刘志平

上海华谊（集团）公司 （上海 200040）

上海华谊（集团）公司投资参股的内蒙古亿利化学工业有限公司于2007年投产，主要产品有50万t/a聚氯乙烯（PVC）树脂、37万t/a烧碱、6万t/a液氯、8万t/a盐酸、0.6万t/a次氯酸钠，企业配套建设2个50 MW自备电站，为全厂供热的同时还可以提供部分电能。

企业属于氯碱化工行业，用水量大、排污量也大；企业位于水资源匮乏的西北高原地区，当地水质较差，且水价逐年上涨。随着企业的发展，水资源的供需矛盾日益突出。

氯碱化工企业的冷却水量占工业用水总量的60%～70%，因此，节约循环冷却水成为工业节水最紧迫的任务。节约工业循环水最好的方法就是提高循环水运行的浓缩倍数，减少排污水量和新鲜水补充量；但是随着水的不断循环，水质逐渐恶化，对循环系统造成危害，主要表现在腐蚀、结垢、菌藻和粘泥等方面。所以，对循环冷却水进行处理，使水质得到改善，减少对循环系统的危害，显得极为重要。

公司2016年8月启动对2×50 MW自备电站循环水系统进行节水减排改造的试点工作，希望取得预期效果后，在其他循环水系统进行推广。通过反复调研和技术方案比选，采用对循环水水质进行多功能净化处理的技改方案，在保障循环水运行水质达标的前提下，通过类似“血液透析”的原理，提高循环水运行浓缩倍数、减少循环水排污水量和新水补充量，从而实现节能减排。

技改项目相关设备于2016年12月完成安装调试，2017年1月开始试运行，3月完成性能验收并正式投运。系统各项技术指标均满足行业和企业控制指标要求，节水减排效益显著。

1 循环水系统简介

循环水系统主要参数（年平均值）见表1。

表1 循环水系统主要参数

循环水系统补充水水质、循环水运行水质及运行水质控制指标见表2。

2 存在的主要问题

从表1和表2所示的循环水系统的各项参数不难看出，该系统存在的突出问题有：

（1）由于循环水补充水为黄河水和回用中水，水质较差，且波动较大。

表2 循环水系统各项水质情况

（2）为控制循环水运行水质，在补充水水质较差的情况下，循环水只能在低浓缩倍数下运行，导致排污水量和补充水量较大，不仅造成水资源的浪费，而且给后续污水处理或中水回用处理带来压力。

（3）即使在低浓缩倍数下运行，在用水紧张或补充水水质恶化的冲击下，循环水运行水质也时常超标，对用水设备造成影响。

（4）企业所处地区水资源相对匮乏，随着生产的发展，用水矛盾日益突出，节水减排和水资源循环利用显得十分紧迫。

3 技改方案

3.1 方案选择

由于各系统使用循环水的换热设备较多且换热效率要求高，为确保换热效果，必须确保循环水的水质。保证水质的途径除了增加药剂用量以外就是增大排污量，而加大药剂用量不仅作用有限，也增加了排污水中污染物的浓度，同时排污量的增加又造成水资源的严重浪费。为实现节能减排，建设环保型企业，公司通过大量技术调研和分析比选，决定采用KIV-EC循环水多功能净化处理一体化技术与设备对循环水系统进行改造，通过对循环水中结垢、腐蚀、菌藻、浊度、COD等因子进行削减或抑制，实现净化水质、提高循环水运行浓缩倍数、减少循环水排污水量和新水补充量。

3.2 技术原理

根据系统大小和运行工况，取设计量的循环水进入多功能净化处理一体化设备，在物理、化学、高频电磁场、诱导催化等作用下，循环水中的部分易结垢成分和胶体悬浮物以固体形式析出并被捕集，使循环水硬度和浊度降低；反应器内产生一定量具有强氧化性的自由基，具有杀菌灭藻、削减COD的功能；被极化和解聚的小分子具有极强的穿透力，不仅防止结垢物质在设备上结垢，还对设备上的老垢予以穿透使其松脱；一部分Cl-通过电极的氧化作用生成氧化剂，用于杀菌灭藻，另一部分Cl-进入排污水。经过上述多功能处理，循环水水质得到有效净化，净化出水回流到循环水集水池。连续不断的水质净化置换，为提高循环水浓缩倍数、减少排污量和新水补充量创造了基础条件。

3.3 技改实施

净化处理的主体为一体化设备，主要由进水系统，反应器系统（预处理、除硬、脱氯），出水过滤系统，电控系统及反洗系统组合而成，整个系统对外接口只有水进出口、空气进出口、电源进口等，占地面积小，接入、运行、维保等十分方便。

整个技改实施只需在规划的占地区域（循环水集水池旁）做好设备基础，将循环水回水管接入设备进水口，将电源和压缩空气接至设备主体相关接口即可。

通过循环水回水的余压，将设计量的回水引入KIV-EC系统，反应器出水经过滤器过滤后回流到循环水池。该过程重复一定时间后，反洗过滤器，并使设备通过自动除渣装置，将反应器和过滤器内的积垢清除排出至沉淀池，经沉淀后的盐垢按一般固废进行处置。过程示意见图1。

4 技改效果与效益

4.1 水质净化与节水减排效果

技改项目于2017年1月试运行以来，系统运行高效、安全、稳定，循环水水质稳定在控制指标以内，污水排量比技改前（平均污水排量为110 m3/h）减少60%以上，效果显著。具体见表3。

图1 循环水净化处理示意图

4.2 技改综合效益

（1） 节省药剂费用

技改前平均药剂费用为10万元/月；技改后由于水质净化和处理过程中产生自源性的杀菌灭藻剂，药剂的添加量平均减少20%，即节省药剂费用2万元/月。装置运行9个月，共节省药剂费用18万元。

（2） 节水效益

节水价格=补水水价+中水回用处理费=4.1+11.4=15.5 元/m3。

循环水净化处理技改装置投运后的节水减排效益见表4。

表4 节水减排效益

（3）技改综合效益

技改综合效益=节省药剂费用+节水效益=18+681.35=699.35万元。

经计算，技改后月平均节省费用为77.7万元，则年平均节省费用932.4万元。

5 结语

循环水系统自2017年1月完成改造以来，总体运行良好，水质稳定且指标优于控制指标。此次技改不仅节约了循环水的运行成本，改善和优化了循环水系统的运行工况（节约大量水资源、减轻中水回用处理压力），也促进了公司环保工作的开展，为公司其他循环水系统的改造、改进提供了思路和方向。此外，还取得了良好的社会效益。

收稿日期：2017年11月