáng)中水使用期間的運(yùn)行管理和水質(zhì)監(jiān)測(cè)，做好調(diào)整，爭(zhēng)取使中水回用率達(dá)到100%。
(3)關(guān)注國(guó)內(nèi)中水深度處理的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，嘗試引入中水處理工藝和設(shè)備，不斷提升中水處理量和出水水質(zhì)穩(wěn)定性，為今后其他循環(huán)水場(chǎng)回用中水打好基礎(chǔ)。
工業(yè)中水回用殺菌設(shè)備中有三種常見的熱傳遞方式，每種熱傳遞方式都有各自的優(yōu)勢(shì)，而且噴淋熱水的方式也有所區(qū)別，主要都是將設(shè)置好溫度的水噴灑到灌裝容器外部進(jìn)行殺菌。分析這幾種熱傳遞方式在實(shí)際消毒過程中常用的就是排名版系統(tǒng)，這套熱傳遞系統(tǒng)操作起來相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而且適應(yīng)性更強(qiáng)。噴淋桿系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是噴淋的水分布相對(duì)來講比較均勻，噴淋水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是整體熱傳遞結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，而且比較堅(jiān)固，整套系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)更加簡(jiǎn)單方便。
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