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化学工业冷却节水、凝液回收和污水净化回用措

2017-08-18 02:18 [摘要]化学工业用水量大，节水是我国化学工业可持续发展的必由之路。尤其对位于西北和北方沿海缺乏淡水的地区，发展节水工艺技术已是当务之急。采取冷却系统节水、冷凝水回收利用、污水净化回用等措施，可有效节约化学工业用水。 　　[关键词]化学工业，水资源保护，水处理　　我国是一个水资源严重短缺的国家，特别是北方沿海地区和广大西部地区是我国最缺水地区之一。考虑到北方沿海地区和西部人口增长、产业结构变化、农业发展和生态环境用水需求等因素，北方沿海地区和西部地区的供水形势还将更加严峻。同时，南方沿海部分地区也存在着水质性和资源性缺水状况。　　我国化学工业已成为最重要的工业门类之一，2005年实现产值42483亿元，工业增加值10256亿元，实现利税2059亿元，分别占全国总量的16.88%，14.21%和9.9%。化学工业拥有几十个行业、数百万种产品，技术先进，装备优良，渗透到国民经济生产和人类生活各个领域。特别是，我国目前正逐步进人能源重化工时代，化学工业作为基础产业的地位将更加突出。化学工业高速发展已成为国民经济持续发展的必然要求，而水资源保障不够已成为部分地区化学工业发展的制约因素之一。　　化学工业是用水大户，万元产值综合耗水量20～100t，其中炼油企业耗水量最低，为3～5t，石油化工耗水量较低，约为20t左右。煤化工耗水量比石油化工要高得多，万元产值综合耗水量约100t左右。精细化工耗水量巨大，万元产值耗水量最高可达400～500t。按我国化工行业万元产值平均用水负荷75t计，2005年化学工业耗水量达到300亿t左右，占全国耗水总量5573亿t的5.3%(2005年全国水利发展统计公报)，工业耗水量的20%以上，是我国工业中最大的用水产业之一。目前，化工行业用水状况与国际先进水平相比还存在着很大差距，尚有很大节水潜力。据报道，美国、加拿大和墨西哥三国化工单位产值耗水量为38m3／万元，仅为我国的二分之一。单位产值用水量的加大，不仅浪费了宝贵的水资源，更大的问题是将直接加大废水的排放量，1t新鲜水将产生0.2～0.5t的废水。由于人们对环境关注的日益加强和环境保护法规的日益严格，节约用水将成为化工企业改善环境影响，提高经济效益的重要手段。　　从我国化学工业的布局结构看，我国现代石油和化学工业主要分布在发达地区，由于近年来经济的高速发展，结构性缺水日益严重，在华北地区，新鲜水价格最高已达5元／t以上，也就是说1t甲醇仅新鲜水费用就达到100元左右。特别是近年来由于我国能源化工需求的不断增长、国际原油价格居高不下，我国西部地区以丰富的煤炭资源为依托，迎来了煤化工发展的新时代。但由于我国煤炭资源与水资源的逆向分布，水资源已成为西部各省发展能源化工产业发展的主要制约因素。　　从可持续发展出发，近年来国家特别强调全面贯彻落实科学发展观，在“十一五”“建设资源节约型、环境友好型社会”，要求“落实节约资源和保护环境的基本国策，建设低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。”在国民经济的各个环节落实“节约能源、节约用水、节约土地、节约材料、加强资源的综合利用。”并提出了约束性指标，即“单位国内生产总值能源消耗降低20%左右，单位工业增加值用水量降低30%，农业灌溉用水有效利用系数提高到0.5，工业固体废物综合利用率提高到60%。”化学工业作为用水大户，在这样的政策背景下，大力提倡节水是大势所趋，节约用水已成为化学工业发展循环经济的一个重要环节。　　1、化学工业节水的基本途径　　从化工行业自身特点来看，化工用水量最大的环节是冷却用水、锅炉给水和工艺用水。冷却用水在总用水量中所占比重最大，一般占到装置总用水量的60%～70%，特别是氮肥、基本化工原料等行业。而冷却水使用后，除温度稍高外，一般水质清洁，无污染，只要进行水质稳定后即可循环回用。因此，减少冷却水的使用是化工节水的根本途径。蒸汽凝液回收是减少锅炉用水的主要途径。工艺水由于直接参与化学反应，直接回收的可能性较小，选择本质节水型工艺是减少工艺用水的主要途径。另外对废水排放进行深度处理，生产符合生产要求的回用水也是节水的主要途径之一。因此化工行业节水的基本途径为：节水型工艺；冷却节水(高循环倍率技术、空冷技术、海水冷却)；凝液回收；污水回用。　　其中节水型工艺应该是在项目前期工作中首先就要考虑的问题，并且不同化工产品生产节水工艺相差较大。本文重点讨论冷却节水、凝液回收和污水回用。　　2、冷却节水　　2.1、循环冷却水系统节水　　化工企业循环水系统基本流程一般是：给水管网来的新鲜水经循环水处理装置缓蚀阻垢处理后进入循环水给水管网，供全厂冷换热设备使用，换热后水温达到设计值后，进入循环回水管网，一部分经冷却塔换热后温度降低10cC左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分约占总水量的3%进入旁滤系统，过滤以降低循环水浊度，再进入塔下水池，经格栅进人吸水池，再经过缓蚀阻垢、杀菌灭藻药剂处理，水质稳定后，经循环水泵升压送至循环水给水系统。循环水系统如图1所示，2)。　　要减少循环水系统用水量，最主要的措施是提高循环水的浓缩倍数。循环水浓缩倍数的定义如下所示：　　浓缩倍率：循环冷却水中某种盐分的浓度／补给水中某种盐分的浓度　　以循环量为10000m3／h、冷热水温差10℃的循环水系统为例，不同浓缩倍数下的补充水率、排污率和节水率如表1所示。