企業研究論文-化學工業冷卻節水、凝液回收和污水凈化回用措施探討摘要化學工業用水量大，節水是我國化學工業可持續發展的必由之路。尤其對位于西北和北方沿海缺乏淡水的地區，發展節水工藝技術已是當務之急。采取冷卻系統節水、冷凝水回收利用、污水凈化回用等措施，可有效節約化學工業用水。關鍵詞化學工業，水資源保護，水處理我國是一個水資源嚴重短缺的國家，特別是北方沿海地區和廣大西部地區是我國最缺水地區之一。考慮到北方沿海地區和西部人口增長、產業結構變化、農業發展和生態環境用水需求等因素，北方沿海地區和西部地區的供水形勢還將更加嚴峻。同時，南方沿海部分地區也存在著水質性和資源性缺水狀況。我國化學工業已成為最重要的工業門類之一，2005年實現產值42483億元，工業增加值10256億元，實現利稅2059億元，分別占全國總量的16.88%，14.21%和9.9%。化學工業擁有幾十個行業、數百萬種產品，技術先進，裝備優良，滲透到國民經濟生產和人類生活各個領域。特別是，我國目前正逐步進人能源重化工時代，化學工業作為基礎產業的地位將更加突出。化學工業高速發展已成為國民經濟持續發展的必然要求，而水資源保障不夠已成為部分地區化學工業發展的制約因素之一。化學工業是用水大戶，萬元產值綜合耗水量20100t，其中煉油企業耗水量最低，為35t，石油化工耗水量較低，約為20t左右。煤化工耗水量比石油化工要高得多，萬元產值綜合耗水量約100t左右。精細化工耗水量巨大，萬元產值耗水量最高可達400500t。按我國化工行業萬元產值平均用水負荷75t計，2005年化學工業耗水量達到300億t左右，占全國耗水總量5573億t的5.3%(2005年全國水利發展統計公報)，工業耗水量的20%以上，是我國工業中最大的用水產業之一。目前，化工行業用水狀況與國際先進水平相比還存在著很大差距，尚有很大節水潛力。據報道，美國、加拿大和墨西哥三國化工單位產值耗水量為38m3萬元，僅為我國的二分之一。單位產值用水量的加大，不僅浪費了寶貴的水資源，更大的問題是將直接加大廢水的排放量，1t新鮮水將產生0.20.5t的廢水。由于人們對環境關注的日益加強和環境保護法規的日益嚴格，節約用水將成為化工企業改善環境影響，提高經濟效益的重要手段。從我國化學工業的布局結構看，我國現代石油和化學工業主要分布在發達地區，由于近年來經濟的高速發展，結構性缺水日益嚴重，在華北地區，新鮮水價格最高已達5元t以上，也就是說1t甲醇僅新鮮水費用就達到100元左右。特別是近年來由于我國能源化工需求的不斷增長、國際原油價格居高不下，我國西部地區以豐富的煤炭資源為依托，迎來了煤化工發展的新時代。但由于我國煤炭資源與水資源的逆向分布，水資源已成為西部各省發展能源化工產業發展的主要制約因素。從可持續發展出發，近年來國家特別強調全面貫徹落實科學發展觀，在“十一五”“建設資源節約型、環境友好型社會”，要求“落實節約資源和保護環境的基本國策，建設低投入、高產出、低消耗、少排放、能循環可持續的國民經濟體系和資源節約型、環境友好型社會。”在國民經濟的各個環節落實“節約能源、節約用水、節約土地、節約材料、加強資源的綜合利用。”并提出了約束性指標，即“單位國內生產總值能源消耗降低20%左右，單位工業增加值用水量降低30%，農業灌溉用水有效利用系數提高到0.5，工業固體廢物綜合利用率提高到60%。”化學工業作為用水大戶，在這樣的政策背景下，大力提倡節水是大勢所趨，節約用水已成為化學工業發展循環經濟的一個重要環節。1、化學工業節水的基本途徑從化工行業自身特點來看，化工用水量最大的環節是冷卻用水、鍋爐給水和工藝用水。冷卻用水在總用水量中所占比重最大，一般占到裝置總用水量的60%70%，特別是氮肥、基本化工原料等行業。而冷卻水使用后，除溫度稍高外，一般水質清潔，無污染，只要進行水質穩定后即可循環回用。因此，減少冷卻水的使用是化工節水的根本途徑。蒸汽凝液回收是減少鍋爐用水的主要途徑。工藝水由于直接參與化學反應，直接回收的可能性較小，選擇本質節水型工藝是減少工藝用水的主要途徑。另外對廢水排放進行深度處理，生產符合生產要求的回用水也是節水的主要途徑之一。因此化工行業節水的基本途徑為：節水型工藝；冷卻節水(高循環倍率技術、空冷技術、海水冷卻)；凝液回收；污水回用。其中節水型工藝應該是在項目前期工作中首先就要考慮的問題，并且不同化工產品生產節水工藝相差較大。本文重點討論冷卻節水、凝液回收和污水回用。2、冷卻節水2.1、循環冷卻水系統節水化工企業循環水系統基本流程一般是：給水管網來的新鮮水經循環水處理裝置緩蝕阻垢處理后進入循環水給水管網，供全廠冷換熱設備使用，換熱后水溫達到設計值后，進入循環回水管網，一部分經冷卻塔換熱后溫度降低10cC左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分約占總水量的3%進入旁濾系統，過濾以降低循環水濁度，再進入塔下水池，經格柵進人吸水池，再經過緩蝕阻垢、殺菌滅藻藥劑處理，水質穩定后，經循環水泵升壓送至循環水給水系統。循環水系統如圖1所示，2)。要減少循環水系統用水量，最主要的措施是提高循環水的濃縮倍數。循環水濃縮倍數的定義如下所示：濃縮倍率：循環冷卻水中某種鹽分的濃度補給水中某種鹽分的濃度以循環量為10000m3h、冷熱水溫差10的循環水系統為例，不同濃縮倍數下的補充水率、排污率和節水率如表1所示。從表1可以看出，使用循環水較使用直流水具有顯著的節水減排效果，濃縮倍數在1.5，補充水率為3.31%，折算成節水率為96.69%；污水排放率為2.23%，折算成減排率為97.77%。隨著濃縮倍數升高，節水減排效果提高，節水率和減排率提高，但提高的幅度逐漸下降。目前，由于水源緊張，水價上漲，排污收費增加，個別企業循環水濃縮倍數已提升至6以上。目前我國化工企業循環水濃縮倍率一般在2左右，如果都提高到6，可減少循環水補充水40%，減少污水排放80%。要提高循環水濃縮倍率，主要通過以下幾種方法。2.1.1、優化水處理配方提高循環水濃縮倍率，在補充水水質不變的情況下，最顯著的結果就是循環水中的含鹽量提高，濁度增大，微生物增多等。如處理不當，將加速設備管道的腐蝕，并導致裝置利用率的降低和循環水水質的惡化。通過調整循環水處理配方，循環水濃縮倍率可以提高到3-4。循環水高濃縮倍數運行情況下。加藥、加酸設施的安全可靠是水處理的基礎，因此要求循環水系統有較高水平的水質在線監測和自動加藥系統，因此要以系統運行的穩定、可靠，減少操作波動為首要條件，選用與系統相適應的自動連續加藥(加酸)設備。高濃縮倍數運行時，循環水離子含量和污染物含量增加，濁度和微生物控制難度加大，需要加強旁流處理和殺菌。配備旁流過濾器，其流量為循環