工业循环冷却水旁流水处理工艺探索

□王小军

一、旁流处理工艺

(一)过滤法。过滤法是旁流水处理最常用的工艺(也称为旁滤)，旁流水的处理量根据循环水补充水质和当地气候情况确定，旁滤水量按循环水量的1%～5%考虑，过滤可以将循环水中的微生物粘泥和悬浮物有效去除，旁滤设备反冲洗时杂质将随反冲洗水排出系统，水中的硬度和离子含量不能被脱除。反冲洗水中杂质浓度要比循环水直接排污高的多，因而系统排出的杂质多而消耗的水量少，因此通过过滤可以有效去除循环水中的有害物质并使排污量显著降低。

重力无阀旁滤池、虹吸滤池、纤维滤料过滤器是大型循环冷却水系统通常采用的旁流水处理工艺。重力无阀旁滤池、虹吸滤池以石英砂或无烟煤为滤料，其滤速只能控制在8～10m/h，出水浊度＜3NTU，出水水质较稳定，但设备占地面积较大，投资较高。纤维球过滤器其滤料呈柔性、空隙可变，过滤时受工作压力、上层截泥和滤料自重的影响，形成上疏下密的理想滤层分布状态，纤维球以其极大的比表面积和孔隙率吸附并截留水中的悬浮颗粒，充分发挥出滤料深层截污能力。纤维球耐磨损、抗腐蚀、比重适中易反洗，悬浮物去除率可达85%～96%，纤维滤料滤速高达30m/h。在实际运用中为提高过滤的效率和处理效果，也采用投加混凝剂和过滤的组合工艺。旁流水进入过滤器前通过管道混合器加入混凝剂，在滤料上方的反应区内发生絮凝反应，水中的悬浮颗粒与微生物粘泥一起被滤料截留脱除。

以离子交换纤维为滤料过滤器近年来在循环冷却水旁流水处理中逐渐应用，这种过滤器除具有过滤作用外，还具有软化水质的功能。如果原水硬度较高也可采用过滤和树脂软化的组合工艺。

(二)膜分离法。膜分离法是利用膜的选择透过性能将离子或分子或某些微粒从水中分离出来的过程。常用的有超滤、纳滤、反渗透和电渗析法，膜法可以有效脱除冷却水中的生物粘泥和固体颗粒物，降低冷却水中的硬度和离子含量，产水水质较好，旁滤水回收率可以高达75%。膜法对进水水质要求苛刻，水中的固体颗粒物和微生物粘泥易产生膜污堵，膜污堵后产水效率下降，需要频繁清洗保持膜的产水效率，会导致运行费用增加。为保证膜的长周期运行，通常需采用石灰软化法或过滤法与膜法的组合工艺，以满足循环水补充水的水质要求，膜法一次性建设投资较高。

(三)化学沉淀软化法。化学沉淀软化法是向水中加入适当的化学药剂，促使溶在水中的钙、镁离子以沉淀的形式从水中分离出来，常用的药剂有石灰、纯碱或磷酸三钠等。循环水中的硬度生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀絮状颗粒并吸附水中的悬浮物而沉降下来，能同时降低循环水中浊度和脱除硬度。根据水的硬度和水质的要求，决定使用某种药剂或同时使用几种药剂。化学沉淀法会产生大量泥渣，出水残留硬度和pH值较高，需加酸调节，加酸容易导致冷却水中的盐含量增高，加剧冷却水的腐蚀倾向。石灰软化法在脱除钙镁的同时也将阻垢剂去除，冷却水处理系统中需增加阻垢剂的投加量，会导致冷却水处理运行成本增加。

(四)离子交换法。离子交换法是利用离子交换剂中的可交换基团与循环水中各种离子间的离子交换能力的不同来进行分离的一种方法。采用离子交换法能有效降低旁流水中离子含量。但离子交换树脂在交换饱和后需要消耗大量酸碱进行再生，再生会产生大量酸、碱性废水，处理成本较高。螯合树脂可有效去除水中的金属离子，螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络和物的交联功能高分子材料。螯合树脂与金属离子形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。因此，与离子交换树脂相比，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，可有效脱除盐水中有害离子Ca2+、Mg2+、Sr2+等。

(五)其他方法。电子除垢仪是一种通过仪器产生电磁场，在电磁场作用下使水分子处于高速运动状态，使水中的钙镁离子处于运动状态而无法结合形成水垢，达到阻止结垢的目的，但不能将钙镁离子从循环水系统中去除。蒸发是处理高含盐水的一种常用工艺，常用的有多效蒸发和机械压缩蒸发，循环水排污经蒸发器蒸发，蒸发产生的凝液回用至循环水场或脱盐水站，但这种方法能耗和成本过高，只有在水资源短缺和排放要求严格的地区和企业实施。先进的水处理药剂配方及自动化程度高的自动加药装置也是循环水处理的重要组成部分，采用先进的水处理药剂配方及自动化程度高的自动加药装置则有助于改善循环冷却水的水质、提高浓缩倍数、节约用水量。如企业建设有污水回用装置，可将循环水旁滤反洗水排至污水回用装置处理后作为循环水补充回用也是经济可行的处理方法。

二、结语

结合原水水质情况、生产装置特点及循环水装置的规模，选用科学合理的旁流处理工艺，提高循环水浓缩倍数，将循环冷却水系统的排污水经旁滤处理后返回循环水系统，改善循环水水质，提高工业水的重复利用率，减小排污量，降低企业吨产品水耗，提高企业效益。

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