开式冷却水塔排污水再利用可行性分析

赵杰瑛

摘 要：该论文介绍了开式冷却循环水塔在运行过程中，为了确保循环水质量要求需要定期排放循环水，根据最新的排污标准《石油化学工业污染物排放标准（GB31571-2015）》，规定企业冷却水塔排污水必须按照石油炼制工业废水进行处理，对运行企业从环保和经济性都带来了压力。该论文以东方终端开式冷却水塔为例进行了分析说明，并提出了通过适当措施后将排污水进行绿化的可行性，对所有循环水塔用户都有借鉴和参考作用。

关键词：循环水；排污；化学药剂；绿化

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0110-02

1 概述

东方终端共有三套相同的循环水处理系统。全部采用的是间冷开式循环冷却水系统，共有9座循环水冷却塔。表1统计2014年和2015年的循环水排污量。从表中可以看到，开式冷却循环水塔的排污水水量占补充水比重大，合理利用排污水对企业很关键。

开式冷却循环水塔排污的目是保证循环水质量的关键，循环水排污的目的主要包括以下三个方面：

（1）循环冷却水通过冷却塔时水份不断被浓缩，随着蒸发过程的进行，循环冷却水中的溶解盐类不断被浓缩，含盐量不断增加，会引起结垢和腐蚀，特别是氯离子含量增高对不锈钢的换热器、管线有腐蚀作用，因此必须不断地排掉一部分循环水，补充新鲜水，保持一定的盐度。

（2）在冷却塔中，水与空气直接进行接触交换，水通过冷却塔时把空气中的大量灰尘洗涤到水中，增加了循环水的浊度，有的成为污泥沉积在设备、管道、水池底部。故必须排掉一部份水，才能防止大量的污泥沉积。

（3）冷却水在运行中，不断加入化学药剂、工艺介质的意外泄漏、水中污染物、杂质不断的增加影响水质，故也须排掉部分循环水，补充新鲜水，保证污物杂质在允许的指标范围内。

2 开式冷却水塔排污水存在问题

2.1 开式冷却排水塔排污水排放标准的变化

（1）在国家标准《GB 50050-2007工业循环冷却水处理设计规范》中对于间冷开式循环冷却水水质的指标进行了要求，间冷开式系统循环冷却水水质指标应根据补充水水质及换热设备的结构型式、材质、工况条件、污垢热阻值、腐蚀速率并结合水处理药剂配方等因素综合确定。

东方终端循环水系统的管线和换热器的材质主要为不锈钢，由于循环水中的氯离子对于不锈钢管线和设备具有较强的腐蚀作用，东方终端一直将氯离子的浓度作为循环水排污的重要指标，综合循环水原水中的氯离子含量以及其他指标的情况，根据厂家建议终端循环冷却水的排污指标为氯离子含量为100ppm左右（根据循环水国标标准是小于700ppm）。

东方终端循环系统原设计采用的污水排放标准为《GB8978-1996综合污水排放标准》，标准规定循环水和锅炉排污水作为清净可以进入雨水系统进行排放。

（2）根据最新的排污标准《石油化学工业污染物排放标准（GB31571-2015）》，取消了清净下水的概念，并将循环冷却水的排污水直接定义为石油炼制工业废水。并对工业废水中的污染物排放标准进行了规定，并强制要求现有企业于2017年7月1日起按照新的标准执行。

根据排污标准的变化，对污染物限制的项目增加了，涉及到的污染物除常规外，增加了磷等含量的限制。

2.2 开式冷卻水塔循环水污染物来源

正常情况下开式冷却水塔循环水来源为自来水环网或者按照自来水水质标准进行补水，其水源是满足直接排放标准的，开式冷却水塔循环水污染物来源主要是运行过程中加入的化学药剂。

东方终端循环水在运行过程中一共添加有两种化学药剂：（1）V-422阻垢缓蚀剂，主要作用是抑制循环水对管线的腐蚀。主要成分为膦羧酸、磺酸多元共聚物。该化学药剂含磷，磷的作用主要是起缓蚀作用。（2）V-429杀菌灭藻剂，主要作用抑制微生物在水中的生长。主要成分为复合异塞唑啉酮水溶液。通过于循环水化学药剂厂家进行沟通，添加的化学药剂中会带入两种化学元素：磷、锌。其中排污水中总磷的含量约为2-3mg/l，超过限制小于1.0mg/g。则按照直接排放标准，磷元素超标，是不能满足排放标准的。

因此目前东方终端循环水中的污染物基本为两种，磷和氯离子两种，磷是通过添加的化学药剂进入系统的，氯离子是自来水消毒添加的，由于蒸发等原因导致氯离子含量较高。

3 开式冷却水塔排污水绿化分析

3.1 绿化用水标准

绿化用水的相关的国家标准主要包括有《GB 25499-2010城市污水再生利用—绿地灌溉水质》、《GBT 18920-2002城市污水再生利用 城市杂用水水质》，根据标准使用法则，如果用于绿化，则需要满足这两个标准中最严格的要求。

（1）《GB 25499-2010城市污水再生利用—绿地灌溉水质》，对绿地灌溉用水的水质标准进行了包括重金属离子浓度在内的多项控制项目，对于终端的循环冷却水排污水中需要关注的内容包括：溶解性总固体物、氯化物、锌、铁等。

（2）《GBT 18920-2002城市污水再生利用 城市杂用水水质》，该标准中关于适用范围的描述如下“本标准适用于厕所便器冲洗、道路清扫、消防、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工杂用水。”其中对于城市绿化杂用水的解释为“除特种树木及特种花卉以外的公园、道边树及道路隔离绿化带、运动场、草坪，以及相似地区的用水。”

根据东方终端循环水化验报告与对标绿化用水标准，发现目前东方终端排污水满足国家标准绿化用水。

3.2 解决措施---化学药剂换型

循环冷却水的排污水在《石油化学工业污染物排放标准（GB31571-2015）》中被明确定义为工业废水，即使根据《城市杂用水》的标准满足绿化用水的指标，但是依旧存在加入循环水中的化学药剂可能会导致地下水污染的可能，在2016年1月由环境保护部最新发布的《HJ610-2016环境影响评价技术导则—地下水环境》中也明确了需要对“对地下水环境可能产生影响的建设项目的环境影响评价”。因此对于磷等超标元素需要处理才能满足要求。

目前循环水已知的污染物来源主要是来自于添加的阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂。导致循环水中磷等元素超标后期不能满足循环水污水的排放标准。根据了解，目前国内已有部分企业的循环水采用的化学药剂为无磷的阻垢缓蚀剂，直接避免了循环冷却水排污水磷元素超标的问题。

目前从新国家标准的要求看，最好的做法就是更换化学药剂，直接使用无磷等符合新排放标准的化学药剂，这样在排放标准上就达到了要求。

3.3 循环冷却水的排污水对于草地的影响

对于循环冷却水的排污水中已知的另一个主要污染物为氯离子，通过查阅相关资料发现氯是农作物生长发育不可缺少的微量元素，在一定深度范围内，它能促进作物的生长发育。当然高浓度的氯离子对于植物也会产生有害的作用。而《城市污水再生利用—绿地灌溉水质》和《农田灌溉水质标准》中对于氯化物的要求分别为250mg/l和350mg/l，而东方终端的排污水中氯离子浓度为小于100mg/l，远远小于这两个标准中的要求，故应该能够满足要求。

3.4 定期取样分析，防止介质泄漏导致排污水污染的问题

循环排污水绿化为了防止设备及工艺流程出现泄漏等意外事件造成排污水污染，从而导致在绿化过程中污染土壤及地下水，需要建立合理的流程及管理制度，一方面所有的循环排污水都要有流程去事故池，一旦出现介质泄漏可以随时切换到事故池进行处理，不能进入绿化流程污染土壤及地下水；另一方面需要定期取样分析，及时了解绿化用水所有指标是否符合绿化标准要求。

因此通过优选化学药剂以及流程优化，可以使循环排污水满足绿化灌溉、地下水质量等标准规定的各项指标。东方终端实现排污水的绿化，每年可以减少约5.9-8.5万方的淡水消耗量，根据国家规定工业用水价格为3.6元/方（广东省），污水处理价格1.4元/方（广东省），综合每方水价格为5.0元人民币，如果利用排污水进行绿化每年可以节约费用为：29.5万-42.5万人民币，经济效益明显。endprint