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循环冷却水系统排污水处理技术
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-3-16
 

我国属于缺水国家。城市用水中工业用水占总用水量的60%以上,工业冷却水用量占工业用水总量的70% ~ 80%[1]。因而提高工业冷却水的重复利用率,减少新水的补水量和排污量将是工业循环冷却水处理的首选目标[2]。循环冷却水系统排污水的回用是重要的节水途径之一[3],其中排污水的除盐处理效果是其能否回用的关键。电吸附是近几年开发的除盐新技术,它通过施加外加电压形成静电场,强制离子向带有相反电荷的电极处移动,对双电层的充、放电进行控制,改变双电层处的离子浓度,并使之不同于本体浓度,从而实现对水溶液的除盐[4-5]。

为解决循环冷却水系统排污水除盐问题,实现排污水回用目标,本研究采用电吸附除盐技术对循环冷却水系统排污水进行中试试验,以验证该技术应用于循环冷却水系统排污水除盐回用的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验所用设备

电吸附模块(EMK-4443) 2 个,每个30 对电极; CHL2-30 卧式清水泵2 台; JMKb-5-A 保安过滤器2 台; FLECK 砂滤器1 台。

1.2 试验水质

试验用水为某气体厂循环冷却水系统排污水,水质指标见表1,其中碱度和硬度以CaCO3计。

表1 循环冷却水系统排污水水质指标

Tab. 1 Characteristics of sewage discharged from circulating cooling water system

 

1.3 试验方法

本试验装置处理量为0.5 m3/h,试验共运行了7 d。循环冷却水系统排污水除盐工艺流程见图1。工艺流程包括除盐和再生2 个流程。

 

图1 工艺流程

Fig. 1 Process flow

(1)除盐流程。原水通过提升泵输送至保安过滤器,大于10 μm 的残留固体悬浮物或沉淀物在此道工序被截流,水再被送入电吸附(EST)模块,水中的溶解性盐类被吸附,水质得到净化。

(2)再生流程。即电吸附模块的反冲洗过程,用原水冲洗经过短接静置的模块,使电极再生。为达到除盐系统连续出水的要求,电吸附除盐系统设置并联的A、B 两模块联合工作,即A 工作时B 再生,B 工作时A 再生,A、B 两模块通过自控装置按时序工作,以保证连续出水。

中试设定电压45 V,平均每对电极1.5 V;电吸附模块工作周期设定为35 min。系统启动前,先为A 模块预通电4 min。电吸附模块工作过程参数见表2。

表2 电吸附(EST)模块工作过程参数

Tab. 2 Parameters of electrosorb(EST) model during the working process

 

2 结果与讨论

2.1 电导率去除效果

电导率反映了水中含盐量的多少,在相同条件下电导率与含盐量成正比关系。试验期间电导率的去除效果见表3。

表3电导率的去除效果

Tab.3  Removal rate of conductivity

 

原水平均电导率为2 822 μS/cm,产水平均电导率为670 μS/cm,电导率平均去除率为76.3%,除盐效果非常稳定。

2.2 氯离子去除效果

氯离子对钢铁特别是不锈钢材质设备易产生腐蚀,是考察循环冷却水系统排污水处理效果的重要指标。氯离子的去除效果直接决定了回用水的质量。本次试验对氯离子的去除效果见表4。

表4 氯离子的去除效果

Tab.4 Removal rate of chlorineion

 

原水中氯离子的平均质量浓度为229 mg/L,产水中氯离子的平均质量浓度为33 mg/L,氯离子的平均去除率为85.6%,氯离子的去除效果略好于其它离子。

2.3 总硬度去除效果

总硬度过高会导致循环冷却水系统设备结垢,也是考察回用水水质的重要指标。本次试验对总硬度的去除效果见表5。

原水平均总硬度为1 062 mg/L,产水平均总硬度为234 mg/L,总硬度平均去除率为78.0%,总硬度的去除效果与电导率的去除效果基本一致。

表5 总硬度的去除效果

Tab. 5 Removal rate of total hardness

 

中试期间,为防止因循环冷却水系统排污水硬度、碱度之和过高而造成设备结垢,在过滤后加盐酸调节pH 值为6 ~ 7。

2.4 钙离子去除效果

总硬度主要是由钙、镁离子构成的,钙离子的浓度能表征水的结垢趋势。本次试验对钙离子的去除效果见表6。

表6 钙离子的去除效果

Tab. 6 Removal rate of calcium ion

 

原水中钙离子的平均质量浓度为316 mg/L,产水中钙离子的平均质量浓度为70 mg/L,钙离子平均去除率为77.8%,钙离子的去除效果与总硬度的去除效果基本相同。

2.5 产水率和能耗

根据水表记录,中试试验期间产水量为80.2m3,排水量为25.2 m3,综合产水率为76.1%。能耗主要发生在工作时的加电除盐环节,中试期间每天吨产水能耗统计结果见图2。

 

图2 中试期间每天吨产水能耗统计结果

Fig. 2 Energy consumption when treating each ton of water in pilot scale test

一般来讲,除盐率越高,能耗越高。累计能耗为106.8 kW·h,平均吨产水能耗为1.33 kW·h。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

3 结论

电吸附技术能够解决循环冷却水系统排污水除盐问题,产水能够达到循环冷却水系统的补充水要求。电吸附技术与其它除盐技术相比,其直接运行费用低,预处理要求简单,维护方便,在实际应用中具有一定的可行性。

 

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