浅谈化工行业给排水设计

摘要：水是人类赖以生存的基础，是工业生产运行的命脉，也是我国经济安全和社会发展的“三大战略 资源”之一。我国工业经济的高速度增长，工业用水需求将持续增长。化工工业的发展从很大程度上给给水排水带来了技术的全新革命，运用现代化技术可以从新的方向给给水排水进行相关方面的设计，以下将从各个方面进行详细介绍。

关键词：工业循环冷却水；脱盐水；污水处理

Abstract: water is the foundation of human survival and the lifeblood of industrial production operation, is also China's economic and social development of "the three strategic resources" one. Our industrial economic high speed growth, industrial water demand will continue to grow. Chemical industrial development from largely to water brought the new technology revolution, and the use of modern technology can be from new direction to water related aspects of the design, the following will be introduced in all aspects.

Keywords: industrial cooling water; Water desalination; Sewage treatment

中图分类号：S276文献标识码：A 文章编号：

1工业循环冷却水

水处理化学品，也称水处理剂，它包括工业、城建、环保等方面用于水处理过程的各种药剂，在工业用水中应用广泛，是一类重要的精细化学品。工业冷却用水在我国工业用水中占了相当大的比重，是我国目前和今后工业节水工作的重点，围绕着提高工业循环冷却水的循环再利用率，实现废水深度处理 后的回用，降低对水资源的污染，实现低排放和零排放，工业循环冷却水处理化学品也将面临着新的市场机遇和挑战。但不管怎样，水处理化学品仍是工业循环冷却水处理市场的主流。水处理化学品是精细化学品中一类重要的专用化学品，也是工业冷却水处理技术中最基础且最重要的物质，包括缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂及各类辅助药剂等，应用广泛、用量大，已为工业企业创造了显著的经济和社会效益。 从水处理常用的阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、絮凝剂等专用化学品的市场发展来看，市场呈快速增长状态。水处理化学品的绿色化是工业水处理技术发展的必然趋势绿色水处理技术的核心首先是水处理化学品的绿色化，即水处理化学品自身无毒无害。生物可降解性、不会对环境造成二次污染以及化学品加工生产过程对环境友好。

1.1无磷缓蚀剂

工业循环冷却水处理中常用的缓蚀剂铬酸盐、亚硝酸盐等缓蚀效果虽好，但毒性大。钼酸盐、钨酸盐等虽然毒性较低，但目前市场价格较高。因此，我国工业循环冷却水中常用的缓蚀剂仍主要以无机和有机膦类为主，如无机聚磷酸盐、羟基乙叉二磷酸(胍DP)、2．羟基膦基乙酸(HPA)、多元醇磷酸酯等，产品应用广泛，生产企业众多，年生产规模已达几十万吨。除此以外，锌盐也是工业循环水中常用的一种缓蚀剂。含磷水处理化学品大量、无规排放将加重自然水域的环境污染己成为工业水处理中一个不容忽视的问题，国内外研究机构虽然都在积极开发绿色环保的无磷缓蚀剂，但得到实际应用和工业化的产品并不多。市场仍急需能够真正适用于工业循环冷却水处理、具有良好缓蚀性能的无磷缓蚀剂。

1.2可生物降解阻垢分散剂

水处理产业中发展最快、产业化程度最高的产品就是阻垢分散剂，主要包括有机膦、有机膦羧酸、水溶性低分子量聚丙烯酸及其共聚物等。但是国内外近年来的研究成果表明：尽管多数聚羧酸阻垢分散剂毒性较低，但它们一般无法在微生物和真菌的作用下分解成简单、无毒的物质，若在水体中长期大量富集，也将加重环境的污染。我国在“十五”期间重点支持了一批可生物降解的阻垢分散剂的开发，如聚天门冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸(PESA)、聚环氧磺羧酸(PESC)、低分子量聚谷氨酸(LMPGA)等，使我国可生物降解“环境友好”型阻垢分散剂的研究开发取得了一定的进展，部分产品已实现了工业化生产。

1.3环境友好杀菌灭藻剂

水处理杀菌灭藻剂主要是用于抑制或杀灭水中的细菌、藻类和真菌等的滋生和繁殖，从而控制循环冷却水系统中的微生物腐蚀和微生物粘泥，保证工业生产的安全正常运行。常规的杀菌灭藻剂对人类和水生物都有不同程度的毒性，并经常在环境中累积，导致对环境的长期性危害。如常用的氯化型杀菌剂，易在水中产生三卤代甲烷等对人体有害物质。以季铵盐为代表的非氧化型杀菌剂，毒性仍偏高，难以生物降解。国内外已开发并工业化的低毒、环境友好的杀菌灭藻剂有：美国Albright&wilson公司发明的季锛盐杀生剂――四羟烷基硫酸磷(THPS)、美国Rohm and Hass公司开发的有机硫类杀菌灭藻剂一 ，5一二氯…2 n辛烷．4．异噻唑啉酮．3．酮 (DCOI)以及使用后基本上无残留无残毒对环境无污染的二溴次氮基丙酰胺(DBNPA)等。我国近期开发的以胺、季铵化试剂、二卤代物、硫化试剂等为主要原料，经取代、季铵化、再取代等反应合成的一种有机硫聚季铵盐，对菌、藻都具有良好的杀灭和抑制作用，同时低毒、低泡、易降解，是可用于循环水系统的环境友好粘泥抑制剂，在863计划中也将完成中试研究。

1.4可生物降解絮凝剂

目前废水处理的方法有生化、离子交换、吸附化学氧化、电渗析和絮凝沉降等，其中应用最普遍、最广泛、成本最低的处理方法仍是絮凝沉降法。众多的絮凝剂中，铝盐的应用最广泛，实验证明铝盐对生物体有一定毒性，须解决水中残留铝脱除等遗留问题，因此多功能复合型高效絮凝剂、氧化型絮凝剂、吸附型絮凝剂以及无毒、高电荷、高相对分子质量的阳离子有机絮凝剂、天然高分子絮凝剂、生物絮凝剂技术是今后产业发展的重点和

趋势。

水处理化学品仍在工业水处理市场中占 主导地位，市场稳定增长，尤其是中国水处理化学品市场增长速度更快，以可生物降解阻垢分散剂和无磷缓蚀剂为代表的环境友好型水处理化学品将推动着工业循环冷却水处理化学品向无磷化、绿色化的方向发展。污水回用等水处理新技术的应用，使循环水质更加多元化和复杂化，工业循环冷却水处理也将面临新的机遇和更大的挑战，需要我国水处理行业不断创新、不断进取，为创建节约型社会奠定基础。

2脱盐水

脱盐水装置处理从界区外送来的原水，经原水预处理装置，将水中存在的颗粒、胶状物截留，使产品水中的悬浮物含量降低。将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水。脱盐水中的剩余含盐量应在1～5 毫克/升之间。制取脱盐水的方法主要有以下三种：①蒸馏法，使含盐的水加热蒸发，将蒸气冷凝即得脱盐水；②离子交换法，使含盐的水通过装有泡沸石或离子交换剂的交换柱（见离子交换），钙、镁等离子留在交换柱上，滤过的水为脱盐水；③电渗析法，借离子交换膜对离子的选择透过性，在外加电场作用下，使两种离子交换膜之间的水中的阳、阴离子，分别通过交换膜向阴、阳两极集中。于是膜间区成为淡水区，膜外为浓水区。从淡水区引出的水即为脱盐水。蒸馏法多用于实验室用来洗刷容器或制备溶液，适用于量不多纯度要求较高场所。离子交换法与电渗析法多用于化工业如锅炉用水可以减少结垢和腐蚀，适用于量大纯度要求不是很高的场所。又名蒸馏水。这种水质去除了强电解质，剩余的含盐量在1~5mg/L之间。

3污水处理

当今世界， 污水处理的主要对象为有机物氨氮和磷酸盐。传统上， 氨氮的脱除一般由生物氧化和硝化/反硝化完成；磷酸盐或通过细菌的生物聚集、 或靠化学沉淀去除。污水排放标准的不断收紧是目前世界各国普遍的发展趋势； 以控制富营养化为目的的氮、 磷脱除已成为各国主要的奋斗目标。无疑， 应付日趋严格的排放标准， 传统工艺会因上述弊端而雪上加霜。在此情形下， 发展可持续污水处理工艺变得势在必行。所谓可持续污水处理工艺就是朝着最小的COD氧化、 最低的 CO2 释放、 最少的剩余污泥产量以及实现磷回收和处理水回用等方向努力。这就需要以较综合的方式来解决污水处理问题， 即污水处理不应仅仅是满足单一的水质改善， 同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能量消耗 （避免出现污染转移现象） 、 少资源损耗为前提。发展新颖的污水生物处理工艺依赖于在微生物学及生物化学方面的新发现或新认识。以 “厌氧氨氧化” 和 “反硝化除磷” 技术为蓝本， 详细介绍它们的技术原理、 工艺流程以及在欧洲的应用情况； 在此基础之上提出一个以转换有机能源 （甲烷） 、 回收磷化合物 （鸟粪石） 和回用处理水 （非饮用目的） 为目标的可持续城市污水生物除磷脱氮技术推荐工艺。可持续生物除磷脱氮工艺技术基础目前欧洲以单一去除 COD 为目的的污水处理工艺已不多见， 代之以除磷脱氮为主要对象的生物营养物去除工艺。一方面， 这是迫于污水排放标准不断提高的压力； 另一方面， COD氧化以能消能， 同可持续污水处理概念相悖。从这个意义上说， 污水处理过程中应最大限度地降低 COD消耗量并使过剩的 COD甲烷化。这样一个概念对实现可持续污水处理起着举足轻重的作用。在磷的生物摄/放过程中， 反硝化除磷细菌以硝酸氮取代氧作为电子接受体， 也就是说反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和生物除磷这两个原本认为彼此独立的作用合二为一。显然， 在结合的除磷脱氮过程中， COD 和氧的消耗量均能得到相应节省。比较传统的专性好氧磷细菌去除工艺，反硝化除磷细菌能分别节省约 50%和 30%的 COD与氧的消耗量， 相应减少剩余污泥量 50%。在反硝化除磷过程中由于 COD需要量的大为减少，过剩的 COD 因此能被分离， 并使之甲烷化， 从而避免COD单一的氧化稳定 （至 CO2） 。归因于曝气能量的减少， 以及过剩 COD 甲烷化后能量的产生， 这种综合的能量节约最终会导致释放到大气的 CO2 量明显减少。因此， 具有反硝化除磷细菌富集的处理系统可以被视为可持续处理工艺。传统上， 两个已得到充分确认的生物途径， 硝化与反硝化被应用于污水处理的生物脱氮。这种传统生物脱氮途径从可持续角度看并不是最佳的， 因为充分地氧化氨氮到硝酸氮首先要消耗大量能源 （因曝气） ； 其次， 还需要有足够碳源 （COD） 来还原硝酸氮到氮气。对这一传统脱氮途径的改进可借助于新近由荷兰 TU Deift 研发的一种中温亚硝化技术来实现。在亚硝化/反硝化脱氮途径中， 亚硝酸氮为仅有的中间过渡形态； 这一途径无论对氧化还是还原均能起到最小量化的作用， 意味着 O2 和 COD消耗量的双重节约。显然， 亚硝化/反硝化脱氮途径可以成为一种可持续的脱氮技术。此外， 荷兰 TU Deift 研究人员几乎在同一时期还试验确认了一种新的氨氮转换途径， 这使得氨氮以亚硝酸氮作为电子接受体而被直接氧化至氮气成为可能。这种厌氧条件下的氨氮氧化与亚硝化过程相结合在工程上能够实现氨氮的最短途径转换， 这就意味着生物脱氮过程中源与资源消耗量的最小化完全可能。与传统脱氮工艺相比较， 很明显， 由厌氧氨氧化与亚硝化工艺相结合的氮的完全自养转换方式是一种最可持续的污水脱氮途径。自养脱氮技术原理：厌氧氨 （氮） 氧化辅以亚硝化是实现自养脱氮的最有效途径。厌氧氨氧化与中温亚硝化均是近十年来由荷兰代尔夫特工业大学生物技术实验室所开发的新工艺。厌氧氨 （氮） 氧化 指的是厌氧条件下氨氮以亚硝酸氮作为电子接受体直接被氧化到氮气的过程， 能够支持自养细菌生长。

结语

现代化工行业的发展大抵能做出以上的给水排水设计，这些技术都会在很大程度上改变我们生活用水，工业用水和农业用水的利用和维护，并且都是非常绿色环保的。随着以后工业技术的不断革新发展，新的方法也会不断更新和诞生。

参考文献

李本高 现代工业水处理技术与应用 2004

周本省 工业水处理技术 2002

夏汉平 人工温地处理污水机理与效率．生态学杂志，2002，21(4).