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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

非常规水资源以往又被称作非传统水源、非传统水资源等。我们普遍认为非常规水资源是指区别于传统意义上的地表水、地下水(常规)的水资源,主要有再生水、海水、雨水、微咸水、矿井水等,其特点是经过处理后可以再生利用,可以在一定程度上替代常规水资源。中国石化天津分公司(以下简称“天津石化”)进行海水淡化、市政污水回用等非常规水资源的利用,在一定程度上替代常规用水资源,节约了用水资源。

海水淡化用水量6.1万吨/天

海水淡化技术主要分为反渗透法海水淡化技术、多级闪蒸海水淡化技术及低温多效蒸馏法(MED)。

反渗透的原理是在浓液一边加上比自然渗透压更高的压力,改变渗透方向,把浓溶液中的溶剂压到半透膜的另一边稀溶液中,与自然渗透过程相反,因此称为反渗透。反渗透是一种高效节能技术,它能将进料中的水(溶剂)和离子(或小分子)分离,从而达到纯化和浓缩的目的。

多级闪蒸是针对多效蒸发结垢严重而发展起来的,由于此方法加热和蒸发过程分离,并未使海水真正沸腾,因而大大改善了一般蒸馏的结垢问题,且设备简单、投资成本低、特别适合于大型的海水淡化应用。

低温多效蒸馏技术与多级闪蒸和传统的多效蒸发相比,低温多效技术具有进料海水的预处理更为简单、系统的操作弹性大、操作温度低、系统的动力消耗小、热效率高、操作安全可靠等优点。

天津石化的淡化海水由新泉公司供应,为天津石化100万吨/年乙烯及配套工程用水,其海水淡化系统主要由海水取水系统、预处理、超滤系统、反渗透系统、苦咸水反渗透系统、后处理和产品水存储系统、化学药剂储存和投加系统及辅助系统组成,最终出水水质达到天津石化100万吨/年乙烯及配套工程系统的使用要求。天津石化直接取用新泉公司淡化海水,用水量6.1万吨/天,主要用于化学水制水、循环水补水、消防用水以及脱硫脱硝用水。

市政污水回用用水量1.4万吨/天

市政污水回用分为以物理化学处理为核心的工艺、以生物处理技术为核心的工艺及以膜分离技术为核心的工艺。

以物理化学处理为核心的工艺以城市污水二级处理出水为处理对象,具有技术成熟、处理效果稳定、出水水质好等优点。但缺点是工艺流程较长、占地面积较大、基建费用较高、运行管理麻烦等。我国早期部分城市污水处理厂的再生工程采用此类工程。例如,西安北石桥污水净化中心、大连春柳河污水厂等都是采用此类工艺。

以生物处理技术为核心的工艺以生物处理法为主体,主要由生物处理单元(如生物接触氧化、曝气生物滤池等)、消毒等组成。一般出水能满足农业灌溉、简单工业用水以及城市杂用水的水质要求。该工艺流程的优点是技术成熟、运行稳定、管理方便、流程短、基建费用较第一类工艺低,但处理水质低于第一类工艺。

膜分离技术包含微滤、超滤、电渗析、纳滤、反渗透、气体渗透和渗透汽化等,其用于污水处理,具有出水水质好、效率高、占地小、剩余污泥量少、结构紧凑、易于自动控制和运行管理的显著优点。二级出水经反渗透膜技术处理后可回用于高压锅炉或者回注于地下作为间接生活饮用水。

天津石化市政中水由瑞德塞恩公司供应,其以市政污水为水源,采用“超滤+RO反渗透分离法+离子交换法”工艺制备的一级除盐水作为热电高压锅炉生产用水,是天津市第一个以市政生活污水作为水源最终达到高纯水的再生水项目。其产品水可达到一级除盐水水质标准的要求。

天津石化直接取用瑞德塞恩公司的市政中水,用水量1.4万吨/天,主要用于制备二级除盐水、替代地下水和地表水制水工艺的一级除盐水以及少量用作循环水补水调节水质以便高浓缩倍数运行。

做好水量平衡管理等方案

天津石化100万吨/年乙烯及配套工程用水的海水淡化项目,在设计之初便取消使用地下水或地表水,自运行之日起运行稳定。天津石化淡化海水用量2000万吨~2300万吨/年,等量替代了常规用水资源。

市政中水自2015年年底正式引入天津石化,作为非常规水源用于替代天津石化的化学水补水(原新鲜水)、循环水补水(原新鲜水)及锅炉补水,自运行之日起,化学水用水、锅炉用水、循环水用水均运行稳定。天津石化市政中水用量450万吨~550万吨/年,1.1倍~1.2倍的替代了常规用水资源。

值得注意的是,在非常规水资源利用中要做好水量平衡管理、用水设备的选择和防护、水质管理、应急供水方案等。

在做好水量平衡管理方面,淡化海水、市政中水用于化学水制水,抑或是用于循环水补水,其制水损耗及补水率都与用新鲜水(地表水、地下水)有所不同,因此,应用过程中应根据关键因子进行充分的水量平衡,以便制定合理的年初计划、月计划。

在做好用水设备的选择和防护方面,海水本身是含盐量很高的强电解质,虽经淡化处理,其本身的电化学腐蚀作用仍然很强,尤其是氯离子含量仍然很高,对其应用过程中设备设施的选型、经济性、必要性要综合考量。

在做好水质管理方面,根据淡化海水、市政中水的水质特点,在日常运行过程中要与锅炉水药剂处理、循环水药剂处理紧密结合,做好主要离子的平衡,有条件的要进行静态试验和动态试验,明确配方及控制边界。

在做好应急供水方案方面,为保证工业生产过程的连续性和安全性,当淡化海水、市政中水供应可靠性不能保证、出现问题中断供应时,用户应设有备用水源或应急供水方案。

非常规水资源在一定程度上可以替代常规水资源,可有效解决石化企业取水量大、用水量大的现状,且节水效果明显。

另外,非常规水资源的开发利用也符合国家提出的资源节约型、环境友好型社会建设和节水型社会建设的要求,目前,国家在非常规节水方面多次发文以提供政策支持,为非常规水资源的广泛应用保驾护航。可见,非常规水资源利用的社会、生态和经济效益明显,市场前景无限。

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