水处理化学品市场全球趋势及预处理_水处理化学剂
1.反渗透膜的发展趋势怎么样?
2.求个水处理工艺新技术
3.常用的水处理剂有哪些?用到哪些化学原料?
4.沈阳瑞驰表面技术有限公司的工业水处理业务
5.中水回用现状及发展趋势?
进入21世纪,全球环保产业开始进入快速发展阶段,逐渐成为支撑产业经济效益增长的重要力量,并正在成为许多国家革新和调整产业结构的重要目标和关键。美国、日本和欧盟的环保产业成为全球环保市场的主要力量。
随着中国经济的持续快速发展,城市进程和工业化进程的不断增加,环境污染日益严重,国家对环保的重视程度也越来越高。“十五”期间,由于国家加大了环保基础设施的建设投资,有力拉动了相关产业的市场需求,环保产业总体规模迅速扩大,产业领域不断拓展,产业结构逐步调整,产业水平明显提升。
在发展循环经济的要求下,从2007年开始,环保支出科目被正式纳入国家财政预算,对环保工作提出了新思路、新对策,受益于此,中国环保行业继续高速增长,且增速进一步提高。
2007年,中国取综合措施推进污染减排,全国装备脱硫设施的燃煤机组占全部火电机组的比例由2005年的12%提高到48%,城镇污水处理率由52%提高到60%,全年全国化学需氧量排放量1383.3万吨,比2006年下降3.14%;二氧化硫排放量2468.1万吨,比2006年下降4.66%,主要污染物排放量实现双下降,首次出现了“拐点”,污染防治由被动应对转向主动防控,环保历史性转变迈出坚实步伐。
2008年国家要求关停1300万千瓦小火电,淘汰600万吨炼钢、5000万吨水泥、1400万吨炼铁等一大批落后产能,削减二氧化硫排放量60万吨,削减化学需氧量排放量40万吨。环保产品和服务的需求进一步扩大。2008年上半年全国化学需氧量排放总量674.2万吨,同比下降2.48%;二氧化硫排放总量1213.3万吨,同比下降3.96%,新增城市污水处理能力678万吨/日。2008年下半年,受美国金融危机影响,中国为扩大内需,大规模加大基础设施建设,对环保产业的投资也进一步加大。
中国环保产业还处于快速发展阶段,总体规模相对还很小,其边界和内涵仍在不断延伸和丰富。随着中国社会经济的发展和产业结构的调整,中国环保产业对国民经济的直接贡献将由小变大,逐渐成为改善经济运行质量、促进经济增长、提高经济技术档次的产业。产业内涵扩展的方向将主要集中在洁净技术、洁净产品、环境服务等方面,中国环保产业的概念也将演变为:“环境产业”或“绿色产业”。
“十一五”期间,中国环保产业可望保持年均15%-17%的增长速度,环保投资的重点领域主要包括水环境、大气环境、固体废物、生态环境、核安全及辐射环境保护建设以及环境能力建设。2010年环保产业的年收入总值将达8800-10000亿元左右,其中综合利用产值6600亿元,环保装备产值1200亿元,环境服务产值1000亿元。
1、行业的上、下游行业
环保水处理行业上游包括水处理剂、水处理设备、泵阀产品、建筑建材等行业。下游行业包括市政、电力、冶金、石化、造纸等各细分子行业。
2、上、下游行业对本行业的影响
上游行业的水处理剂、水处理设备和材料、电气设备、建材原料的价格将直接影响水处理行业的成本,对行业内企业的利润产生影响。
上游行业的需求增加、价格上升将增加水处理行业的运营成本,对水处理行业产生不利影响。反之,上游行业竞争加剧、价格下降将增加水处理行业的利润,对水处理行业产生有利影响。
下游行业对水处理系统的投资力度将决定水处理行业的需求,如果下游行业发展迅速,对水处理系统的需求大幅增加,将会带动水处理行业的发展,提高水处理行业的利润总量。反之,下游行业开始停止对水处理系统投资,则会降低水处理行业的需求,进而减少水处理行业的利润总量。
随着国家环保力度的提高以及技术的不断进步,下游行业对环保水处理行业设计水平、建造工艺、建造材料等会提出新的要求,这将使得水处理公司不断研究开发新技术、运用新工艺,以适应市场需求的转变。 节能环保产业是指为节约能源、发展循环经济、保护生态环境提供物质基础和技术保障的产业,是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产业之一。节能环保产业涉及节能环保技术装备、产品和服务等,产业链长,关联度大,吸纳就业能力强,对经济增长拉动作用明显。加快发展节能环保产业,是调整经济结构、转变经济发展方式的内在要求,是推动节能减排,发展绿色经济和循环经济,建设节约型环境友好型社会,积极应对气候变化,抢占未来竞争制高点的战略选择。根据《院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发〔2010〕32号)和《院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》(国发〔2011〕26号)有关要求,为推动节能环保产业快速健康发展,特制定本规划。
1.重点领域
在环保产业方面,一是发展先进环保技术和装备,包括污水、垃圾处理,脱硫脱硝,高浓度有机废水治理,土壤修复,监测设备等,重点攻克膜生物反应器、反硝化除磷、湖泊蓝藻治理和污泥无害化处理技术装备等;二是发展环保产品,包括环保材料、环保药剂,重点研发和产业化示范膜材料、高性能防渗材料、脱硝催化剂、固废处理固化剂和稳定剂、持久性有机污染物替代产品等;三是发展环保服务,建立以资金融通和投入、工程设计和建设、设施运营和维护、技术咨询和人才培训等为主要内容的环保产业服务体系,加大污染治理设施特许经营实施力度。
2.技术及装备
污水处理。重点攻克膜处理、新型生物脱氮、重金属废水污染防治、高浓度难降解有机工业废水深度处理技术;重点示范污泥生物法消减、移动式应急水处理设备、水生态修复技术与装备。推广污水处理厂高效节能曝气、升级改造,农村面源污染治理,污泥处理处置等技术与装备。
垃圾处理。研发渗滤液处理技术与装备,示范推广大型焚烧发电及烟气净化系统、中小型焚烧炉高效处理技术、大型填埋场沼气回收及发电技术和装备,大力推广生活垃圾预处理技术装备。
大气污染控制。研发推广重点行业烟气脱硝、汽车尾气高效催化转化及工业有机废气治理等技术与装备,示范推广非电行业烟气脱硫技术与装备,改造提升现有燃煤电厂、大中型工业锅炉窑炉烟气脱硫技术与装备,加快先进袋式除尘器、电袋复合式除尘技术及细微粉尘控制技术的示范应用。
危险废物与土壤污染治理。加快研发重金属、危险化学品、持久性有机污染物、放射源等污染土壤的治理技术与装备。推广安全有效的危险废物和医疗废物处理处置技术和装置。
监测设备。加快大型实验室通用分析、快速准确的便携或车载式应急环境监测、污染源烟气、工业有机污染物和重金属污染在线连续监测技术设备的开发和应用。
3.环保产品
环保材料。重点研发和示范膜材料和膜组件、高性能防渗材料、布袋除尘器高端纤维滤料和配件等;推广离子交换树脂、生物滤料及填料、高效活性炭等。
环保药剂。重点研发和示范有机合成高分子絮凝剂、微生物絮凝剂、脱硝催化剂及其载体、高性能脱硫剂等;推广循环冷却水处理药剂、杀菌灭藻剂、水处理消毒剂、固废处理固化剂和稳定剂等。
4.环保服务
以城镇污水垃圾处理、火电厂烟气脱硫脱硝、危险废物及医疗废物处理处置为重点,推进环境保护设施建设和运营的专业化、市场化、社会化进程。大力发展环境投融资、清洁生产审核、认证评估、环境保险、环境法律诉讼和教育培训等环保服务体系,探索新兴服务模式。 膜处理技术用于污水化、高浓度有机废水处理、垃圾渗滤液处理等,研发重点是高性能膜材料及膜组件,降低成本、提升膜通量、延长膜材料使用寿命、提高抗污染性。
污泥处理处置技术用于生活污水处理厂污泥处理处置。重点是污泥厌氧消化或好氧发酵后用于农田、焚烧及生产建材产品等处理处置技术,研发适用于中小污水处理厂的生物消减等污泥减量工艺。
脱硫脱硝技术用于电力、钢铁、有色等行业及工业锅炉窑炉烟气治理。研发重点是脱硝催化剂的制备及化脱硫技术装备。
布袋及电袋复合除尘技术用于火电、钢铁、有色、建材等行业。重点是耐高温、耐腐蚀纤维及滤料的国产化,研发高效电袋复合除尘器、优质滤袋和设备配件。
挥发性有机污染物控制技术用于各工业行业挥发性有机污染物排放源污染控制及回收利用。研发重点是新型功能性吸附材料及吸附回收工艺技术,新型催化材料,优化催化燃烧及热回收技术。
柴油机(车)排气净化技术用于国IV以上排放标准的重型柴油机和轻型柴油车。研发重点是选择性催化还原技术(SCR)及其装备、SCR催化器及相应的尿素喷射系统,以及高效率、高容量、低阻力微粒过滤器。
固体废物焚烧处理技术用于城市生活垃圾、危险废物、医疗废物处理。研发重点是大型垃圾焚烧设施炉排及其传动系统、循环流化床预处理工艺技术、焚烧烟气净化技术、二英控制技术、飞灰处置技术等。
水生态修复技术用于受污染自然水体。重点研发赤潮、水华预报、预防和治理技术,生物控制技术和回收藻类、水生植物厌氧产沼气、发电及制肥的化技术,溢油污染水体修复技术等。
污染场地土壤修复技术用于污染土壤修复。重点是受污染土壤原位解毒剂、异位稳定剂、用于路基材料的土壤固化剂以及受污染土壤固化体化技术及生物治理技术。
污染源在线监测技术用于环境监测。研发重点是有机污染物自动监测系统、新型烟气连续自动检测技术、重金属在线监测系统、危险品运输载体实时监测系统等。 环保产业包括三个方面:一是环保设备(产品)生产与经营,主要指水污染治理设备、大气污染治理设备、固体废弃物处理处置设备、噪音控制设备、放射性与电磁波污染防护设备、环保监测分析仪器、环保药剂等的生产经营。二是综合利用,指利用废弃回收的各种产品,废渣综合利用,废液(水)综合利用,废气综合利用,废旧物资回收利用。三是环境服务,指为环境保护提供技术、管理与工程设计和施工等各种服务。
1.自然开发与保护型环保产业
自然开发与保护型环保产业主要包括为改善生态环境、保护生态环境不进一步恶化而进行的各种自然开发和保护、环境生态系统平衡恢复等活动。如植被恢复、沙漠治理、地下水开发与保护、物种多样化、新能源的开发等,它是可持续发展的重要内容,在目前世界环境保护及中国实施可持续发展战略中具有重要地位。是绿色国民账户中的重要组成部分,将自然开发与保护活动作为环保产业的重要构成部分,有利于克服中国将和环境分头管理造成环境恶化、可持续发展水平降低的严峻状况。
自然开发与保护型环保产业的投入主要包括在开发保护(如绿地建设等)和生态平衡恢复活动中投入的各种研究、生产(治理)费用(如沙漠治理) 及其放弃的短期收益(如退耕还林、退耕还湖)。其产出主要是环境价值(如林木储量、水储量、物种多样化等)的增加和各种损失(如洪水、土地沙漠化等) 的减少。具体可表现在用经济与环境一体化核算制度(SEEA)时国内生产净值(EDP)的增加。
自然开发与保护型环保产业的投入巨大,在SEEA还不完善的情况下,其产出效应在国民经济统计体系中没有反映出来,但增加其产出是实现国民经济可持续发展的重要途径,是一种长远效益。这类产业中大部分经济活动投入巨大、见效慢、产出物的消费具有不可分割性和非排他性等“公共物品”特性,基本上不具备市场化的条件。因此,在发展战略上应取以统筹规划、统一投资、统一管理为主的思路。中国环境恶化的主要原因在于宏观管理力度不足、资金投入不够。在发展对策上,应随着中国经济实力的增强,以较快的速度加大资金投入,同时,做好规划,并加强资金使用的管理。
2.清洁生产型环保产业
清洁生产是通过的有效利用、稀缺的代用及的再利用,实现的节约和合理利用,在生产过程中,减少废弃物和污染物的产生和排放,以实现废弃物和污染物的减量化、化和无害化。从环境保护的角度看清洁生产型环保产业,主要包括研究、开发和在生产过程中用先进的技术和设备,减少生产过程的三废排放量、提高和能源的利用效率以及减少产品中有害物含量等。
早在1994年公布的《中国21世纪议程》中,中国就将开展清洁生产列入可持续发展的战略和重大行动中,并制定了行动依据、目标和行动内容。1998年又在院《工作报告》中提出“鼓励企业实行清洁生产”的号召。将清洁生产作为环保产业的重要构成部分,是实现可持续发展的重要保障,是实现污染治理由“末端治理”向“前端治理”转变的重要战略措施,也是加入WTO 后企业提高产品国际竞争力的重要对策。
清洁生产型环保产业的投入品和产出品分散在各个产业的生产过程中,是能全部市场化的产业,各产业内部完全具有自我积累和发展的机制。制约中国清洁生产型环保产业发展的主要因素是市场机制。因此,整体上应取以企业为主体的发展战略,通过在政策和资金上加大对清洁生产技术创新的扶持力度,推进企业研究、发展和推广清洁生产技术、设备和洁净产品。同时,在中国取措施推进ISO14000标准的实施,培育、发展和完善环保产业市场,规范市场秩序。
3.污染源控制型环保产业
污染源控制型环保产业在现实中表现为两个大的部分,其一是各类生产型企业内部的各种污染处理工艺以及为这些企业提供废弃物和污染物处理、综合利用与回收技术和设备的生产企业;其二是各种排放集中处理、综合利用与回收企业,在性质上相对于企业生产过程的延伸。后者的投入产出是可以进行独立统计的,前者则难以划分为独立的产业部门,较难进行投入产出(特别是产出)统计。
污染源控制型环保产业的投入包括资该品、上游企业提供的各种中间品和劳动力;其产出包括为排污企业提供污染物处理服务和保护环境两个方面,这种功能的两重性为其产业化发展提供了前提。
环境经济学理论认为,随着经济体系的逐步完善,职能的逐步转变,污染源控制服务更多地具有公共物品的特性,其投入将更多地依赖财政中的公共投入。但是,污染源控制型环保产业的产出功能具有两重性;一方面,保护环境是这类产业产出的公共物品功能;另一方面,它还同时具有为排污企业提供污染物处理的功能,从后者来看,具有较完备的投入产出体系。在污染源控制职能社会化后,其服务职能具有市场化(即将污染控制作为一种服务提供给各排放企业)的基础。因此,在经济发展的不同阶段,可以取不同的产业政策。由于中国目前处于经济发展的初级阶段,在以后一个较长的时期内,应取以投资为引导、政策为导向、企业为主体的发展战略,依靠市场和的共同作用,通过各种行政和经济手段,引导社会上的科技、资金、管理等综合力量参与进来,形成“组织、部门牵头、企业出资”的新机制,为污染控制型环保产业提供市场化的条件,形成良性的积累和发展机制。而在经济发展的较高级阶段,由于其规模经济特征和溢出效应,在调整行政和经济政策的同时,通过控股、收购等方式,由控制这部分产业,将其作为基础设施进行建设和管理,由来提供这部分公共物品的服务。
4.污染治理型环保产业
污染治理是指当污染物已经排放到环境中并已产生外部不经济效应以后,通过用污染治理技术减少环境中的有害物质含量,从而改善环境质量的一种方式。
污染治理型环保产业的投入包括资该品、上游企业提供的各种中间品和劳动力,其关联产业主要是资该品和中间品的生产企业。污染治理型环保产业的发展,可以为其上游企业(主要是环保机械设备制造业和化学工业)的发展提供需求。但是,由于其产出的完全公共物品特性,有些环境问题涉及到整个流域甚至是全球环境问题,而且,污染治理的投资与运作费用较之污染控制要大得多,且产出的效费比很低,完全不具备市场化的条件。
由于历史欠账多和经济发展快,中国的环境形势相当严峻,污染治理复杂、任务重,加上中国环保法律法规建设和环境保护技术的落后,经济实力较弱,中国环境面临继续恶化的危险。对污染治理型环保产业,应取以为主体的发展战略,加紧建立和完善环保法律法规体系,加大执法力度,实施直接管制措施,严厉打击和制约各种有法不依、执法不严的行为,同时,中央及各级地方应制定和执行环境规划的目标,落实规划的资金投入,并改进各种环保资金的管理办法,切实承担起治理污染、改善环境质量的责任。
由于环境保护工作的复杂性,对环保产业的发展应综合运用市场手段和力量,根据各类环保产业的特征分别制定发展战略和策略。特别要通过市场机制的建设,充分运用好各种投入少、见效快的经济手段,促进清洁生产型环保产业和污染源控制型环保产业的快速发展,减轻中国环境生态面临的压力。
据环保部环境规划院副院长兼总工程师王金南测算,“十二五”期间我国污染治理方面的需求量巨大,不少领域的需求达到千亿级别:如脱硫脱销单项工程投资约为1330亿元,尤其是脱硝需求;城镇污水处理约为4300亿元;垃圾处理约为2636亿元;城市饮用水水源地修复工程投资约为399亿元;重点流域水污染整治项目1385亿元;农村环保惠民工程约为739亿元。如此巨大的投资需求将刺激环境保护设备业、治污服务业等产业长足发展。
另外,王金南预计,“十二五”期间我国将加大对农村环保工程方面的规划力度。
在王世汶看来,今后环保产业大体可以分为两大方向,一是延缓、阻止环境污染恶化的预防型,二是在污染和破坏已经造成之后,针对问题而发展起来的污染治理和环境修复型企业。他认为,污染治理型产业将在未来10年内达到顶峰,而循环和预防型的环境企业则会呈现快速发展的态势,从事环境修复类的企业会成为一支主要的产业力量。
赵鹏高认为,环保产业的潜力非常巨大,尤其在污染治理方面。他说,“十二五”期间城市污水处理管网和垃圾处理厂的数量较“十一五”期间均要翻番,目前我国仍有435个县城没有建设污水处理厂,1000个主要县城没有垃圾处理厂。在环境污染形势严峻的情况下,我国应突出重点,合理界定环保产业的范围,重视污染治理技术、装备、产品和服务,淡化清洁生产、循环利用等行业,同时引导环保治污服务业发展。
反渗透膜的发展趋势怎么样?
煤化工废水预处理的工艺具体内容是什么,下面中达咨询为大家解答。
目前,节能环保已成为社会经济可持续发展的必然要求,零排放理念已成为整个社会公认的环保理念。随着国家对污染物排放的控制力度日益加强,加之我国大型煤化工基地普遍处于缺水地区,所以强化污水治理,实现废水的循环利用和零排放,节约水,现已成为煤化工企业技术发展的必然趋势和社会义务。某公司造气装置用鲁奇加压气化工艺和设备,气化剂为纯氧和中压蒸汽。气化过程中,一些干馏附产物及未能气化分解的水蒸汽和煤炭的内在水分,构成了煤制气废水。煤制气产生的废水经过汽提和分离提取副产物(中油、焦油),含油量降低后的含酚废水经萃取剂脱酚后送到生化处理装置并经生化处理后,煤制气废水再被送到电厂进行冲渣处理,然后排入贮灰场,经过灰渣吸附达到国家一级排放标准后排放。由于城市煤气用量的不断增大以及工厂使用的原料煤煤质指标远劣于原设计用煤的煤质指标(原设计造气用煤灰份为26%,现实际用煤平均灰份为38%,甚至有时灰份超过50%),造成造气废水水量、水质都已经超出了原设计指标范围。并且原设计的造气废水排放指标是按《废水综合排放标准》中二级标准设计的(COD为200mg/L,BOD为60mg/L)。而目前原设计的技术及规模已不能满足现在工厂造气废水的处理要求,从而导致排放的造气废水中主要污染物COD、NH3-N和挥发酚超出国家一级排放标准。虽然目前用了新的污水预处理工艺,同时放大和改进原有污水处理装置,来实现生化处理装置入水指标的合格,但实际上此新工艺在运行中也存在诸多非常突出的问题。
1目前工艺条件情况简介
煤化工废水是在煤的气化、干馏、净化及化工产品合成过程中产生的废水。煤化工废水的污染物浓度高,成分复杂。除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外,还含有酚类、萘、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物(PAHs),是一种最难以治理的工业废水,处理难度大,处理成本高。我们知道,要想得到符合排放标准要求的工业废水,对废水的前期预处理以及副产物分离是至关重要的两个关键环节,其处理结果将直接影响后期的生化处理法和物理法装置系统的稳定运行,所以要求前期预处理装置必须运行稳定。(表1某煤化工厂污水水质分析)
2副产品分离工艺说明(除油、脱酸、脱氨)
煤化工气化洗涤等原料污水先进入1#、2#污水槽,自然沉淀分离除油及部分机械杂质后,经原料污水泵升压后分两路,进入塔进行脱酸、脱氨。一路经换热器与循环水换热冷却至35℃左右,作为脱酸脱氨塔填料上段冷进料,以控制塔顶温度;另一路经三次换热至150℃左右作为汽提塔的热进料,进入汽提塔的相应塔板上。塔顶出来的酸性气体CO2,H2S等经冷却器冷却,经分液罐分液,分液后的气体送入气柜或火炬,分凝液相返回酚水罐。当塔顶出的气相中含水量和含氨量较低时,也可不经冷却直接进气柜或火炬。
侧线粗氨气经一级冷凝器与原料水换热至125-140℃左右后,进入一级分凝器进行气液分离,气氨从上部出去,经二级冷却器与循环水换热冷却至85-95℃后进入二级分凝器。自二级分凝器出来的粗氨气经冷却器与循环水换热冷却之后进入分凝器,富氨气进入氨精制系统进行精制,塔底净化水经换热器换热冷却后,进入后续装置。
3存在问题的分析
经过一段时间的运行发现装置运行不稳定,换热器严重结垢,达不到设计温度,蒸汽耗量也随之上升,同时脱酸脱氨塔内由于严重结垢致使浮阀塔件经常堵塞,直接影响了初期的水质处理。装置连续运行周期不足一月,后期的运行周期逐渐缩短。原因分析:主要是由于用的煤质质量不可逆的普遍下降原因导致的。由于煤质灰分的逐渐上升,煤气夹带飞灰量增高,导致污水中含尘、有机悬浮杂质增高多,在升温过程中的析出沉积在换热设备表面形成坚硬的复合水垢导致换热器堵塞,塔板塔件被密实,从而影响装置运行。
4解决问题
4.1 研究处理办法消除部分悬浮类物质,同时加大塔件内流通面积,改变加热方式。直接方法:脱酸脱氨塔的塔件更换;对换热器进行物理、化学清洗。间接方法:加强预处理,用强制过滤装置(活性焦过滤器)降低结垢物质含量;部分直接加热改为间接加热根据季节和水质进行调节切换。
4.2 可实施的解决方法用新型塔内件代替原有塔内件,对换热器经行集中清理,判别主要结垢温度条件。用深度预处理强制过滤装置降低水中无机盐类及悬浮物类结垢物质,改变部分间接加热为直接加热。
5理论基础原因说明
5.1 塔内件对比
5.2 径向侧导喷射塔盘(CJST)工作原理及技术特点
5.2.1 径向侧导喷射塔盘(CJST)工作原理由下一层塔板上升的气体从板孔进入帽罩,由于气体通过板孔时被加速,能量转化,板孔附近的静压强降低,致使帽罩内外两侧产生压差,使板上液体由帽罩底部缝隙被压入帽罩内,并与上升的高速气流接触后,改变方向被提升拉成环状膜,向上运动。在此过程中, 极不稳定的液膜被高速气流拉动撞击分离板后被破碎成直径不等的液滴。气液两相在帽罩内进行充分的接触、混合,然后经罩体筛孔垂直喷射,气液开始分离,气体上升进入上一层塔板,液滴落回原塔板。
5.2.2 径向侧导喷射塔盘技术特点:①处理能力大。CJST塔板,由于帽罩的特殊结构,气体离开罩呈水平或向下方向喷出,这拉大了气液分离空间和时间,使气体雾沫夹带的可能性大为降低,这使塔板气体通道的板孔开孔率可大幅提高,一般可达20%~30%。而在开孔率相同时可允许操作气速比一般塔板高出1.5-2.0倍,仍能将气体雾沫夹带限定在允许范围以内。其次,气体携带液体并流进入帽罩,而不是像浮阀等塔板气体穿过板上液层,因而使塔板流动的液体基本上为不含气体的清液,故降液管液泛的可能性大为降低,即同样截面积的降液管,液体通过能力也可提高近一倍,所以对于扩产改造项目,保留原塔体,只需更换成新型塔板就可将塔的处理量提高100%以上。②传质效率高。CJST塔板,由于帽罩的存在,罩内液气比大,液相在气相中分散较好,特别是气液混合物撞击分离板后改变方向或折返,使液膜不断破碎、更新,气液接触混合非常激烈,对于喷射段由于液体经喷射分散度更高,颗粒更小,使气液接触面积增大。研究证明这一阶段不仅是液滴的沉降,传质作用仍在进行,罩内外基本上都是有效传质区域,塔板空间都得到充分利用。因此传质、传热过程比浮阀内进行的充分、完全,所以可达到总的塔板传质效率比浮阀高出15%以上的效果。③抗堵塞能力强。由于塔板板孔较大且无活动部件,一般不易被较脏或粘性物料堵塞。另外,气液是在喷射状态下离开帽罩的,气速较高,对罩孔本身有较强的自冲洗能力。物流中含有的颗粒、聚合物、污垢等杂质难以在罩孔聚集并堵塞罩孔。④阻力降低。CJST塔板气体并不穿过板上液层,只需克服被气体提升的那部分液体的重力,所以造成的压降要小,塔板压降在低负荷时与F1型浮阀相当,高负荷时比F1浮阀低20%~30%,负荷愈大,压降低的愈多。⑤操作弹性好。与普通塔板相比,这类塔板的板孔动能因子F0更大,不易出现降液管液泛和过量液沫夹带等不正常现象,即操作上限动能因子大,其操作弹性下限与浮阀相当上限要比浮阀稍高一些。⑥通过导向喷射,大大降低塔盘上的液面梯度,使得塔盘气体分布较为均匀,它非常适合大塔径单溢流塔板。⑦喷出的液体方向与塔盘液体流动方向一致,从而降低了液相返混程度。⑧导向喷射减小了液面梯度和液层厚度,使得塔板的总体压降降低。⑨操作条件适应性强,适用于高压强与较低真空以及高液气比与低液气比下操作。⑩操作简便可靠,这类塔板从开工启动到稳定运行时间很短,并能持续稳定生产,这与它具有很好的传质效率有关。
根据以上的特殊优越性能实现主装置自身的长周期运行。
5.3 深度预处理强制过滤装置(活性焦过滤器)用此装置,科降低水中无机盐类及悬浮物类结垢物质,改变部分间接加热为直接加热。
5.3.1 活性焦过滤器优点说明目前,因国内难处理工业废水治理市场需求较小,活性焦多活跃在焦化废水、造纸废水、制药废水等领域,主要应用于其工艺废水中有机物脱除和脱色。随着环保形势日趋紧张的现实要求,加之其逐渐展现出来的处理能力,活性焦将会在煤化工综合废水处理中得到更广泛的应用。
5.3.2 与我们目前所使用的活性炭(煤质破碎炭为主的系列品种)的性能相比较活性焦因结构上中孔发达,其性能指标表现在――碘值有所降低,但亚甲蓝值、糖蜜值大为增高,从而在应用上表现出能吸附大分子、长链有机物的特性。由于优势的存在,生产成本及生产得率均比破碎炭有一定的优势,其售价还不到活性炭的50%,单纯从原料成本一个角度就大大降低了工艺的运行成本。
5.3.3 活性焦产品质量指标为:
①强度Hardness (w%) 91
②亚甲蓝Methylene blue(mg/g)60
③灰分Ash (w%)12.5
④装填密度Apparent Density(g/l)540
⑤碘值Lodine No.(mg/g)620
⑥比表面积(N2吸附)Specific surface area(m2/g) 490
⑦糖蜜值 Sugar Phickness(mg/g)>200
⑧粒度 Particle size distribution(w%)
0~3.15mm:其中>1.25 92%
5.3.4 吸附原理及主要性能参数(吸附容量和吸附速率)
5.3.5 吸附原理活性焦不断吸附水中溶质,直到吸附平衡即溶质浓度不再改变时为止。一定温度下,达到吸附平衡时,单位重量活性焦所吸附的溶质重量和水中溶质浓度的关系曲线,称为吸附等温线。其曲线常用弗罗因德利希公式表示:X/M=kC1/n
式中:X为活性炭吸附的溶质量;M为所加活性焦重量;C为达到吸附平衡时,水中溶质浓度;k和n为试验得出的常数。
5.3.6 主要性能参数(吸附容量和吸附速率)①吸附容量。吸附容量是单位重量活性焦达到吸附饱和时能吸附的溶质量,和原料、制造过程及再生方法有关。吸附容量越大,所用活性焦量越省。②吸附速率。吸附速率是指单位重量活性焦在单位时间内能吸附的溶质量。因吸附有选择性,性能参数应由实验测定。颗粒活性焦要有一定的机械强度和粒径规格。
5.4 活性焦在水处理中的应用
5.4.1 非煤化工废水应用概述活性焦最早用于去除生活用水的臭味。沼泽水常带土味,湖泊和水库水常带藻类形成的臭味,用活性焦处理最为有效,并且只需在出现臭味时使用。大多用粉状活性焦,直接投入混凝沉淀池或曝气池内,随污泥排除,不再回收利用。活性焦能去除水中产生臭味的物质和有机物,如酚、苯、氯、农药、洗涤剂、三卤甲烷等。此外,对银、镉、铬酸根、氰、锑、砷、铋、锡、汞、铅、镍等离子也有吸附能力。在给水处理厂中,活性焦吸附法又起完善水质的作用。
5.4.2 煤化工工艺活性焦应用说明本工艺用的设备是以粒状活性焦为滤料的过滤器,运行过程中须定期反复冲洗,以除去焦层中的悬游物,防止水头损失过大(见过滤)。活性焦滤器也可用流化床或移动床。与快滤池不同,水流均从下而上。流化床的流速会使炭层膨胀,不易阻塞。移动床内失效的炭会从池底连续排出,而新活性焦会从池顶连续补充。活性焦的再生。粒状活性焦吸附容量耗尽后再生,常用的方法是加热法,废焦烘干后在850°C左右的再生炉内焙烧。颗粒活性焦每次再生约损耗5~10%,且吸附容量逐次减少。再生效率对活性焦滤池的运行费用(也就是对水处理成本)影响极大。由于活性焦吸附水中有机物的能力特强,而微生物降解有机物的能力将起到再生活性焦的作用。同时活性焦的关键作用会大大降低进入换热器和脱氨脱酚的悬浮物、大颗粒飞灰和有机物含量,从而起到预处理保护作用,实现了污水处理主要装置的长周期的正常稳定运行。另外,转化为固态污染物的活性焦还是良好的循环流化床燃料,可充分消除对环境污染。
6工艺改造
①脱酸脱氨塔件的改造,由原来的浮阀塔板,改造更换为径向侧导喷射塔板。②入脱酸脱氨塔前增加深度预处理强制过滤装置(活性焦过滤器)。③适当的对塔底改变加热方式,对含悬浮较少的塔底液进行加热,改变来料预热方式。改造后工艺装置见图4。
7取得的效果
7.1 原料水的改变煤化工制气废水经活性焦过滤后出水水质(mg/L)分析见表2。
7.2 运行周期变化煤化工制气废水预处理装置改造前后运行后周期等对比见表3。
7.3 煤化工制气废水经萃取后出水水质分析见表4。
8小结
①通过以上改造后装置达到了稳定运行,成本投资不大。
②预处理运行稳定后,出水水质连续稳定,完全满足后续生化处理法的要求,为达标排放提供关键前提条件。
③对后续生化法、物理法处理装置的稳定运行起到了重要保障,特别是用单塔蒸汽汽提脱酸脱氨后有机溶剂萃取法提取副产物,对北方冬季煤化工污水处理装置的连续达标稳定运行具有重要的指导意义。
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全文统计口径说明:1)搜索关键词:反渗透膜及与之相近似或相关关键词;2)搜索范围:标题、摘要和权利说明;3)筛选条件:简单同族申请去重、法律状态为实质审查、授权、PCT国际公布、PCT进入指定国(指定期),简单同族申请去重是按照受理局进行统计。4)统计截止日期:2021年10月9日。5)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
1、全球反渗透膜行业专利申请概况
(1)技术周期:处于成长期
2010-2019年,全球反渗透膜行业专利申请人数量及专利申请量均呈现增长态势。虽然2020年全球反渗透膜行业专利申请人数量及专利申请量有所下降,但是这两大指标数量仍较多。整体来看,全球反渗透膜技术处于成长期。
注:当前技术领域生命周期所处阶段通过专利申请量与专利申请人数量随时间的推移而变化来分析。
(2)专利申请量及专利授权量:2020年专利数量及授权量均有所下降
2010-2019年全球反渗透膜行业专利申请数量呈现逐年增长态势,2020年全球反渗透膜行业专利申请数量有所下降,为5200项。
在专利授权方面,2010-2019年全球反渗透膜行业专利授权数量逐年增长,2020年开始出现下降趋势,2020年全球反渗透膜行业专利授权数量为2942项,授权比重仅为56.58%。
2021年1-10月,全球反渗透膜行业专利申请数量和专利授权数量分别为939项和96项,授权比重为10.22%。截止2021年10月9日,全球反渗透膜行业专利申请数量为3.54万项。
注:①专利授权率表明申请的有效率以及最终获得授权的提交申请成功率。
②统计说明:如果2012年专利申请在2014年获得授权,授予的专利将在2012年专利申请中显示。
(3)专利法律状态:以“有效”为主
目前,全球反渗透膜大多数专利处于“审中”和“有效”状态,两者反渗透膜专利总量分别为9363项和2.57万项,占全球反渗透膜专利总量的26%和73%。PCT制定期内的反渗透膜专利数量为298项,占全球反渗透膜专利总量的1%左右。
(4)专利市场价值:总价值超36亿美元,3万美元以下专利数量较多
目前,全球反渗透膜行业专利总价值为36.81亿美元。其中,3万美元以下的反渗透膜专利申请数量最多,为2.23万项;其次是3万-30万美元的反渗透膜专利,合计专利申请量为8114项。3百万美元的反渗透膜专利申请数量最少,为222项。
统计口径:按每组简单同族一个专利代表的去重规则进行统计,并选择同族中有专利价值的任意一件专利进行显示。
2、全球反渗透膜行业专利技术类型
(1)专利类型:发明专利占比达65.13%
在专利类型方面,目前全球有2.3万项反渗透膜专利为发明专利,占全球反渗透膜专利申请数量最多,为65.13%。实用新型反渗透膜专利和外观设计型反渗透膜专利数量分别为1.23万项和44项,分别占全球反渗透膜专利申请数量的34.75%和0.12%。
(2)前十大技术构成:第一大技术占比超过25%
从专利数量最多的前十大技术来看,目前“C02F9水、废水或污水的多级处理〔3〕”的专利申请数量最多,为1.21万项,占前十大技术申请量的25.06%。其次是“C02F1水、废水或污水的处理C02F3/00至C02F9/00优先)〔3〕[2006.01]”,专利申请量为1.17万项,占前十大技术申请量的24.26%。
(3)技术焦点:十大热门
全球反渗透膜前十大热门技术词包括膜元件、进水管、组合物、太阳能、抗污染、过滤装置、MBR、净水设备、水处理设备、膜处理。进一步细分来看,反渗透膜技术热门词包括处理水、预处理、净化装置、表面活性剂等。具体情况如下:
注:旭日图内层关键词是从最近5000条专利中提取。外层的关键词是内层关键词的进一步分解。
(4)被引用次数TOP专利:第一大专利被引用超过200次
Systems and methods for separating and concentrating regenerative cells from tissue(专利号:US20050084961A1)是被引用次数最多的反渗透膜专利,被引用次数超过200次。其次是Methods of hydrotreating a liquid stream to remove clogging compounds(专利号:US7591310B2),被引用次数为174次。其它被引用次数前十大专利如下所示:
3、全球反渗透膜行业专利竞争情况
(1)技术来源国分布:中国占比最高
目前,全球反渗透膜第一大技术来源国为中国,中国反渗透膜专利申请量占全球反渗透膜专利总申请量的53.37%;其次是日本,日本反渗透膜专利申请量占全球反渗透膜专利总申请量的23.44%。美国和韩国虽然排名第三和第四,但是与排名第一的中国专利申请量差距较大。
统计说明:①按每件申请显示一个公开文本的去重规则进行统计,并选择公开日最新的文本计算。②按照专利优先权国家进行统计,若无优先权,则按照受理局国家计算。如果有多个优先权国家,则按照最早优先权国家计算。
(2)中国区域专利申请分布:广东最多
中国方面,广东为中国当前申请反渗透膜专利数量最多的省份,累计当前反渗透膜专利申请数量高达3874项。江苏、浙江、北京、山东、上海当前申请反渗透膜专利数量均超过1000项。中国当前申请省(市、自治区)反渗透膜专利数量排名前十的省份还有天津、福建、四川和湖北。
统计口径说明:按照专利申请人提交的地址统计。
(3)专利申请人竞争:东丽株式会社夺得桂冠
全球反渗透膜行业专利申请数量TOP10申请人分别是东丽株式会社、栗田工业株式会社、珠海格力电器股份有限公司、美的集团股份有限公司、奥加诺株式会社、佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司、中国石油化工股份有限公司、三浦工业株式会社、佛山市云米电器科技有限公司、陈小平。
其中,东丽株式会社反渗透膜专利申请数量最多,为683项。栗田工业株式会社排名第二,其反渗透膜专利申请数量也超过500项。
注:未剔除联合申请数量。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国反渗透膜产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
常用的水处理剂有哪些?用到哪些化学原料?
一、连续循环曝气系统(CCAS)
A、CCAS工艺简介
CCAS工艺,即连续循环曝气系统工艺(Continuous Cycle Aeration System),是一种连续进水式SBR曝气系统。这种工艺是在SBR(Sequencing Batch Reactor,序批式处理法)的基础上改进而成。SBR工艺早于1914年即研究开发成功,但由于人工操作管理太烦琐、监测手段落后及曝气器易堵塞等问题而难以在大型污水处理厂中推广应用。SBR工艺曾被普遍认为适用于小规模污水处理厂。进入60年代后,自动控制技术和监测技术有了飞速发展,新型不堵塞的微孔曝气器也研制成功,为广泛用间歇式处理法创造了条件。1968年澳大利亚的新南威尔士大学与美国ABJ公司合作开发了“用间歇反应器体系的连续进水,周期排水,延时曝气好氧活性污泥工艺”。1986年美国国家环保局正式承认CCAS工艺属于革新代用技术(I/A),成为目前最先进的电脑控制的生物除磷、脱氮处理工艺。
CCAS工艺对污水预处理要求不高,只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池,除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成,出水可达标排放。
经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池,在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附,并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气(Aeration)、闲置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期运行,使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮,和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制,并可调整的程序,由计算机集中自控。
CCAS工艺的独特结构和运行模式使其在工艺上具有独特的优势:
(1)曝气时,污水和污泥处于完全理想混合状态,保证了BOD、COD的去除率,去除率高达95%。
(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用,使氮、磷去除率达80%以上,保证了出水指标合格。
(3)沉淀时,整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态,使出水悬浮物(SS)极低,低的SS值也保证了磷的去除效果。
CCAS工艺的缺点是各池子同时间歇运行,人工控制几乎不可能,全赖电脑控制,对处理厂的管理人员素质要求很高,对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。
B、国内外城市污水处理厂发展概况
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加,水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因,是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策,中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标,要求城市污水集中处理率达20%。目前,我国正处于城市污水处理事业的展时期,尤其随着国家西部大开发战略的实施,中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。
城市生活污水处理自200年前工业革命以来,越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近200年来,城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水,并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR(包括CCAS工艺)等多种工艺,以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚,目前城市污水处理率只有6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时,必须结合我国发展,尤其是当地实际情况,探索适合我国实际的城市污水处理系统。
结合我国实际情况,参考国外先进技术和经验,建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向:
(1)总投资省。我国是一个发展中国家,经济发展所需资金非常庞大,因此严格控制总投资对国民经济大有益处。
(2)运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素,是评判一套工艺优劣的主要指标之一。
(3)占地省。我国人口众多,人均土地极其紧缺。土地是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。
(4)脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家《污水综合排放标准》(GB88-1996)也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。
(5)现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术,尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善,为环保工程的发展提供了有力的支持。目前,国外发达国家的污水处理厂大都用先进的计算机管理和自控系统,保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水,而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。
C、几种处理系统的工艺比较
为了选择出工艺上最可靠,投资上最经济,管理上最方便的城市污水处理系统,结合当地的实际情况,我们调研了国内外污水处理厂的成熟经验和发展趋势,并进行了比较。
目前,国内外城市污水处理厂处理工艺大都用一级处理和二级处理。一级处理是用物理方法,主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟,差别不大。二级处理则是用生化方法,主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性,溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前,这一处理工艺有多种方法,归结起来,有代表性的工艺主要有传统活性污泥、氧化沟、A/O或A2/O工艺、SBR及CCAS工艺等。目前,这几种代表工艺在国内外都有实际应用。
二、SPR高浊度污水处理技术
在天然淡水已被充分开发、自然灾害日益频繁暴发的今天,缺水已经对世界各国众多城市的经济和市民生活构成了十分严重的威胁,缺水危机已经是我们面临的现实,解决城市缺水问题的重要途径应该是将城市污水变为城市供水水源。城市污水就近可得,来源稳定,容易收集,是可靠且稳定的供水水源。城市污水经净化后回用主要可作为市政绿化、景观用水和工业用水。
城市污水再生回用工程包括污水收集系统、污水净化处理技术及其系统、出水输配系统、回用水应用技术和监测系统。其中污水净化再生技术及其系统是关键,污水净化处理的流程要简单可靠,投资和运行费用要为该城市经济实力所能承受,处理后出水的水质要满足回用的要求。
沿用了许多年的传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备已经难以适应当今的高浊度和高浓度污水的净化处理要求,处理后出水更不能满足城市对水回用的水质要求。沿着传统的工艺技术路线只能进一步附加传统的“处理”设备系统,既回避不了庞大复杂的传统二级生化处理系统,也回避不了投资和运行费用都十分昂贵的传统过滤吸附处理系统。这些恰恰是实现污水回用的忌讳之处。所以,环保市场十分迫切需要净化效率更高、处理后出水能满足现有环保标准并且能回用于城市,投资和运行费用又要为现有城市的经济实力所能接受的污水处理新技术和新设备。
最新发明的“SPR高浊度污水净化系统”(美国发明专利 )将污水的“一级处理”和“处理”程序合并设计在一个SPR污水净化器罐体内 ,在30分钟流程里快速完成 。它容许直接吸入悬浮物(浊度)高达500毫克/升至5000毫克/升的高浊度污水,处理后出水的悬浮物(浊度)低于3毫克/升(度);它容许直接吸入CODcr为200毫克/升至800毫克/升的高浓度有机污水,处理后出水CODcr可降为40毫克/升以下。只需用相当于常规的一 、二级污水处理厂的工程投资和低于常规二级处理的运行费用 ,就能够获得处理水平的效果 ,实现城市污水的再生和回用。
SPR污水处理系统首先用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出,形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒;选用高效而又经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来;然后用微观物理吸附法将污水中各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体;再依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理,在自行设计的SPR高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离;清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后,达到处理的水准,出水实现回用;污泥则在浓缩室内高度浓缩,定期靠压力排出,由于污泥含水率低,且脱水性能良好,可以直接送入机械脱水装置,经脱水之后的污泥饼亦可以用来制造人行道地砖,免除了二次污染。
最新发明的SPR污水净化技术以其流程简单可靠、投资和运行费用低、占地少、净化效果好的众多优势将为当今世界的城市污水的再利用开创一条新路。城市污水实现再利用之后,为城市提供了第二淡水水源,为城市的可持续发展提供了必不可少的条件,其经济效益和社会效益是不可估量的.
SPR污水处理系统与众不同的技术特点
1.城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道 、污水泵 叶轮、蛇形反应管 和瓷球反应罐的组合作用下完成的 ,依照紊流速度 、混合时间 、和水力学结构数据设计 ,得以十分充分的混合 ,为取得最佳混凝净化效果和最大限度地节省药剂创造了前提条件 。这是过去常规的一级处理和二级处理之水工结构所做不到的 。
2.SPR系统处理城市污水时 ,用五种以上污水处理药剂及其最佳配方组合使用 ,靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物 、重金属离子 和有害的盐类从水中析出 ,成为有固相界面的微小颗粒 (它包含有污水处理的作用)。其中还选用了一种吸附效果很好而价钱又很便宜的吸附剂,以吸附有机污染物和色度 。靠消毒剂在30分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌 。靠混凝的物理化学吸附作用将悬浮物及各类杂质凝聚成大而且密实的絮团 。这样发挥各药剂的单独作用和它们之间的交联作用的用药方式是与常规的物理化学法不相同的 。而且SPR系统使用的组合药剂配方 ,只能在具有十分精细的水动力学参数设计的SPR污水净化器及其系统里才能充分发挥作用 ,在常规的水工系统里是无法使用的 。
3.SPR系统装置能够依照模拟试验得出的配方 ,借助大气压力和流量计 ,十分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂 ,不致因加药过量而造成药剂残留在净化后的出水中,而且动力消耗很少 。
4.SPR污水净化器内部结构是完全按照混凝机理精确设计的 ,形成的涡旋流动和各部位恰当的水流速度 ,使得胶体颗粒之间有最多的碰撞次数 ,并且有凝聚吸附所需的最佳流速环境 。从而在极小的容积内获得了极充分的凝聚效果 。这也是常规水工装置无法比拟的 。
5.根据混凝形成的絮团实际状况 ,准确确定了SPR污水净化器内部的水动力学数据 ,使得在罐体中上部形成了一个有几十厘米厚的 、十分致密的悬浮泥层 。所有经过混凝的出水都必须通过此悬浮泥层的过滤 ,才能升流到罐体上部的清水汇集区 。它十分成功地起到了污水高级处理工艺中极为重要的过滤作用 。
这个致密的悬浮泥层是由污水中的污泥及混凝药剂形成的絮体本身组成的 。随着絮体由下向上运动 ,使泥层的下表层不断增加 、变厚 ;同时 ,随着过滤水力学原理形成的罐体的旁路流动,引导着悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥桶 ,上表层不断减少 、变薄 。这样 ,悬浮泥层的厚度达到一个动态的平衡 。当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时 ,此絮体滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用 ,将悬浮胶体颗粒 、絮体 、细菌菌体等等杂质全部拦截在此悬浮泥层上 ,使出水水质达到处理的水平 。由于泥层是由絮体组成 ,致密度高 ,过滤效率远远高于常规的沙粒层过滤 ;由于是处于悬浮状态的絮体泥层作滤层 ,其过滤的水头(阻力)损失非常小 ,所以动力消耗远远低于常规的砂层过滤 、微孔过滤 、或反渗透膜过滤;又由于过滤泥层是净化过程中由污水中的污泥自动补充添加 ,又自动被引走 ,即过滤泥层自身在不断地更新 ,过滤泥层总是保持着稳定的厚度,而且总是保持着稳定的物理吸附和电化学吸附性能 ,因此能获得稳定的过滤效果 。而且完全免去了常规系统中必不可少的过滤层的反冲洗以及反冲洗带来的众多麻烦 。这种结构和原理与常规的污水处理的过滤装置是完全不同的 ,这里没有价格昂贵的反渗透膜过滤 、微孔过滤 、或活性炭过滤等装置 。所以 ,投资省 、动力消耗小 、运行费用低是SPR系统的必然优势。
6.SPR系统选用的絮凝剂 ,同时也是良好的污泥助滤剂 ,所以 ,系统最后排出的污泥浆 ,其脱水性能良好 ,可以不另外添加助滤剂 ,就直接泵入压滤机脱水 。泥饼可以制成人行道地砖再利用 ,不会带来二次污染的问题 。它没有传统的生化法产生的污泥含水率很高、脱水性能很差的致命弱点。
7.本类型污水净化器曾开机运行处理过养猪场污水 、养鸡场污水 、煤矿矿井坑道污水 、生猪屠宰场污水 、高粱酿酒厂酒糟污水 、纺织印染污水、再生纸造纸污水和城市生活污水等等含有大量有机污染物和氨氮的污水;也成功应用于陶瓷厂污水、墙地砖厂污水、大理石水磨抛光污水、洗煤污水、燃煤锅炉湿法除尘污水、石英砂洗砂污水等悬浮物含量极高的污水的净化和回用。 各地权威检测部门测试了污水净化器进水和出水的有关数据 。测试报告单表明 :氨氮去除率可以达到85%,总氮去除率可达95% ,有机氮去除率可达96% ,BOD去除率可达95% ,悬浮物的去除率则高达98.3% ~ 99.6% ,出水浊度达到3 度(3 毫克 / 升)以下。这是本净水系统在低投资 、低运转费的前提下所获得的出水指标 。 这是常规的物化法和生物化学法的一级 、二级处理系统都无法达到的 。
除发达国家有专门的城市生活污水管路系统外,实际的城市污水往往混入有许多工业污水,可生化性差和污染物成分不规则地快速变化是我们面临的现实,而针对降解某种有机污染物的微生物生长、繁殖的过程却太长,所以,传统生化系统难以适应当今愈来愈工业化了的城市的污水。SPR系统已拥有处理众多工业污水的适应能力和物化法具有的快速应变能力,容易通过自动化的手段应付系统入口污水水质的变化,保持稳定的净化效果。
8.在SPR系统中投放杀菌消毒药剂时 ,只要增加一些投氯量(无需另外增加设备)就可以起到用氯来氧化除氨的作用 ,进一步提高污水处理系统去除氨氮的效率 。
9.如经过SPR系统处理后的出水氨氮含量还未达到较严格的要求(如某些发达国家或发达地区将排水标准定为含氨氮1毫克 / 升以下) ,也可以后续再串联设置一级离子交换装置 ,靠斜发沸石离子交换柱最终达到除氨氮的目标 。
因为斜发沸石离子交换系统要求进口水质的悬浮物含量要低于35毫克 / 升 ,否则会影响离子交换柱的功能和寿命 ,从而大大增加离子交换的运行费用 。过去 ,常规的一 、二 级污水处理装置是难以长期稳定地达到这样的前处理水平的 ,因而限制了离子交换法除氨氮技术的广泛应用 。现在 ,SPR污水处理系统绝对可以保证净化后出水的悬浮物含量低于3毫克 / 升(实际运行中出水的悬浮物含量多为1毫克 / 升) ,使得后续的斜发沸石离子交换系统去除氨氮的负荷减轻很多 ,交换柱的使用寿命会大大延长 ,即离子交换的运行费用会大大降低 ,将使离子交换法除氨氮技术的优点得到更充分的发挥 。
早在七十年代 ,美国Minnesota 州Minneapolis 市的罗兹芒污水厂就是用纯粹的物理化学法处理城市生活污水的 ,其工艺流程是:化学混凝----沉淀----过滤和活性炭吸附----斜发沸石离子交换 。其最后出水水质标准为:氨氮1 毫克 / 升 ,BOD 10毫克 / 升 ,磷 1毫克 / 升,悬浮物 10毫克 / 升 ,pH 8.5 。证明纯粹的物理化学法处理城市污水在技术上是可行的 。现在 ,依靠新发明的SPR净水技术 ,将使这项工艺的经济性更为圆满 。
10 。其实 ,经过SPR污水净化系统处理后的出水 ,其悬浮物的含量小于3 毫克 / 升 ,浊度也小于3 度 (毫克 / 升 ) ,达自来水标准 ,不再会堵塞输水管路 ,并且已经经过了良好的消毒 。将此出水回送到城市各地 ,作为城市草坪绿地和树木绿化浇灌用水是十分安全 、可靠的 。经过SPR系统处理后的出水中 ,残存的氮含量已经很低 ,氮作为植物生长的营养物是不必去除 、或不必去除得那么干净 的。从而可以免去除氮的深度处理投资及其运行费用 ,既保证了环境质量 ,又为社会节省了大笔资金 。 用此回用水取代自来水作为城市绿化用水 ,将大大节省城市的淡水 ,减轻城市市政部门的供水压力 ,对城市的整体经济发展定会产生十分巨大的效益 。这是城市污水回用的新概念。
11 。这种纯粹的物理化学法污水处理系统 ,受天气 、环境 及人为因素的影响少 ,操作人员控制处理系统的能力和灵活性都大大优越于生物化学法 ,这是众所周知的 。
城市生活污水处理厂的工艺流程可用下列新模式 :
方案〔1〕:一般的城市:污水经SPR系统处理后 ,回用于城市绿化 、浇灌草地树木,或作为工业用水 。
城市生活污水储存调节池:SPR污水处理系统 ----污泥脱水------ 污泥制成人行道地
出水回用于浇灌城市草地、树木,或作为工业用水
方案〔2〕:特殊要求的城市:生活污水经SPR系统处理后 ,再进行离子交换除氨氮 ,最后排海 ,或回用。
城市生活污水储存调节池:SPR污水处理系统 ------ 污泥脱水 ------ 污泥制成人行道地砖
斜发沸石离子交换除氨氮,出水排入近海 、或回用于浇灌城市草地、树木,或作为工业用水。
如果有关部门能协助创造一些现场表演的简易条件 ,将可以运送一台处理水量为10 ~ 20 立方米 / 日的SPR污水净化器及其完整的配套系统到现场作城市污水净化处理的连续开机运行操作表演 ,并通过播放录像和幻灯片详细讲解有关的净化机理 ,同时请当地水质检测的权威部门进行净化效果的水质测试 。全套装置轮廓最大尺寸为长3米 ,宽1.4米 ,高2.4米 ,总重量为一吨以下 。
在技术展示成功的基础上 ,与当地的环保部门及环保产业密切合作 ,依靠当地自身的科技力量和自身的制造能力 ,建造城市生活污水处理厂 。 另外,SPR系统也可用于市区内的公园湖水的净化及自循环 。希望将要兴建的城市污水处理厂用SPR污水处理技术后,能成为全球城市生活污水处理技术的典范 。 如果在已有的城市污水一级和二级处理系统的基础上,附加用SPR污水处理系统作为最后的深度处理装置,使出水达到工业自来水的标准,以实现最后出水回用的目标,也是现有城市污水处理系统升级换代的极佳方案。
三、BIOLAK污水处理技术
l、百乐卡(BIOLA)工艺特点
百乐卡工艺是一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统。它是由最初用天然土池作反应池而发展起来的污水处理系统。自12年以来,经多年研究形成了用土池结构、利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。
由于用土池而大大减少了建设投资,用曝气链曝气系统进一步强化了氧的砖移效率,并减少运行费用,大大提高了处理效果。工艺设计简捷,不需复杂的管理,在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益.
1.1低负荷活性污泥工艺
百乐卡工艺污泥回流量大,污泥浓度较高,生物量大,相对曝气时间较长,所以污泥负荷较低。龙田污水厂BOD5污泥负荷率为 0?05kgBOD/kgMLSS.d,污泥浓度为400Omg/L,污泥龄为29d,所以剩余污泥虽很少。
1.2 曝气池用士池结构
根据国家环保局1992年《工业废水处理设施的调查与研究》,我国工业废水处理设施资金的54%用于土建工程设施,而只有36%用于设备,造成这 种投资分配格局的主要原因是工艺池大都用价格昂贵的钢筋混凝土池。而龙田污水厂土建工程造价500万元,仅占总投资的20%。
大的钢筋混凝土池不仅价格昂贵,而且施工难度大。但对于许多种曝气工艺来讲,都不考虑用土池,因为土池会造成地下水的侵蚀,同时也由于在土池基础上安装曝气头是十分困难的。
为了减少投资,百乐卡技术在研究土池结构的曝气池上做了大量工作,首先是使用HDPE防渗膜隔绝污水和地下水,其次是悬挂在浮管上的微孔曝气头避免了在池底池壁穿孔安装。
这种敷设HDPE防渗膜的土池不仅易于开挖、投资低廉,而且完全能满足污水处理池功能上的要求,并能因地制宜,极好地适应现场的地形,存某些特殊的地质条件下,如地震多发地区、土质疏松地区,其优点得到更充分的体现。敷设HDPE防渗膜的土池使用寿命远远超过钢筋混凝土池。
1.3 高效的曝气系统
百乐卡曝气系统的结构是,曝气头悬挂在浮链上,停留在水深4一5m处,气泡在其表面逸出时,直径约为50um。如此微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧气传送效率的提高。同时,因为气泡向上运动的过程中,不断受到水流流动,浮链摆动等扰动,因此气泡并不是垂直向上的运动,而是斜向运动,这样延长了在水中的停留时间,同时也提高氧气传递效率。运行表明:百乐卡悬挂链的氧气传递率,远远高于一般的曝气工艺以及固定在底部的微孔曝气工艺。百乐卡曝气头悬挂在浮动链上,浮动链被松弛地固定在曝气池两侧,每条浮链可在池中的一定区域蛇形运动。在曝气链的运动过程中,自身的自然摆动就可以达到很好的混合效果,节省了混合所需的能耗。
用百乐卡系统的曝气池中混合作用所需的能耗仅为1?5W/m3,而一般的传统曝气法中混合作用的能耗为l0一l5W/m3。由于百乐卡曝气头(BIOLAK)-Friox)特殊的结构,即使在很复杂的环境里曝气头也不至于阻塞,这意味着曝气装置可运行几年不维修,所需维护费用很少。
曝气系统与配套的高效鼓风机保证了很高的氧气传递效率,供氧能力为2?5kgO2/kW?h),而传统的污水处理厂该值为lkgO2/lkW?h)。鼓风机就设在池边,减少了鼓风机房和空气输送管道的费用。
1.4 简单而有效的污泥处理
百乐卡工艺的另一特点是回流污泥量大,其剩余污泥比传统工艺少许多。
在恒定的负荷条件下,百乐卡工艺的污泥在曝气池中的停留时间是传统工艺的几倍。由于污泥池中的污泥是完全稳定的,它不会再腐烂,即使长期存放也不会产生气味,这就是它同传统工艺相比污泥更容易处理的原因。而且污泥池完全可以做成土池结构,节省厂土建费用。
1.5 简单易行的维修
百乐卡系统没有水下固定部件,维修时不用排干池中的水,而用小船到维修地点将曝气链下的曝气头提起即可。实践表明,曝气头运行几年也不用任何维修,这主要是因为曝气管是由很细的纤维(直径约0?003mm)做成,并用聚合物充填,以达到防水和防脏物的目的。同时,曝气头有大约80%的自由空隙和20%的表面,和传统曝气头刚好相反。因此,微生物可生长的面积很小,并很容易被去除。当曝气头必须维修时,也不影响整个污水处理场的运行。该工艺的移动部件和易老化部件都很少。在选择设备和材料时,都用了可靠耐用的材料。该工艺无需太多的自动化。它既不需要任何易损的探测器,也不需要任何复杂的控制系统,而操作这些控制系统还需要专门的技术和昂贵的配件。
1.6 二次曝气和安全池
为了保证负荷变化时用水质量,百乐卡工艺利用一个相对独立的池来进行二次曝气,以保证出水清洁,保证水中有足够的溶解氧。
1.7 二沉池
曝气池中产生的污泥在二沉池中被分离,并重新回到曝气池参与污水净化。有的百乐卡工艺的二沉池和曝气池合并到一起,进一步节省了土建费用和占地面积。二沉池沉淀污泥由漂浮式刮泥机、吸泥机排入污泥槽回流。
1.8 土地的利用
尽管百乐卡系统需要的曝气池体积比所谓密集型的大,但所需的总面积并不大,有时甚至更小,这主要有以下原因:a\不需初沉池;b\二沉池可以和曝气池合建在一起;c\池的设计和布置的自由度大,对地形的适应性强。
2、龙田污水处理厂工艺流程
污水在厂内首先经过粗格栅去除大的漂浮物,然后自流入集水池。污水经立式污水泵提升至组合式旋转细格栅,组合式旋转细格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来,并浓缩址理。旋转细格栅处理出水先进入厌氧池,由推进器将进水和厌氧污泥混合进行厌氧处理,然后自流入BIOLAK生化池,利用悬链式曝气器曝气充氧进行好氧处理,处理后的污水,经沉淀后再进行曝气充氧稳定,污水自流入消毒池,消毒后排放。Bl0lAk反应池产生的剩余污泥用污泥泵送入污泥浓缩池,污泥经浓缩后再由螺杆泵送人带式压滤机脱水。污泥浓缩池产生的上清液和压滤机产生的滤液自流入集水池二次处理。BlOLAK反应池需要的氧气由风机供给,预处理设施产生的机械杂物外运填埋处置,产生的剩余污泥外运用作农肥。
3、山东招远百乐卡工艺处理效果
一位哲学家曾经说过:所有的技术都是由简单到复杂,再由复杂到简单,百乐卡技术正是这样一种由复杂到简单的工艺,但这种高效、简单的工艺,是在传统活性污泥法的基础上,集合了大量研究工作的先进成果,并在数百例工程实践中不断地完善改进提出的,它是一种较为成熟的工艺。
四、“WT--FG”生物法技术简介
沈阳瑞驰表面技术有限公司的工业水处理业务
处理剂包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、絮凝剂、净化剂、清洗剂、预膜剂等。在实际应用中,往往使用复合配方的水处理剂,或者综合应用各类水处理剂。因此,既要注意各组分之间由于不适当的复配而产生对抗作用,使效果降低或丧失,也要充分利用协同效应(几种药剂共存时所产生的增效作用)而增效。此外,大多数水处理系统是敞开系统,会有一定的排放量,使用时要考虑到各类水处理剂对环境的影响。缓蚀剂
一类以适当浓度和形式投加在水中后,可以防止或减缓水对金属材料或设备腐蚀的化学品,具有效果好、用量少、使用方便等特点。 缓蚀剂的类别和品种很多,按其化合物的种类,可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。按其抑制的反应是阳极反应、阴极反应或两者兼而有之,可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂或混合型缓蚀剂。缓蚀剂还可以按照在金属表面形成保护膜的机理而分成钝化膜型、沉淀膜型和吸附膜型等。目前,在水处理中常用的钝化膜型缓蚀剂如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等;常用的沉淀膜型缓蚀剂有聚合磷酸盐、锌盐等;常用的吸附膜型缓蚀剂如有机胺等。
阻垢剂
又称防垢剂,指一类能抑制水中钙、镁等成垢盐类形成水垢的化学品。有天然阻垢剂如单宁、木质素衍生物等;无机阻垢剂如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等;有机、高分子类阻垢剂,其中以高分子类阻垢剂效果最好,具有发展前途。在水处理中应用较多的有机、高分子类阻垢剂有两类:①有机膦酸类如 EDTMP(乙二胺四亚甲基膦酸)、HEDP(羟基次乙基二膦酸)等;②聚羧酸,如聚丙烯酸盐、水解聚马来酸酐等。这两类阻垢剂的阻垢作用,通常是通过晶格畸变,以及分散-凝聚作用而实现的,在油田水、锅炉水以及工业冷却水等系统应用较广。
杀菌剂
又称杀菌灭藻剂或污泥剥离剂、抗污泥剂等,指一类用于抑制水中菌藻等微生物滋长,以防止形成微生物粘泥的化学品。通常分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂两类。氧化性杀菌剂,如常用的氯气、次氯酸钠、漂等;非氧化性杀菌剂中效果好、应用比较广泛的是能破坏细菌的细胞壁和细胞质的化学品,如季铵盐等。季铵盐中如氯化十二烷基二甲基苄基铵或溴化十二烷基二甲基苄基铵等,往往兼具杀菌、剥离、缓蚀等多种作用,有发展前途,现已应用于油田水、工业冷却水等方面。
絮凝剂
一类用于除去或降低水中浊度或悬浮物,加快水中杂质和污泥沉降速度的化学品。絮凝剂中最早应用的是无机絮凝剂,如明矾、三氯化铁等。有机和高分子絮凝剂是今后广泛用于给水和废水处理中的絮凝剂。可分为阴离子型絮凝剂,如羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠等;阳离子型絮凝剂,如聚乙烯胺等;还有非离子型絮凝剂,如聚丙烯酰胺等。它们的絮凝作用主要是通过电荷中和、吸附架桥作用来实现的。
净化剂
油田水处理中应用的一种专用的化学品,能除去含油污水中的机械杂质和油,其作用除了上述絮凝剂所起的分离悬浮固体或机械杂质以外,还具有油水分离的净化作用。因此,这种净化剂中除含有一般絮凝剂成分如铝盐、聚丙烯酰胺等以外,常含有一些表面活性剂。对于净化剂的净化效果,一般用薄膜过滤器加以测定,用滤膜因数(见过滤)的大小表示净化效果的好坏。
清洗剂
一类具有清洗作用的化学品。在水处理的预处理步骤中,常常需要用一些化学品清洗金属设备表面的沉积物,如腐蚀产物和水垢以及微生物粘泥等。根据清洗的不同要求,清洗剂可以分为酸洗剂如盐酸、硫酸、氢氟酸、柠檬酸等;钝化剂如苯甲酸钠等。目前,所用的磺化琥珀酸二(α-乙基己酯)钠盐,则是一种表面活性剂,作为专用清洗剂,用于清洗金属表面的油污和浮锈等杂质。
预膜剂
在水处理的预处理步骤中,能在金属表面预先形成保护膜的一类化学品。预膜的目的有两个:一是在使用化学品抑制腐蚀的初期提高投加的浓度;二是用一种专用的预膜剂,以便在正常操作中投加少量的缓蚀剂,便可维持和修补保护膜,节约药剂和费用。目前常用的预膜剂有六偏磷酸钠加锌盐、三聚磷酸钠等。
中水回用现状及发展趋势?
由于循环水体系长时间运行及工艺特点决定,循环系统经常会发生管道系统结垢、沉积、腐蚀、微生物滋生等问题,造成系统堵塞,运行效率下降,严重时甚至停车或者发生意外事故。瑞驰公司具有丰富的循环水维护药剂及完善的操作服务经验,可以在低腐蚀环境下高效率完成清洗养护工作,使系统恢复正常运行状态。 当前水处理的问题不再是技术是否可行,而是如何有效的控制化学品和减少运行维修费用。瑞驰公司为客户提供了完整的水处理解决方案,同时为客户增加产量,提高质量和减少对环境的污染。 瑞驰公司的水处理业务涵盖了以下几方面: ·原水和废水的澄清沉降 ·锅炉和电力行业的化学处理 ·循环水处理 ·炼油和石油行业的水处理和工艺生产处理 ·钢铁工业 ·化学和石油化工工业 ·制浆和造纸工业 ·食品和啤酒工业 ·电子工业 ·制造业及纺织业 水处理术语 1、pH 水的pH值是水中氢离子浓度的负对数值,pH值有时也称氢离子指数。PH值这一概念是用来判断水溶液酸、碱性的指标。PH小于7时为酸性,PH等于7时为中性,PH大于7时为碱性。 2、电导率(Conductivity) 电导率是用来表示水溶液导电能力的一个概念,其意义是截面积为1m 2,长度1m的导体的电导。由于水溶液中溶解盐类都以离子状态存在,因此具有导电能力,所以通常电导率也用来间接表示水中溶解盐类的含量。 3、硬度(Hardness) 水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。 碳酸盐硬度:主要是由钙、镁的碳酸氢盐和少量的碳酸盐所形成的硬度。碳酸氢盐硬度经加热后分解成沉积物从从水中除去,故亦称为暂时硬度。 非碳酸盐硬度:主要是由钙、镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去,故也称为永久硬度。 4、碱度(Alkalinity) 水的碱度是指水中能够接受H+离子与强酸进行中和反应的物质含量。水中产生碱度的物质主要由碳酸盐产生的碳酸盐碱度和碳酸氢盐产生的碳酸氢盐碱度,以及由氢氧化物存在和强碱弱酸水解而产生的氢氧化物碱度组成。所以,碱度是表示水中CO32-、HCO3-、OH-及其它弱酸盐类的总和。 5、溶解氧(DO) 溶解于水中的游离氧称为溶解氧,常以mg/L、mL/L等单位来表示。溶解氧的存在对微生物的生长和腐蚀的控制都有着紧密的联系。 6、化学需氧量(COD) 化学需氧量(COD)是在一定的条件下,用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂的量。通常有高锰酸钾法和重铬酸钾法。 7、生物耗氧量(BOD) 生物耗氧量(BOD)是在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量。 8、总有机碳(TOC) 水中的有机物质的含量,以有机物的主要元素-碳的量来表示,称为总有机碳。若将水样经0、2um微孔滤膜过滤后,测得的碳量即为溶解性有机碳(DOC)。 9、浊度(Turbidity) 由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒,使原本无色透明的水产生浑浊现象,其浑浊的程度称为浊度。浊度是表达水中不同大小、不同相对密度、不同形状的悬浮物、胶体物质、浮游生物和微生物等杂质对光所产生的效应。浊度并不直接表示水样杂质的含量,但与杂质存在的数量相关。 10、补充水(Make-up Water) 由于循环冷却水系统的蒸发、排污以及风吹而失去一部分水,用于补充 此部分损失的水被称为补充水。 11、蒸发损失(Evaporation Loss) 在开路冷却水系统中,经过全厂各换热单元后的热水回至冷却塔并通过蒸 发而被冷却。在此蒸发过程中而损失的水量被指定为蒸发损失 。 12、风吹损失或通风损失(Drift or Windage Loss) 由于冷却塔位于开放的大气中,并且挡水板不能完全阻止飞溅,风将部分冷却水吹散至大气中,此部分损失水量称为风吹损失。 13、排污量(Blow-down or Bleed-off rate) 冷却系统为了保持经济而安全的运行状态,必须运行在一定的浓缩倍数下,浓缩过水利用不充分,成本上升;浓缩过高,则系统易结垢,完全性下降。所以为了维持系统的设计浓缩倍数,必须排出部分循环水。 为了维持系统的设计浓缩倍数,而排出的水量称之为排污量。 14、温差(Cooling Range or Temperature Drop) 冷却塔入口与冷水池出口的水温之差。温差受冷却塔本身设计因素、运行效率、气候等方面因素的影响。 15、循环量(Recirculation Rate) 单位时间内系统中被循环的水量(m3/h),一般是指循环泵的输水能力。 16、浓缩倍数 循环冷却水系统由于蒸发、排污等作用而不断失去水分,所以就要不断地补充新鲜水,新鲜水的含盐量和经过浓缩过程睥循环水的含盐量是不相同的,两者的比值称之这浓缩倍数。由于用含盐量计算浓缩倍数很麻烦,因此,一般选用在水中比较稳定的,不分解、不沉积、投加药剂中不应含有离子来计算浓缩倍数。 17、保有水量(Holding Capacity) 系统中的总水量,包括冷水池,热交器,管路以及各种设备中的所有水容量之和。 18、循环时间(Time Per Cycle) 使系统中所有的水在循环回路中转一圈所需的时间。 19、半衰期(Holding Time Index) 此为一个计算值,它表明将加入至系统的化学品的浓度降到初始浓度一半时所需的时间。 20、总溶解固体(Total Dissolved Solids) 水中溶解的所有物质之总和,通常以ppm或mg/L来表示。
水中所含的成分及造成的问题 成分化学式造成的问题处理手段浊度无化学式- 分析中以单位表示使水混浊;在水管线、处理设备等中造成沉积物;干扰大部分水的工艺应用。絮凝、沉降和过滤硬度钙盐和镁盐,以CaCO3表示热交换设备、锅炉、管线、等设备中水垢的主要来源,与肥皂形成皂粒软化、脱盐、内部锅炉水处理、表面活性剂处理碱度碳酸氢根(HCO3),碳酸根(CO3),和氢氧根(OH),以CaCO3表示。气泡和使蒸汽携带固体颗粒;造成锅炉钢变脆;在冷凝管线中造成以CO2为基础的腐蚀。石灰和石灰/苏打软化;酸处理,由阴离子交换的氢沸石软化、脱矿化、碱游离无机酸H2SO4,HCI,等等,以CaCO3表示腐蚀碱中和二氧化碳CO2腐蚀水管线,特别是蒸汽和冷凝水管线暴气、脱气、碱中和pH氢离子浓度,定义为:pH=log(1/H)PH随水中的酸性或碱性固体颗粒的变化而变化;大多数天然水的pH在5和9之间加碱增加pH,加酸降低pH。硫酸盐SO4增加水中固体颗粒物含量,但是本身并不重要;能形成硫酸钙结垢脱矿物化、反向渗透、电渗析氯根Cl增加固体颗粒物含量并且增强水的腐蚀性;能造成不锈钢裂缝脱矿物化、反向渗透、电渗析硝酸盐NO3增加固体含量,但是一般不严重;用于控制锅炉金属脆性;微生物的食物脱矿物化、反向渗透、电渗析氟离子F造成牙齿珐琅面锈班;也用于控制牙齿腐坏;工业上通常不重要用氢氧化镁、磷酸钙或骨灰吸收;铝絮凝钠离子Na增加水中固体含量;当与OH结合时,在特定条件下,造成腐蚀。脱矿物化、反向渗透、电渗析二氧化硅SiO2锅炉和冷却水系统中的结垢热石灰/苏打软化、脱矿化、反向渗析铁二价铁Fe 三价铁Fe沉淀时使水无色;水管线、锅炉、热交换器管子、等中的沉积物来源。暴气、絮凝、过滤、石灰软化、阳离子交换、接触过滤锰盐Mn与铁相同;亲和不锈钢和海军黄铜与铁相同铝离子Al通常来自净水剂;会沉积在冷却系统中。改进净水剂和过滤操作氧气O2对供水线路、热交换器、锅炉、回水线路、等造成腐蚀。脱气、氧清除剂、缓蚀剂硫化氢H2S臭鸡蛋气味;腐蚀黄铜。暴气、氯化、脱矿物化氨NH3腐蚀铜和锌合金;对氯大量需求;微生物食物阳离子交换、氯化、脱气、生物硝化溶解颗粒物无,通常指总溶解颗粒,TDS指由蒸发确定的溶解物质的总量;有助于水的腐蚀性石灰软化、阳离子交换、脱矿物化、反向渗透、电渗析悬浮固体颗粒无,通常指总悬浮颗粒,TSS;非常类似于浊度由重量法确定的不溶解物质的量度;造成在热交换器中的沉积。一般在絮凝前沉淀、过滤总固体颗粒无指溶解物和悬浮物的总量见溶解固体颗粒和悬浮颗粒 — 腐蚀 — 腐蚀是金属转变成金属氧化物的过程 腐蚀的形式 一般性腐蚀,局部腐蚀,点蚀 腐蚀的危害性: ·腐蚀破坏冷却水系统的金属 ·腐蚀产物在换热器中沉积 ·腐蚀产物沉积而导致换热效率下降 ·引起系统设备泄漏,进而导致工艺侧或水侧的污染 ·用水量增加 ·维修和清洗频度增加,增加维修或更换设备管件费用 ·非设备紧急停车 腐蚀的电化学回路: –阳极:Fe→Fe2++2e –阴极:2H2O+O2+4e→4OH-
结垢 - 结垢是水中的钙、镁等硬度成分转变为固体附着在换热器或是管道表面的过程。
·结垢倾向发生在 –温度高的区域 –表面毛糙的地方 –水流慢的地方 –pH值升高,结垢趋势增加 结垢的危害 ·降低热交换效率 ·降低生产效率 ·增加清洗频率 ·增加能耗和维护费用,致使成本上升,利润下降。 ·增加腐蚀和微生物生长趋势 - 沉积 - 沉积是水中的悬浮物如尘粒,腐蚀产物,微生物残骸,油,等沉积到系统的某个地方,形成松软或是疏松的类似淤泥状沉积物的过程。
·沉积倾向于沉积在 –水流慢的地方 –表面毛糙处 –有粘性的地方 ·沉积的危害 ·降低热交换效率 ·降低生产效率 ·增加清洗频率 ·增加能耗和维护费用,致使成本上升,利润下降。 ·增加腐蚀和微生物生长趋势 - 微生物 - 微生物是一些细小多为肉眼看不见的单细胞生物,通常水系统中微生物由细菌、藻类和真菌组成。
影响微生物生长的因素: · 温度(对多数微生物来说,20~30℃最适宜) · 阳光(对藻类最重要) · pH值工酸碱度 · 溶解氧与溶解硫化物 · 无机物、有机物 微生物的危害 · 影响结垢、腐蚀、和沉积的控制 · 木质材料腐败 · 影响换热效率 · 非性紧急停车 通常,对锅炉系统而言,有四方面的问题会导致生产异常及安全隐患 · 结垢 · 沉积 · 腐蚀 · 汽水挟带 以上几方面的问题,一般而言不是单独发生的,都是相互依存的。例如,当结垢或是沉积发生时,也会发生垢下腐蚀的问题。当炉水中的铁离子浓度过高时,炉水就会发生汽水挟带,蒸汽品质下降的问题。 一台锅炉的运行状况可以由于操作条件的变坏而发生明显转变。不当的操作条件可能由各种原因如机械故障、不当的控制标准或是化学品的错误应用致使。下表中列出了常见有一些锅炉问题:
锅炉常见问题及可能成因 问题可能成因硬度过高 给水预处理系统错误操作或是不正常运行 冷凝换热器处有冷却水或是工艺硬水窜入铁/铜离子浓度高 蒸汽冷凝水系统缓蚀不利 冷凝器中有空气进入 给水管道氧腐蚀或化学腐蚀 锅炉内部碱性腐蚀或是化学腐蚀 冷凝系统铁催化污染碱度过高 不当的给水预处理 炉水浓缩倍数过高 调整系统pH值时加碱过量硅浓度过高 不当的给水预处理 补水/给水中胶体硅过高 炉水浓缩倍数过高 软化药剂挟带进锅炉油污或有机物高 冷凝水发生工艺污染 新锅炉煮炉失败(电导率)过高 炉水浓缩倍数过高 电导率测量时不当的中和 错误或是不当的预处理 软化药剂投加量过高 硬度控制时加磷量过高 排污闪蒸罐发生挟带重金属 冷凝系统或是给水设备发生腐蚀 冷凝系统发生冷却水或工艺水泄露 絮凝剂发生挟带 在现场,瑞驰公司主张精细化管理,在不同的处理阶段均用实时滴加及监控措施,力求将客户成本降至最低,药剂药效发挥最大。
水务行业主要上市公司:北控水务(00371.HK);中国水务(00855.HK);首创环保(600008.SH);洪城环境(600461.SH);绿城水务(601368.SH);碧水源(300070.SZ);节能国祯(300388.SZ);金达莱(688057.SH);海峡环保(603817.SH);兴蓉环境(000598.SZ);创业环保(600874.SH);中原环保(000544.SZ)等
本文核心数据:中国再生水利用量
再生水主要回用于城市杂用、环境用水和工业用水
中水,是水质介于上水(给水)和下水(排水)的可重复利用的再生水。目前国内再生水主要回用于城市杂用、环境用水和工业用水。各城市宜因地制宜的规划再生水回用。国内再生水回灌农田的成熟案例较少,但是实际国内污水厂尤其是县乡一级的污水处理设施的排水主要被周边农民引流入田地进行农作物的浇灌,其对农作物是否有害尚无明确的研究结果。再生水可回用于补充地下水,但这对再生水水质要求很高,需进行深度处理后,达到补水要求,不得污染地下水。因此,回用地下补充水最大的问题可能就是再生处理的成本问题。
再生水利用量同比增长18.9%
随着经济发展和社会进步,各行各业对水的需求不断增加。国家高度重视节水工作,积极寻求多种途径缓解水紧缺矛盾,再生水也因此成为了国家关注的重点,多次出台政策推动再生水的利用。2015-2021年,我国再生水利用量逐年增长,2021年全国城市再生水利用量为161亿立方米,比2020年提高18.9%,占城市供水总量的23.91%。
中水回用行业竞争激烈
我国的中水回用行业仍处于发展初级阶段。因此目前,我国中水回用行业集中度较低,竞争激烈,少数企业在水处理部分领域具有一定的技术优势,此外与国外相比,行业内企业规模偏小。世界水务巨头、大型水务专业投资公司(国有或民营)、非水务类的投资集团(国有或民营)、水务类上市公司、地方性的水务公司等综合性水务公司主导我国再生水市场,代表性企业有威立雅、苏伊士集团、泰晤士水务、柏林水务等,具体如下:
“十四五”期间新建、改建和扩建再生水生产能力不少于1500万立方米/日
中水回用行业投资建设方面,根据相关政策规划,“十二五”期间,全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划投资近4300亿元,其中再生水利用设施建设投资304亿元。“十三五”期间,城镇污水处理及再生利用设施建设共投资约5644亿元,新增再生水生产设施投资158亿元。“十四五”期间,新建、改建和扩建再生水生产能力不少于1500万立方米/日。
2021年6月,国家发改委、住建部联合发布《“十四五”城镇污水处理及化利用发展规划》。《规划》明确,到2025年,基本消除城市建成区生活污水直排口和收集处理设施空白区,全国城市生活污水集中收集率力争达到70%以上;城市和县城污水处理能力基本满足经济社会发展需要,县城污水处理率达到95%以上;全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上,京津冀地区达到35%以上,黄河流域中下游地级及以上缺水城市力争达到30%;城市污泥无害化处置率达到90%以上。
《规划》对污水处理及化利用设施建设提出细化的技术要求,强调加强再生利用设施建设,推进污水化利用。在京津冀、长江经济带、黄河流域、南水北调工程沿线、西北干旱地区、沿海缺水地区建设污水化利用示范城市,规划建设配套基础设施,实现再生水规模化利用。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国水务行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
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