废水是循环水的最佳水源
废水是循环水的最佳水源
董兆祥，董刚，胡鹏
（邯郸市奥博水处理有限公司 河北邯郸 056002）
[摘要]本文从理论和实践的多个方面论述了废水作为循环水补充水的有用性，为废水的资源化利用和零耗能回用开辟了一条捷径。
[关键词]废水，循环水，水源
综述：
“废水是循环水的最佳水源。”这一结论提出是在把废水与地表水、地下水、软水和纯水作为循环水补充水时的比较中得出的。废水的缺点也是非常明显的，比如：浊度太高时需要净化；PH值太低时需要调整；温度太高时需要降温；泡沫太大时需要加消泡剂等。在作为循环水的补充水时，废水的明显优势是不结垢、不腐蚀，这是其它水质作循环水补充水时无论投加何种水处理药剂也无法得到的效果。废水是循环水的最佳水源优势在哪里呢？
1.废水中的微量重金属离子是循环水设备不可或缺的预膜剂。
废水中的重金属离子虽然是微量，但要比其它水质中的含量高得多。重金属离子在设备表面无序的附着引起电位差，导致设备的电化学腐蚀。然而，在水处理药剂的作用下，重金属离子可以均匀地附着在设备的表面，成为换热设备的防护膜。重金属离子为高价阳离子，其保护膜可以抵御高Cl-、高So42-和溶解氧对设备的侵蚀。
相比较而言，地表水、地下水、软水及纯水的重金属离子含量很低，甚至没有，所以在作为循环水的补充水的时候，无论缓蚀预膜剂用多少，因为相对应的重金属离子的稀少或缺失，系统的腐蚀是不可避免的。即使是Cl-、So42-含量较低的水质，但水中的溶解氧腐蚀仍不可避免。特别是在换热器部位，水温的升高，水中的溶解氧含量降低，从水中溢出的溶解氧如果没有与有机物结合的机会，只好与设备结合，造成换热设备氧腐蚀，这就是用软水，或用纯水，或用海水淡化水作循环水时系统腐蚀形成的主要根源。
2.废水中的高Cl-，在循环水中有不可替代的作用。
废水中的Cl-含量有数百、数千、数万的，当作为循环水的补充水时，施以合适的药剂和药量，同样会有很好的处理效果。原因有三点：
一是Cl-含量很高的废水，其相对应的微量重金属离子含量也高，重金属离子是设备保护膜的重要组成，故而Cl-高并不意味腐蚀。浙江宁波一家化工企业用离子交换树脂再生的酸碱废水作循环水零排放，废水Cl-高达15000mg/L，循环水Cl-高达25000～30000mg/L，几个月来，设备不仅不腐蚀，而且锈斑脱落后，还预上了防护膜。
二是Cl-含量高的废水，有抑制细菌和藻类生长的功能。有几家焦化企业用焦化废水作循环水零排放时，循环水Cl-高达25000mg/L，不仅没有产生系统腐蚀，相反，杀菌灭藻粘泥剥离剂的用量及次数比用其它水质作循环水时少得多，一年用2～3次就解决了问题。
三是Cl-含量高的废水产生氯化钙超饱和析出的可能性大。循环水用废水而又零排放的情况下，循环水浊度非常高，当氯化钙超饱和析出时，成为循环水的净水剂，宁夏泰瑞、山西潞宝循环水系统的浊度低于补充水的浊度就是这个道理。
3.废水的碱度高和PH值高，在药剂的作用下可以成为低碱度和低PH值，抑制结垢现象的发生。
一般的废水水质PH值在9.4以下，水中的碱度以CO32-和HCO3-表现出来。在循环水处理工作中，尚好的水处理药剂将Ca2+、Mg2+螯合后，两个HCO3-在受热后就会转为一个CO2、一个CO32-、一个H2O。水中CO2成份的增加，降低了循环水的PH值，CO32-和H2O的结合又会生成HCO3-和O，如此循环下去，碱度变成CO2，又变成H2CO3，所以循环水的PH值不会升高，也不会引起结垢。邯郸金华焦化把剩余氨水作为循环水的补充水，碱度226mmol/L，PH值9.5，运行一年来，循环水系统没有加酸调节，PH值在7.0～8.0区间运行正常，并未发生结垢问题。
4.废水中的硬度高，如果废水配比得当，药剂的配方和用量恰当，同样不会造成系统结垢。
一是硬度高，表明与Ca2+、Mg2+相对应的阴离子含量也高，比如酸碱再生废水、脱硫液等，这些废水中的硬度都是永久硬度，不会发生碳酸钙结垢问题。
二是将反渗透浓水与酸碱再生废水、脱硫液或工艺废水混合后，反渗透浓水的暂硬就转化成了永硬，也不会发生碳酸钙结垢。
三是将废水以合理的比例补进循环水中，根据废水水质和零排放的要求，施以合理的配方药剂，将超饱和析出的结垢物质转化成水渣，沉淀于水池底部或旁滤器清出，循环水系统照样不会发生结垢。
5.废水中的油含量高，处置得当可有益无害。
焦化企业的蒸氨废水、剩余氨水或生化废水，石油炼化企业的酸性汽提废水或污水厂预处理水，都有一定量的油，但同时废水的碱度含量也高。在补充的废水经过换热器升温时，油和碱度发生化合反应，也叫皂化反应。皂化反应后的废水发生了肥皂效应，可将循环水系统设备上的油污、泥土，包括生物粘泥等去除干净。循环水水质是特别的脏，而且有大量气泡，而冷却塔及换热器都是异常的干净。山东京博石化、海科石化、吉林建龙焦化均是如此。
6.废水中的氨和硫化氢含量高、气味难闻，用作循环水补充水时，不仅没味，而且提高了硬度在循环水中的溶解度。
为了避免难闻气味四溢，废水管接至循环泵入口处的水面以下。这样，氨和硫化氢进入循环水系统后就进入了循环水管道，在通过换热器时，水中的溶解氧与氨结合形成硝酸根和亚硝酸根，与硫化氢结合形成硫酸根。硝酸根和硫酸根的大量产生，使得循环水中的暂硬度转化为永久硬度，抑制了循环水系统的结垢。现有多家企业用蒸氨废水和剩余氨水作循环水零排放，走近冷却塔处，都没有难闻的气味。
7.废水中的有机物含量高，在循环水系统固有设施的作用下，得到充分的降解。
循环水系统的固有设施为废水的好氧、厌氧、缺氧、热解或催化提供了充分的条件，无论废水的COD、BOD、氨氮、酸类、氰化物有多少，均能在循环水无休止的循环过程中得到降解。冷却塔处的循环水与空气充分接触，并交换热量，就是废水的好氧处理；循环水池中丰富的菌藻及微生物对废水的有机物进行代谢过程，就是废水的厌氧处理；循环水进入循环水管道，就是废水缺氧处理；循环水通过循环泵加压，通过换热器升温就是废水的催化或热解反应。
由于废水的水质千差万别，在废水用作循环水零排放的成功企业中，有的循环水COD维持在8000～9000mg/L，有的循环水COD在2000～3000mg/L徘徊。氨氮、酚类、氰化物的检测数据均低于补充废水中的数据，说明了循环水系统有降解有机物的功能。
8.废水浊度普遍偏高，一般情况下不影响循环水的换热效果。
一是循环水浊度带阳电荷，而水处理药剂带阴电荷，阴阳电荷的吸引和中和，使得浊度的附着能力大为降解。
二是循环水浊度的升高是伴随着循环水浓缩倍率的升高而升高，也是伴随Cl-的升高而升高。而当氯化钙达到超饱和时，就会产生氯化钙的结晶析出和沉淀，氯化钙是一种净水剂，它对循环水浊度进行絮凝、沉淀，这时的循环水浊度会低于补充废水的浊度，故而循环水系统设备不会产生浊度沉积而影响换热。
三是水处理药剂具有分散钙垢、锈垢和设备预膜的功能，循环水管道和换热器内的钙垢、锈垢的脱落，以及管壁的预膜，使得设备的表面清洁和光滑，即使循环水的浊度达到3000～5000NTU，也不曾发生粘泥沉积于换热器的问题。
9.循环水系统沉积的无机物是固废，但不是危废。
废水用作循环水零排放时，水分蒸发了，重金属离子在设备表面预膜了，超饱和析出的结垢物质成水渣后沉淀在冷却水池底部了，有机物及有毒有害物质降解后成为无机物、CO2和N。确切的说：循环水中沉积的无机物是碳酸盐、硫酸盐和氯化物，可在大修时进行池底清淤，也可通过旁滤器截流或泥浆泵抽出。清出后可填坑，铺路或焚烧，对环境无害。
10.废水用作循环水，水蒸气不会污染大气。
回答这个问题，目前还没有可靠的数据来证明。但是我们已有的知识可以说明这一点。废水中的氰化物和酚类物质是以化合物形成存在的，不仅毒性强，而且易挥发，而另一个特点是易氧化。废水经过换热器时，水温升高，水中溶解氧溢出，迅速与酚、氰化合物发生氧化还原反应。即使还有不充分反应的可能性，那么废水在冷却塔处与空气的充分交换，再次进行氧化还原反应。如此循环往复的好氧、厌氧、缺氧、热解、催化过程，酚、氰等物质的降解是充分的。如果说还有微量进入大气，但也不会对大气环境造成污染，更何况大气环境也有自净化功能。去年的12月份，我们曾邀请省、市两级环境检测站去邯郸一家焦化企业的冷却塔处检测水蒸汽的质量有没有问题？回答是：国家没有冷却塔水蒸汽的检测标准和方法，我们从来没做过。
结束语：
废水用作循环水零排放处理技术是一项省钱、省事、节能、节水、无污染的技术，推广和运用这项技术，将使废水回用变得异常简单、可靠。相信在未来的日子里，越来越多的用户接受并实施的同时，偷排和便向排放废水的现象会自然消失。那时，中国的水污染问题将成为历史，划上句号，碧水蓝天的美好环境就可早日实现。
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