供水工艺中节能减排水资源综合节水效益分析

发布时间：2020-08-24

　　摘要：循环冷却水蒸发水汽回收技术是下一步循环水站节水的重要研究方向。凉水塔顶蒸汽的回收有非常可观的回用水量，企业的节水工作包括用水、排水两方面，工艺用水节水技术主要通过反渗透浓水、浓浓水回收工艺;解析液、冷凝液的阶梯利用技术;锅炉排污回收措施;黄河水加温节约蒸汽等手段节水降耗并实现创收目的。

　　关键词：工艺用水;节水;反渗透浓水;循环水;解析液;冷凝液;中水回用

　　一、工艺用水节水措施

　　工业用脱盐水的使用范围主要包括副产蒸汽、工艺用水、产品补充等方向，耗水情况包括：①反渗透制水的浓水排放;②工艺装置用二级水的补充如机泵密封水、设备检修冲洗、活性炭再生、交换器再生、产品配液、系统补水等;三、蒸汽消耗和损失，如锅炉排污、蒸汽伴随、疏水、解析用汽、外售等[2]。

　　机泵密封、液位冲洗水改用尿素解析液后，减少脱盐水用量78m3/h按照脱盐水制水成本为5.5元/m3计算，年实现节约费用343万元/年[2]。

　　安全运行需要对水质进行时时监控并异常情况下能及时切出，需要设计一个较为安全稳定的回收工艺流程。具体如下：

　　1.1锅炉排污水的综合利用

　　1.1.1锅炉排污水一般温度、压力较高，根据压力情况设置闪蒸槽，闪蒸出低压蒸汽回用或用于锅炉给水除氧。按照副产9.8MPa蒸汽，总负荷960t/h，计算，排污量在15m3/h左右，设置副产0.5MPa蒸汽闪蒸槽后可回收低压蒸汽5-8m3/h，用于工艺装置使用，低压蒸汽价值按照80元/t计算，年创造效益为384万元/年，

　　1.4.2闪蒸槽底的排污由于水质相对良好，温度较高，送入循环水补水会增加循环水热负荷，同时存在高品低用的浪费，利用上述闪蒸槽预压将锅炉排污水送入反渗透产品水箱或原水箱用于精制脱盐水工艺，从而节约新鲜一次水的补水，闪蒸排污按照8m3/h计算，节约反渗透用水按照4.5元/t计算，年创造效益28.8万元/年。

　　1.2黄河水加温项目节约蒸汽项目

　　回收利用空压机汽轮机循环水废热，实现反渗透黄河水冬季升温(25℃可满足反渗透产水高效率)，替代目前1.0Mpa蒸汽直接加热黄河水，冷却后的循环水不用上塔节电(停风机)、节水(无蒸发、散失、浓缩等损失)。

　　反渗透黄河水设计进水量按照1500t/h。反渗透黄河水加热需用1.0Mpa蒸汽约32t/h，利用动力岛机组循环水废热及精致回收冷凝液余热替代1.0Mpa蒸汽。节省蒸汽32t/h，每吨蒸汽按160元/吨，则每年可节省费用：32×165×90×24=1140万元。

　　1.3泥水分离回收技术的应用实现净水回收

　　公司引进原水为黄河水，日处理水量为12万m3/d，其水质特点是浊度、悬浮物浓度都相对较高，在工业使用前需要进行预处理。主要工艺是投加PAV聚合氯化铝进行混凝沉淀，去除悬浮物浓度。在此过程中需要有1790m3/h的泥水外排，不仅操作水量的浪费，而且容易造成排泥淤堵影响环境。

　　净水站排泥水采用泥水分离技术，通过清水回收、泥饼外运措施实现经济收益，并减轻因泥水外排给环境带来不利影响。按照90%的回收率计算，新鲜水按照2.2元/m3年度回收经济效益116万元/年。

　　二、循环水、污水系统的节水措施

　　2.1.冷却水塔顶水汽回收节水技术

　　循环冷却水蒸发水汽回收技术是下一步循环水站节水的重要研究方向。凉水塔顶蒸汽的回收有非常可观的回用水量，企业作为用水户有70%的新鲜水用于冷却塔补水，补水的80%通过换热形成水汽蒸发到大气中损失，按照单塔循环水量为4000m3/h计算，蒸发所带走的水汽量用经验公式计算：

　　E=(0.1+0.002×T)×R×(T1-T2)/100，

　　E：蒸发水量m3/h

　　T：大气干球温度℃(全年平均气温为20℃)

　　R：冷却循环水量m3/h(单塔按4000m3/h计算)

　　T1-T3：冷却水塔上、回水温差(平均10℃)

　　蒸发量为56m3/h，按照30%的回收率计算，可回收纯净水汽16.8m3/h用于循环水冷却塔的补水，按照浓缩倍数5倍计算，实际补水量R=E*5/(5-1)=70，回用冷凝水后浓缩倍数可以提高到6.5倍，补水量为R’=E*6.5(6.5-1)-16.8=49m3/h，节约用水量21m3/h。单塔回收效益37万元/年。按照全厂56台塔计算，全部回收效益为2070万元/年。

　　2.2.中水回用技术

　　循环水、生化处理等排污水的深度处理回用，依托中水回用技术，结合运行装置的实际情况，统筹规划，择优选择较为经济合理的处理工艺。当前中水回用的技术主力还是反渗透膜脱盐，因其脱盐率高、浓水量小，污二次污染等优势广泛被用于污水回用工艺。

　　两种水质基本相似，均质后需先进行预处理脱除硬度、碱度、悬浮物浓度，较为洁净的水送入一级反渗透脱盐处理，浓水进入二级浓水反渗透，浓浓水含盐量达到TDS：38700mg/L，最终实现双效蒸发结晶形成固盐外运。由于当前对排水总盐浓度未严格要求，浓浓水达标排放。

　　相关期刊推荐：《中国给水排水》杂志(半月刊)创刊于1985年，是国内外公开发行的技术性刊物。读者对象主要是自来水、市政排水、建筑给排水、水与废水处理等行业的设计、科研、教学、信息管理、施工、生产、分析、监测人员和大中专院校学生等。

　　通过处理实现中水回用率达到87%以上，运行成本在4.5-5.1元/m3·水左右，一级反渗透产淡水与二级浓水反渗透产淡水均质混合后送入循环水补水(产水水质与均质水质情况如图)，由于补水水质良好从而循环水浓缩倍率大幅度提高到7倍左右，节约排污水380m3/h。

　　三、节水综述

　　由于工业用水量大、供水比较集中、节水潜力相对较大且易于采取节水措施，因此，工业节水是实现企业节能降耗的重要手段。通过以上节水措施实现了企业提质增效、节能降耗的目标，并为企业创造了较为可观的效益。 3.1、提高了工业生产用水系统的利用效率，有效回收了有用排水创造了效益近839.2万元/年，主要采用浓水回收、泥水分离回用、炉水回用等技术，提高水的循环利用率及回用率，是工业节水的主要节水途径。

　　3.2、工艺生产实现等级、阶梯用水，合理补水有效利用，实现生产节水双提效，主要通过冷凝液先利用后回用、余热回收利用等措施技术，给企业创造效益2千余万元/年，是企业实行清洁生产战略，通过改变生产工艺、合理进行工业或生产布局，根据工业生产对水的需求，优化水资源匹配布局，实现节水创效。工艺节水是更为复杂、更加长远的任务，是工业节水的根本途径。——论文作者：王猛