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海水淡化 市政污水回用 非常规水资源利用替代常规水资源

发布时间:2019-07-26 来源:未知

非常規水資源以往又被稱作非傳統水源、非傳統水資源等。我們普遍認爲非常規水資源是指區別于傳統意義上的地表水、地下水(常規)的水資源,主要有再生水、海水、雨水、微鹹水、礦井水等,其特點是經過處理後可以再生利用,可以在一定程度上替代常規水資源。中國石化天津分公司(以下簡稱“天津石化”)進行海水淡化、市政汙水回用等非常規水資源的利用,在一定程度上替代常規用水資源,節約了用水資源。

海水淡化用水量6.1萬噸/天

海水淡化技術主要分爲反滲透法海水淡化技術、多級閃蒸海水淡化技術及低溫多效蒸餾法(MED)。

反滲透的原理是在濃液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力,改變滲透方向,把濃溶液中的溶劑壓到半透膜的另一邊稀溶液中,與自然滲透過程相反,因此稱爲反滲透。反滲透是一種高效節能技術,它能將進料中的水(溶劑)和離子(或小分子)分離,從而達到純化和濃縮的目的。

多級閃蒸是針對多效蒸發結垢嚴重而發展起來的,由于此方法加熱和蒸發過程分離,並未使海水真正沸騰,因而大大改善了一般蒸餾的結垢問題,且設備簡單、投資成本低、特別適合于大型的海水淡化應用。

低溫多效蒸餾技術與多級閃蒸和傳統的多效蒸發相比,低溫多效技術具有進料海水的預處理更爲簡單、系統的操作彈性大、操作溫度低、系統的動力消耗小、熱效率高、操作安全可靠等優點。

天津石化的淡化海水由新泉公司供應,爲天津石化100萬噸/年乙烯及配套工程用水,其海水淡化系統主要由海水取水系統、預處理、超濾系統、反滲透系統、苦鹹水反滲透系統、後處理和産品水存儲系統、化學藥劑儲存和投加系統及輔助系統組成,最終出水水質達到天津石化100萬噸/年乙烯及配套工程系統的使用要求。天津石化直接取用新泉公司淡化海水,用水量6.1萬噸/天,主要用于化學水制水、循環水補水、消防用水以及脫硫脫硝用水。

市政汙水回用用水量1.4萬噸/天

市政汙水回用分爲以物理化學處理爲核心的工藝、以生物處理技術爲核心的工藝及以膜分離技術爲核心的工藝。

以物理化學處理爲核心的工藝以城市汙水二級處理出水爲處理對象,具有技術成熟、處理效果穩定、出水水質好等優點。但缺點是工藝流程較長、占地面積較大、基建費用較高、運行管理麻煩等。我國早期部分城市汙水處理廠的再生工程采用此類工程。例如,西安北石橋汙水淨化中心、大連春柳河汙水廠等都是采用此類工藝。

以生物處理技術爲核心的工藝以生物處理法爲主體,主要由生物處理單元(如生物接觸氧化、曝氣生物濾池等)、消毒等組成。一般出水能滿足農業灌溉、簡單工業用水以及城市雜用水的水質要求。該工藝流程的優點是技術成熟、運行穩定、管理方便、流程短、基建費用較第一類工藝低,但處理水質低于第一類工藝。

膜分離技術包含微濾、超濾、電滲析、納濾、反滲透、氣體滲透和滲透汽化等,其用于汙水處理,具有出水水質好、效率高、占地小、剩余汙泥量少、結構緊湊、易于自動控制和運行管理的顯著優點。二級出水經反滲透膜技術處理後可回用于高壓鍋爐或者回注于地下作爲間接生活飲用水。

天津石化市政中水由瑞德塞恩公司供應,其以市政汙水爲水源,采用“超濾+RO反滲透分離法+離子交換法”工藝制備的一級除鹽水作爲熱電高壓鍋爐生産用水,是天津市第一個以市政生活汙水作爲水源最終達到高純水的再生水項目。其産品水可達到一級除鹽水水質標准的要求。

天津石化直接取用瑞德塞恩公司的市政中水,用水量1.4萬噸/天,主要用于制備二級除鹽水、替代地下水和地表水制水工藝的一級除鹽水以及少量用作循環水補水調節水質以便高濃縮倍數運行。

做好水量平衡管理等方案

天津石化100萬噸/年乙烯及配套工程用水的海水淡化項目,在設計之初便取消使用地下水或地表水,自運行之日起運行穩定。天津石化淡化海水用量2000萬噸~2300萬噸/年,等量替代了常規用水資源。

市政中水自2015年年底正式引入天津石化,作爲非常規水源用于替代天津石化的化學水補水(原新鮮水)、循環水補水(原新鮮水)及鍋爐補水,自運行之日起,化學水用水、鍋爐用水、循環水用水均運行穩定。天津石化市政中水用量450萬噸~550萬噸/年,1.1倍~1.2倍的替代了常規用水資源。

值得注意的是,在非常規水資源利用中要做好水量平衡管理、用水設備的選擇和防護、水質管理、應急供水方案等。

在做好水量平衡管理方面,淡化海水、市政中水用于化學水制水,抑或是用于循環水補水,其制水損耗及補水率都與用新鮮水(地表水、地下水)有所不同,因此,應用過程中應根據關鍵因子進行充分的水量平衡,以便制定合理的年初計劃、月計劃。

在做好用水設備的選擇和防護方面,海水本身是含鹽量很高的強電解質,雖經淡化處理,其本身的電化學腐蝕作用仍然很強,尤其是氯離子含量仍然很高,對其應用過程中設備設施的選型、經濟性、必要性要綜合考量。

在做好水質管理方面,根據淡化海水、市政中水的水質特點,在日常運行過程中要與鍋爐水藥劑處理、循環水藥劑處理緊密結合,做好主要離子的平衡,有條件的要進行靜態試驗和動態試驗,明確配方及控制邊界。

在做好應急供水方案方面,爲保證工業生産過程的連續性和安全性,當淡化海水、市政中水供應可靠性不能保證、出現問題中斷供應時,用戶應設有備用水源或應急供水方案。

非常規水資源在一定程度上可以替代常規水資源,可有效解決石化企業取水量大、用水量大的現狀,且節水效果明顯。

另外,非常規水資源的開發利用也符合國家提出的資源節約型、環境友好型社會建設和節水型社會建設的要求,目前,國家在非常規節水方面多次發文以提供政策支持,爲非常規水資源的廣泛應用保駕護航。可見,非常規水資源利用的社會、生態和經濟效益明顯,市場前景無限。

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