中水回用對循環(huán)水使用的影響與對策

1、中水回用對循環(huán)水的影響與對策中水回用在中國已有近30年歷史，早在1973年東方紅煉油廠就已經(jīng)將二級處理過的 部分污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，此后乂有多家企業(yè)逐漸采用中水做系統(tǒng)補水，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際應(yīng)用效果，在排水車間增加 一套200t/h的污水回用處理裝置。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)補水使用，回 用量根據(jù)生產(chǎn)需要，控制在5090t/h,回用率30%60%。1中水回用對循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生的影響中水作為補充水回用循環(huán)水系統(tǒng)時，需要控制各項指標(biāo)合格，才能減小對循環(huán)水系統(tǒng) 的水質(zhì)影響，但在實際使用過程中，由于污水處理過程

2、中不可控因素較多，中水回用時水 質(zhì)易頻繁波動，短期內(nèi)對循環(huán)水系統(tǒng)影響較小，若持續(xù)時間較長，則會引起循環(huán)水控制指 標(biāo)異常，給循環(huán)水的運行管理造成困難?；赜每刂浦笜?biāo)如表1所示。1. 1氨氮的影響筆者所在廠一般直接使用達標(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，氨氮處理效果將會受到影響，最終體現(xiàn)在中水處理環(huán)節(jié)時，就會引起中水氨氮超標(biāo)。 氨氮超標(biāo)時，將會對循環(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，pH受中水 氨氮含量偏高影響較大，整體運行偏低，若不及時調(diào)整，會大大增加系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險。(2)增加循環(huán)水

3、異養(yǎng)菌控制難度。氮、磷本身即為菌藻類生長的必需營養(yǎng)元素，氨氮含量較高時，可以為細(xì)菌提供充足 的營養(yǎng)物質(zhì)，若在其適應(yīng)的溫度環(huán)境下，會大量繁殖，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，還會促進垢下腐蝕現(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，也會加劇設(shè)備腐蝕速率。1.2堿硬度的影響鈣硬度和甲基

4、橙堿度之和稱為循環(huán)水容忍度，是循環(huán)水結(jié)垢風(fēng)險高低的一項重要判斷 指標(biāo)，一般按照工業(yè)循環(huán)水運行管理規(guī)定要求，建議最適應(yīng)的控制范圍應(yīng)小于1100mg/L。 在實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)一循運行多年的經(jīng)驗，最適應(yīng)的控制范圍應(yīng)小于900mg/L,若超 過這個控制界限，將會導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險加劇，同時也會引起循環(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。中水水質(zhì)指標(biāo)正常時，容忍度基本維持在800mg/L左右運行，而 中水自身堿度偏高時，則會引起循環(huán)水容忍度上升。2013年4月中水堿度超標(biāo)時，循環(huán)水 總堿度全月運行在500mg/L以上，容忍度也超過900mg/

5、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-、HC03-和C032-含量的影響，在同一個 水系統(tǒng)中堿度的大小也間接反映pH的裔低，即堿度高時，pH相對較大；堿度低時，pH相 對較小。正常情況下，水體中的pH受OH-、HC03-和C032-三者制約，會達到一定的平衡 狀態(tài)：2HC03>H20+C02+C032-當(dāng)pH過高時，C032-濃度增高，因為CaC03的溶度積較小，勢必會增加系統(tǒng)的結(jié)垢風(fēng) 險(2)。2013年4月中水堿度不達標(biāo)時，引起循環(huán)水pH偏高，全月pH均值達到9.1左 右，接近工藝控制上限運行。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

6、的電導(dǎo)率表明水體中各種鹽類含量較 高，而含鹽量高則會不可避免地增加系統(tǒng)腐蝕的潛在風(fēng)險。一循環(huán)在回用中水前電導(dǎo)率基本運行在18002000 uS/cm左右，但當(dāng)引入達標(biāo)中水后, 由于其電導(dǎo)率一般是新鮮水作補水時的23倍，使得循環(huán)水電導(dǎo)率迅速上升至 23002500 uS/cni運行。當(dāng)中水電導(dǎo)率超過1200 u S/cm的控制界限時將會進一步導(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)水場必須進行適量排污換水，不僅浪費了新鮮 水，而且增加了藥劑費用。排污后循環(huán)水濃縮倍數(shù)降低，也將進一步增加后期水耗。1.4余氯的影響中水在經(jīng)提升泵送往循環(huán)水場前，也需要進行殺菌消毒，目前使用的殺菌劑為強氯精。 由

7、于化驗分析計劃僅對細(xì)菌含量做定期分析，余氯監(jiān)測需要班組人員自行采樣分析，這就 造成中水余氯監(jiān)測的不規(guī)律性，同時個人操作手法的差異也會造成余氯值檢測的準(zhǔn)確性降 低，投加強氯精后容易引起中水余氯值的波動。通過觀察2011年中水與循環(huán)水余氯變化 趨勢發(fā)現(xiàn)：2011年中水全年余氯控制整體偏高，均值達到8.0 mg/L,波動也較大，回用 循環(huán)水場后，造成循環(huán)水余氯波動。(1)引起循環(huán)水氯根升高。對于不銹鋼鋼材質(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，氯離子質(zhì)量的存在就會造成應(yīng)力腐蝕開裂。循環(huán)水場一 般控制氯離子和硫酸根離子的濃度，但由于硫酸根對循環(huán)水系統(tǒng)

8、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150250mg/L之間，但回用中水 后，氯離子質(zhì)量濃度則升至300、450mg/L之間運行，當(dāng)中水氯離子質(zhì)量濃度超過200mg/L 時，則會引起循環(huán)水氯離子濃度進一步上升，2011年中水氯離子濃度偏高時，導(dǎo)致循環(huán)水 氯離子質(zhì)量濃度最高達536mg/L,直接導(dǎo)致部分月份腐蝕速率超標(biāo)。(2)中水余氯波動增加循環(huán)水強氯精投加難度。根據(jù)生產(chǎn)需要，循環(huán)水場每日根據(jù)化驗結(jié)果投加強氯精殺菌劑。由于強氯精為塊狀固 體，其在水體中的溶解度受水溫、流速等

9、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，使得每日強氯精投加的難度增加，余氯值不易控制。1. 5 COD的影響由于中水水源為達標(biāo)污水，故COD是一個非常重要而乂容易超標(biāo)的控制指標(biāo)。循環(huán)水 場在回用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)水場使用的是氧化性殺菌劑，容易和這些有機物質(zhì)進行反應(yīng)，為了保證殺菌 劑的濃度，需要增加強氯精的投加量，無疑增加了運行成本。(2)促進了微生物的滋生。有機物能給微生物提供豐富的營養(yǎng)，當(dāng)環(huán)境溫度適宜時， 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，同時引起生物腐蝕。2014年4月由于

10、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。2加強中水回用的日常管理措施中水回用增加了循環(huán)水運行管理的難度，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，可以通過加強日?，F(xiàn)場的管理、不斷優(yōu)化工藝操作等方式進一步降低回用中 水帶來的各種問題，將中水對循環(huán)水系統(tǒng)的影響降至最低。1.1 加強中水裝置水源控制污水回用的關(guān)鍵是回用達標(biāo)中水，而筆者所在廠污水回用裝置在設(shè)計時忽略了含鹽量 對循環(huán)水系統(tǒng)的影響，而且現(xiàn)有條件下，污水處理廠對含鹽污水的處理能力較弱，單純的 依靠處理后的達標(biāo)污水作為中水裝置水源無法保證含鹽量達標(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

11、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)污水處理場被沖擊，生產(chǎn)異常時, 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水水源的穩(wěn)定是保 證中水水質(zhì)達標(biāo)的關(guān)鍵，建議應(yīng)加強各裝置的清污分流管理，污水處理場應(yīng)加強水質(zhì)監(jiān)控, 水質(zhì)異常時，及時增加清凈廢水的稀釋量，保證出水合格。2. 2加強中水水質(zhì)監(jiān)控由于循環(huán)水場關(guān)于中水水質(zhì)的分析項目每周只有一次，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

12、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)時應(yīng) 暫停中水使用，避免對循環(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標(biāo)的 中水。2. 3制定合理的藥劑投加方案藥劑投加對穩(wěn)定循環(huán)水質(zhì)至關(guān)重要。使用中水后首先要及時關(guān)注循環(huán)水水質(zhì)變化趨 勢，當(dāng)中水相關(guān)指標(biāo)偏高時.，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)異常時的藥劑投加控制方案，如PH偏低或偏高時的投堿、投酸量 控制，余氯偏低時強氯精的投加方式等，盡可能地使藥劑投加操作在結(jié)合經(jīng)驗的同時，做 到精確、平穩(wěn)；再次要根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的運行情況，定

13、期評估現(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。2. 4加強循環(huán)水日常運行管理(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間。(2)針對中水含鹽量高、易形成積垢、引起垢下腐蝕的特點，每季度定期對循環(huán)水場 進行黏泥剝離清洗，加強過程監(jiān)控，保證清洗效果。(3)針對循環(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。2.5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，每個階段都要重點關(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)驗儲備。3結(jié)語(1)隨著水資源的緊缺，中水回用將是今后社會發(fā)展的大趨勢，同時也是企業(yè)節(jié)水減 排的主要手段。經(jīng)過近兩年生產(chǎn)實踐證明，回用合格的、品質(zhì)較好的達標(biāo)中水，不僅可以 促進循環(huán)水水質(zhì)達標(biāo)，更極大地降低了新鮮水