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汽車(chē)工業(yè)水回用于冷卻水系統研究論文
1工業(yè)用水與節水
1．1冷卻水系統介紹
幾乎各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)都需要使用冷卻水系統，汽車(chē)工業(yè)也不例外。冷卻水的功能是從熱源中去除過(guò)多的熱量，依靠周?chē)諝饫鋮s從冷卻塔中下降的水，引起熱水蒸發(fā)，散發(fā)熱量，起到冷卻作用，冷卻后的水循環(huán)回流至需要冷卻的設備中［3］。冷卻水系統在運行過(guò)程中可能會(huì )發(fā)生結垢、腐蝕和微生物繁殖等水質(zhì)問(wèn)題，需進(jìn)行適當的化學(xué)處理，同時(shí)，排放掉一部分冷卻水以保持水中含鹽量濃度的穩定。為平衡水量，彌補蒸發(fā)與排放的水量損失，需不斷向系統補充新鮮水。
1．2節水途徑
汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)用水，主要有原料用水、產(chǎn)品處理用水、冷卻用水和洗滌用水等，節約冷卻水是工業(yè)節水的主要途徑。某大型汽車(chē)廠(chǎng)使用冷卻水系統冷卻用于給空調及工藝系統供冷的冷凍機組，運行時(shí)平均用水量917m3/d，高峰時(shí)用水量達到1780m3/d，節水需求與潛力十分巨大。工業(yè)冷卻水對水質(zhì)要求較低，水量需求較大，主要用于補充冷卻水蒸發(fā)與排污的水量消耗，是回用的理想對象［6］。汽車(chē)廠(chǎng)通過(guò)中水回用技術(shù)對達標排放的汽車(chē)生產(chǎn)廢水進(jìn)行再生并應用于冷卻水系統，既減少污水排放量，又節約了水資源，取得了良好的環(huán)保與節水效益。
2廢水再生回用
2．1廢水處理狀況
汽車(chē)涂裝廢水主要包括前處理廢水、電泳廢水和噴漆廢水，特點(diǎn)是污染物種類(lèi)多、成份復雜、水量較大。本項目采用物化處理與生化處理結合的處理工藝。首先在保證水質(zhì)均衡與高濃度廢水預處理的前提下，通過(guò)混凝、沉淀、pH調節等物化措施去除廢水中懸浮物、膠體、重金屬、磷酸鹽等污染物;物化出水再與生活污水混合，提高生化處理效率后，通過(guò)接觸氧化法進(jìn)一步去除廢水中的溶解性有機物。廢水經(jīng)過(guò)處理后，排放水質(zhì)可達到:COD＜100mg/L，SS＜15mg/L，Oil＜4mg/L，pH:6.5～8。正常生產(chǎn)時(shí)，平均排放量達2440m3/d，部分排放廢水進(jìn)行再生處理后作為中水回用，其余達標排放。
2．2廢水再生工藝
廢水再生處理選擇了砂炭濾+超濾的處理工藝，利用過(guò)濾截留機理，去除廢水中殘留的膠體、懸浮物顆粒、細菌、磷酸鹽等殘留污染物，使中水水質(zhì)滿(mǎn)足再生水回用冷卻水的水質(zhì)標準，作為冷卻塔補水回用。2．3中水回用中水通過(guò)供水泵輸送至冷卻塔，供水泵采用變頻控制，供水管路末端安裝浮球閥，冷卻水液位下降時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)，補充中水。
(1)中水水質(zhì)滿(mǎn)足《再生水用作冷卻用水的水質(zhì)控制標準》(GB/T19923－2005)的要求，具備回用于冷卻水的條件。
(2)中水的硬度、電導率指標高于自來(lái)水相應指標，對于結垢風(fēng)險的控制方面劣于新鮮水。
(3)中水水質(zhì)環(huán)境易滋生細菌，即使經(jīng)過(guò)超濾工藝與產(chǎn)水末端的殺菌劑投加，仍然檢測出少量細菌殘留。
3中水水質(zhì)控制
3．1水質(zhì)監控
針對中水的水質(zhì)監測并不僅僅停留在常規項目上，而是制訂了細致、有效的水質(zhì)監測方案，全面考慮可能影響回用效果及與循環(huán)冷卻水處理密切相關(guān)的水質(zhì)指標，如總硬度、氯離子、總鐵、總磷等。全面掌握中水水質(zhì)變化情況，以便及時(shí)調整處理效果。
3．2水質(zhì)波動(dòng)
工業(yè)廢水水質(zhì)受產(chǎn)量、生產(chǎn)工藝的變化影響很大，廢水出水濃度變化幅度較大，由此也對中水水質(zhì)造成一定程度的波動(dòng)，甚至出現水質(zhì)惡化的情況。一般可以通過(guò)減少回用水量，與自來(lái)水按一定比例一同補入循環(huán)冷卻水系統的方法，如1∶1甚至1∶2的比例，降低水質(zhì)惡化對冷卻水系統帶來(lái)的沖擊。若情況嚴重，應立即停止中水回用，保證冷卻水系統水質(zhì)穩定。
3．3細菌控制
回用水池內的中水，缺乏連續的流動(dòng)與置換，易滋生細菌�；赜盟囟ㄆ谕都雍葰⒕鷦�，保持回用水池內一定的余氯(通常0.1mg/L左右)，防止滋生細菌。對于后續冷卻水的回用，余氯的存在也可以擔當殺菌劑的作用，有助于防止冷卻水系統的生物污染。
4運行措施
4．1濃縮倍數選擇
中水離子濃度較新鮮自來(lái)水更高，作為補水進(jìn)入工業(yè)冷卻水系統后，隨著(zhù)不斷的蒸發(fā)濃縮，結垢傾向也更為突出。因此，應慎重選擇運行的濃縮倍數，控制結垢趨勢。根據水質(zhì)計算，濃縮倍數控制在2時(shí)，對于水中離子濃度的控制較為合理，此時(shí)理論Ｒ．S．I指數為6.85，該水質(zhì)傾向于腐蝕。
4．2殺菌措施
敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統的水溫與溶解氧非常適宜微生物的生長(cháng)與繁殖，采用中水作為冷卻水系統的補水將面臨較為嚴重的微生物風(fēng)險，水中微生物的抑制是中水回用循環(huán)冷卻水的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節。除了對中水進(jìn)行抑菌控制外，也要加強循環(huán)冷卻水的殺菌措施。一是選用不同種類(lèi)的殺菌劑產(chǎn)品，氧化性與非氧化性殺菌劑的交替投加克服水中微生物的抗藥性。二是綜合考慮中水水質(zhì)對殺菌劑投加量與作用時(shí)間的影響，適當增加殺菌劑的投加量與投加頻次，保持冷卻水中殺菌劑濃度為正常的1.5～2倍，維持殺生作用。三是針對中水回用循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)，定期采用具有剝離作用的季銨鹽類(lèi)殺菌劑，起到粘泥剝離凈化水質(zhì)的作用。
4．3腐蝕控制
中水較新鮮水具有更高的含鹽量，包括Cl－、SO2－4等加速金屬腐蝕的陰離子，對金屬材質(zhì)的侵蝕性較強�？紤]到系統在低濃縮倍數情況下運行，選用的鋅鹽－磷酸鹽復合阻垢緩蝕劑更側重于緩蝕性能，能有效控制熱交換器與管道腐蝕。
5效果評價(jià)
5．1水質(zhì)情況
使用中水作為冷卻水補水前后主要水質(zhì)比較見(jiàn)，中水回用前水質(zhì)數據為2013年的平均值，中水回用后為半年的平均值。從表2可以看出，使用中水作為補充水后，冷卻水系統的部分水質(zhì)指標，如COD、濁度、氯離子等指標均有不同程度的上升，但仍然滿(mǎn)足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》(GB50050－2007)中對于間冷開(kāi)式系統循環(huán)冷卻水的水質(zhì)指標要求。
5．2腐蝕速率監控
中水回用后，對冷卻水系統進(jìn)行碳鋼掛片監測，結果見(jiàn)。監測結束后，掛片表面光潔，腐蝕速率低于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》(GB50050－2007)中對碳鋼設備的腐蝕速率要求(0.075mm/a)。冷卻水水質(zhì)與腐蝕速率情況反映了汽車(chē)工業(yè)廢水排放后經(jīng)過(guò)深度處理后作為中水回用于冷卻水系統能夠滿(mǎn)足冷卻水的使用要求。
6結論
(1)汽車(chē)廠(chǎng)排放廢水經(jīng)過(guò)深度處理后的再生水滿(mǎn)足水質(zhì)合格、水量足夠、經(jīng)濟合算的中水回用條件，回用于循環(huán)冷卻水系統雖然對循環(huán)水的運行管理上提出了更高的要求，但同樣能滿(mǎn)足循環(huán)冷卻水系統安全穩定運行的要求，是完全可行的。
(2)中水回用于循環(huán)冷卻水既減少了廢水排放量，又減少了新鮮水的消耗，具有減輕環(huán)境污染和節約水資源的雙重功效，對推動(dòng)行業(yè)可持續發(fā)展具有重要意義。
(3)中水回用后，每年可節約新鮮自來(lái)水約140000m3，按工業(yè)用水費3元/t計算，每年直接經(jīng)濟效益約42萬(wàn)元。
7結語(yǔ)
采用混凝、沉淀、過(guò)濾等傳統處理方式對汽車(chē)生產(chǎn)排放廢水進(jìn)行處理，能夠滿(mǎn)足中水水質(zhì)標準，但要滿(mǎn)足冷卻水系統的回用標準，尚有一定距離。采用砂炭濾與超濾聯(lián)合工藝處理排放廢水，對水中膠體污染物截留更徹底，完全滿(mǎn)足苛刻的冷卻水回用條件。隨著(zhù)水資源的日益減少，中水回用成為一項迫在眉睫的事業(yè)，作為用水大戶(hù)的汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應首當其沖，做好水資源的節約與合理利用工作，通過(guò)全行業(yè)的努力，開(kāi)源節流，為經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展貢獻力量。
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