分质利用（通用6篇）
分质利用 篇1
从长远看,煤炭仍是我国的主体能源,但环保压力等因素将对煤炭的利用,尤其是低阶煤的利用提出越来越高的要求,低阶煤清洁高效、分质分级利用的呼声越来越高。低阶煤的开采利用是一个全周期的过程,不仅涉及煤炭行业本身, 还涉及下游电力、化工等各个耗煤行业。低阶煤清洁高效、分质分级的概念应贯穿从开采到终端产品利用的整个过程。前端加工过程越到位,分质分级越细化,低阶煤的利用过程越高效,对环境造成的影响及环保治理所付出的代价也越小。 对于我国当前粗放式的利用方式,低阶煤的清洁高效利用首先应重视提升低阶煤的质量,分质分级利用首先应注重低阶煤的分类和破碎筛分、干燥提质等初级加工过程的把控。
1煤炭分质分级利用的含义
广义的煤炭分质利用包含多重含义,并已在煤炭开采和利用方面得到普遍应用,比如按发热量、挥发分、透光率、粘结指数等指标将煤炭分为无烟煤、烟煤、褐煤三大类,各个类别下又有细分的不同种类和牌号;比如按灰分、硫分等含量等级区分的高、中、低灰/ 硫煤;比如将煤炭经洗选后区分为不同粒径的块煤、粒煤、粉煤, 具有不同热值的煤炭、煤矸石、煤泥等。
狭义的煤炭分质利用偏重煤中不同组分的分离及利用,是指根据煤炭的物质构成及其物理化学性质,首先采用中低温热解技术对煤炭进行分质,将煤炭热解成气、液、固三相物质,然后再根据各类热解产物的物理化学性质有区别地进行利用,梯级延伸加工,生产大宗化工原料和各类精细化学品[1,2]。
在对低阶煤进行深加工之前,煤种的分类、 分级,从开采到破碎筛分、洗选、干燥提质、成型等初级加工过程的分质、分级尤其重要,应是低阶煤分质分级利用首先应关注和重视的环节。
2低阶煤分质利用方式
2.1煤种的分类、分级
就像烟煤一样,低阶煤仍是一个较为广泛的概念,其涵盖的煤种包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤、褐煤等多个煤种。在我国低阶煤的分布中, 内蒙古东部地区及云南地区以褐煤居多,内蒙古西部、陕西榆林、新疆等地以长焰煤、不黏煤、 弱黏煤居多。
不同低阶煤种类不同,特性不同,适合的深加工路线也不同。同样是低阶煤,长焰煤进行中低温热解或气化的适应性要比褐煤强得多;同样是褐煤,大部分蒙东褐煤要比云南褐煤好得多。 因此,对低阶煤的分质分级利用,首先要搞清楚煤种的分类、分级,不同低阶煤的利用方式不能一概而论。
2.2低阶煤初级分质分级加工
煤炭的初级加工过程包括破碎筛分、洗选、 干燥提质、成型等过程。褐煤等低阶煤的特点就是内部毛细管发达,水分尤其是内在水分含量高,热值低,易碎、易风化和自燃,质量不稳定(易回吸、热稳定性差、成浆率低),若不经过初级加工,难于运输、储存,也很难满足各种深加工工艺的用煤要求[3]。低阶煤无论是用作电煤燃烧、中低温热解或作为气化原料使用,都要先经过初级加工过程分质、分级,干燥提质除去其大部分水分,改善并稳定其性能。
首先,从粒度上来说,电煤运输需要块煤, 干馏热解需要块煤,碎煤气化也要求是块煤,那么,从低阶煤的开采过程开始,就应注意尽量减少煤的破碎,采后也应尽量减少破碎环节。一次破碎,应用前筛分后再破碎,尽量减少重复破碎过程,增加块煤量,减少粉煤比例。
其次,是粒度的分级和干燥提质,做好筛分工作,确认粉煤、块煤比例,然后根据自身煤矿的粉煤/ 块煤比例选取合适干燥提质技术,块煤走块煤干燥提质的路子。粉煤走粉煤干燥提质的路子。分级提质,将块煤提升为更为优质的煤炭产品,将粉煤预加工为可利用的合格原料。
没有优质或合格的原料,后续再成熟的深加工技术,再完善的工艺链也难以运行实现。因此, 整个低阶煤分质分级利用的首要工艺环节就是区分粒度,选择成熟、有效的干燥提质技术,分别对低阶煤进行预处理,得到稳定、清洁的优质煤炭产品和合格原料。
2.3不同种类低阶煤的利用方式
当前低阶煤深加工的利用方式包括电煤、中低温热解提取高价值的焦油和煤气(副产大量半焦)、直接气化或液化或提取褐煤蜡、腐殖酸等途径[4,5],我国不同种类、不同区域、不同质量的低阶煤应区别对待。
2.3.1蒙东褐煤
我国蒙东地区低阶煤资源以年老褐煤为主,水分集中在30%~40%, 热值在11.70~15.89 MJ/kg左右,中低灰、低硫,有一定的机械强度,大部分区域开采后褐煤中的块煤能占到一定比例,但含油率普遍不高,从煤质和经济性上来说,不太适合走中低温热解的路子。近几年锡盟一些褐煤热解项目不能顺利运行也正说明了这一点。但内蒙古交通便利,铁路、公路等交通运输系统日渐完善,临近港口、运力足,具备较好的运输条件,且蒙东褐煤较易提质,比如采用非蒸发式技术对蒙东褐煤进行干燥提质后,不仅褐煤水分降至10% 左右,热值提升至20.9 MJ/kg以上,且产品不再回吸水分,成浆率接近60%,热稳定性(TS+6)可达80% 以上,有利于储存、运输、加工等过程的进行,适合作电煤或煤化工原料。考虑到内蒙古大部分地区缺水,环境承受能力有限,大规模利用可选择干燥提质后作电煤外运销售,也可有序规划一部分褐煤就地干燥提质后作煤化工原料。
2.3.2长焰煤、不黏煤、弱黏煤
我国蒙西鄂尔多斯、乌海一带,陕西榆林, 新疆淖毛湖等大部分地区的低阶煤偏向长焰煤、 不黏煤和弱黏煤煤种。煤质优于褐煤,水分不超过30%、热值能达到16.70 MJ/kg,一般含油率较高、块煤多。较褐煤而言,进行中低温热解具有一定的优势,也可直接气化、液化做煤化工原料,如中煤图克双50/80项目的成功运行说明长焰煤做煤化工原料的路子是可行的。热解如能解决半焦出路、焦油含尘等关键技术,也不会有太大的问题,具体应用要考虑产品结构的合理性和经济效益。这些地区的低阶煤也能够进行洗选除灰、除硫,但洗后煤的水分也会升高,热值下降或没有明显提升,洗后仍需干燥提质才能作为优质动力煤外运销售。
2.3.3云南高水分褐煤
我国云南地区的低阶煤主要是年轻褐煤,除小龙潭褐煤稍好外,煤质普遍较差,昭通、龙陵、禄丰等地褐煤水分高达50%~67%,热值仅5.44~7.53 MJ/kg,机械强度极差,热稳定性较低, 具有泥煤性质,粉化度高,无法直接利用,不适合热解。另外,云南山区多,当地交通运输不够发达,外面的煤运不进来,价格高,当地的煤质太差,用不了。但云南水资源丰富,云南褐煤可考虑干燥提质后补充本地动力煤市场,或提取褐煤蜡、腐殖酸后再作燃料煤使用。也有研究称, 云南褐煤具有适合液化的特性[6]。
3结语
在政策及市场的驱使下,我国低阶煤利用的过程走得过于匆忙,在有些技术环节还不太成熟的情况下,急于迅速踏上大规模、高利润的高台阶,而弱化了常规技术进程中对煤质研究、煤质预处理、环境影响等磨刀环节的关注与研究。无论是做电煤、热解还是煤化工,近几年低阶煤利用能够运行的项目屈指可数,追根溯源是对煤质的研究和预处理不足。低阶煤分质利用首先应重视提升煤炭质量,应注重对煤种的分类、分级和干燥提质预处理等初级加工环节的关注和研究,对不同地区、不同种类、不同品质的低阶煤应充分研究、做好初级分质分级加工后,再选择其合适的深加工利用方式。
参考文献
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朔州煤分质清洁利用研究 篇2
关键词：低阶煤,热解,分质利用
随着世界对清洁能源的需求日益迫切,煤炭清洁利用及深加工已成为21世纪世界能源发展的战略方向和趋势。分析煤炭资源储量分布特点可知,全球煤炭探明储量约1万亿t,低阶煤占总煤炭资源量的46.8%,中国低阶煤探明储量在2 000亿t以上,占中国煤炭探明储量47%左右[1,2]。低阶煤作为不可再生资源,其合理、高效、清洁利用是当前能源界的重要课题之一。对低阶煤进行分质分级清洁利用,在清洁、环保前提下,实现煤炭各组分的分离和合理组合,可提高煤炭资源的碳和热转化率[3,4,5],提升中国油品和天然气自给能力,保障国家能源战略安全。
低阶煤资源本可通过干馏获得部分液态和气态高附加值的优质燃料油和清洁燃气,但目前绝大部分被发电厂或锅炉用作燃烧燃料,降低了煤中挥发分的使用价值。若能将低阶煤生产成提质煤、中低温焦油及热解煤气,进一步深加工,可显著提高低阶煤的利用价值[6,7]。本文利用郑州中能冶金技术有限公司开发的低阶煤外热式中低温热解提质专有技术,对朔州煤进行热解试验。
1 试验部分
1.1 试验原料
试验所用的原料煤为中煤朔州煤,入炉前将朔州洗精煤人工筛分破碎成20~50 mm和小于20mm粉煤两个粒级分别进行试验,并对其做工业分析,结果见表1。
1.2 试验工艺流程
将原煤卸入车间储存,装料前人工筛选破碎至要求块径以下,称重计量后经单梁起重机提升至炉顶料仓,打开炉顶料仓的水封盖,将煤装入炉顶贮煤仓,盖上炉顶水封盖。炉顶贮煤仓可储存200 kg左右的原煤,可供热解炉使用16~17 h。
贮煤仓内煤料靠自重经过煤仓底座,进入热解炉干馏室,经干燥、预热、干馏等几个阶段后生成提质煤,落至炭化室底部的提质煤冷却器内。每隔一段时间关闭提质煤冷却器下部的电动平板闸门,再降低出料小车并移出提质煤冷却器底部,将小车上出料槽内提质煤倒出称重、装袋储存,然后将出料槽放在小车上推至提质煤冷却器底部,再将小车升起后将提质煤冷却器下部平板闸门打开。采用干法间接冷却提质煤,提质煤冷却器水夹套内通入循环水。经过冷却,提质煤温度可降至40℃。
煤在炭化室内热解过程中产生的热煤气沿炭化室上升,并不断地将其显热传递给处于预热状态的煤料后汇集到干馏室顶部煤仓底座空间,经荒煤气导出管进入气体冷却器1和气体冷却器2冷却后,100℃左右的荒煤气在冷却器内冷却至35℃左右。荒煤气中大部分焦油和热解水被冷凝下来进入冷凝液槽;冷却后的煤气通过丝网焦油器除掉其中夹带的焦油雾,之后进入热解气燃烧火炬点火放散。由丝网除油器分离下来的含有焦油的冷凝液送入油水分离槽中经静置分层后进行油/水分离。
1.3 实验条件
以朔州20~50 mm洗精块煤和小于20 mm洗精粉煤为试验原料煤各进行3个条件的试验。试验安排如表2。
2 结果与讨论
2.1 产品产率
编号为1~6号的煤样在不同时间、不同温度条件下进行热解试验,对试验产生的提质煤、焦油、热解煤气及热解水进行称量,结果列于表3。
从表3可以看出,朔州洗精煤块煤(1~3号)油气产率明显高于朔州粉煤(4~6号)油气产率。4号、5号和6号煤样热解时间相同,随着热解温度从650℃升高至800℃,提质煤产率降低,煤气产率增加。1号试验以朔州洗精块煤为原料,热解温度为700℃,热解7 h,焦油产率达到最高值6.29%。对比1~6号试验发现,对同一煤种,热解水产率随热解温度和时间的增加变化不大,原因可能是由于同一种煤中所含游离水和化合水的总量相同。
2.2 提质煤工业分析
对1~6号试验产生的提质煤进行工业分析,结果见表4。
从表4中提质煤工业分析数据可以看出,试验产生的提质煤全水分Mt小于1%,几乎不含水,水分低使提质煤利用率高,降低了提质煤的运输成本。同时发现,提质煤的挥发分Vd均小于5.5%,并且随着热解温度的升高和热解时间的增加而降低,其中6号试验产提质煤挥发分Vd小于2%,说明试验油气提取率很高,可以达到90%~95%,煤中挥发分被完全提出,所以试验产生提质煤除满足一般工业生产要求外,还可作为民用无烟燃料使用,有效地降低PM2.5和有害气体的排放,但是该提质煤存在水分过低易产生粉尘飞扬并自燃、挥发分过低、点火困难的缺点,在后续使用时应注意使用方法。
2.3 焦油
焦油由热解过程产生的冷凝液分离而来。试验中产生的冷凝液在分离槽中静置约1 h后,焦油和热解水即可分层,煤焦油位于水的下层。通过分离、测定得到相关焦油密度,结果详见表5。
由表5可以看出,1~6号试验产生的焦油密度分布在1.0182~1.0675 kg/L之间,并且相差不大,说明煤种相同时,煤颗粒大小、热解温度和热解时间对煤焦油密度影响不大。
2.4 热解煤气
1~6号产生的煤气均采用气相色谱进行测定,测定结果见表6。
通过热解煤气组成的试验数据可以看出,煤气中H2、CH4、CO和CO2含量会因热解温度和热解时间的改变而改变,其他组分变化不明显。同种煤质相同热解时间下,随着热解温度的升高,煤气中H2和CO的含量升高,而CH4和CO2的含量下降;当热解温度相同时,增长热解时间,煤气中H2、CH4、CO的含量均有所增加。并且从表中可以看出1~6号试验产生的热解煤气热值较高,为17.73~22.96 MJ/m3,最低值与焦炉煤气热值接近。同时煤气热值随着热解温度的升高整体呈下降趋势。所以在工业化生产过程可通过调节热解时间和热解温度来满足下游产业对煤气组成的要求。
2.5 元素平衡
以原煤工业分析、提质煤工业分析及煤气组成和物料平衡为基础,以原煤干燥无灰基为基准,经计算得出的原煤各元素组成与煤热解后各产品元素分析对比如表7。从原煤元素分析与试验得出的元素对比结果可以看出,原煤中C、H、O、N、S各元素含量与产品各元素含量基本相同,从而验证了计算方法的正确性,保证了大规模工业化设计的准确性。
3 结论
(1)通过外热式中低温热解提质专有技术得到的提质煤产品挥发分Vd含量均在5%以下(其实是可控的),说明热解炉可将煤中90%以上挥发分提取出来,生产出高附加值的油气产品。
(2)提质煤产率随着热解温度的升高而降低,煤气的产率随着热解温度的升高而增加。
(3)热解温度700℃,热解时间7 h的条件下,焦油产率达到最高值6.29%(以原煤计)。
(4)试验实际所得产品产率与根据原煤煤质指标计算结果基本吻合,验证了计算方法的正确性,保证了大规模工业化设计的准确性。
(5)煤气中CH4含量较高,适合生产合成天然气(SNG),与800万t/a低阶煤分质清洁利用多联产项目契合。
(6)在持续47 d的工业试验中,整套连续式热解炉运行平稳。加煤、出料及油水分离等操作方便快捷;电气及自动化控制系统均稳定运行、未出故障。
以低阶煤为原料,采用中能公司开发的“中能热解炉”,即新型外热连续直立炉中温干馏专有技术(Coal Plus)进行热解,在经济上和技术上均是可行的。
参考文献
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管道分质供水的概述 篇3
管道分质供水是指在一套供水系统里,除了设有正常供水的自来水和热水管道外,还有一条独立的专门供应居住人群直接饮用水的管道。这条管道系统采用先进的水净化工艺,对小区内的市政自来水(包括地下水和地表径流水)引出部分进行深层净化,达到2000年3月1日开始实施的由建设部制定颁发的CJ 94-1999饮用净水水质标准的要求。再通过食用卫生级管道,管道构建材料全部通过北京市卫生防疫站检测并符合GB/T 17219-1998生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准,管道安装工艺均按国家医药监督管理局《药用纯净水制造及输配管线技术规范》所列细则执行。运用独特的双路循环供水再生灭菌的保鲜措施,使管道形成一个全封闭循环系统,从根本上排除了净化水被二次污染的可能,保证居住者可以从入户净水龙头上随时无限量的饮用到纯净水。同时,市政自来水管线依旧供水,保障居住者日常生活用水。管道分质供水的优点在于无需对所有的水进行深度净化,因为供居住者直接饮用的水只占总用量的5%,因而处理过程整体费用大大降低,从而能有效保证引用水的质量。
2 为什么要搞管道分质供水
自来水的水质超标及输配过程中的二次污染引出了分质供水的设想。我国的城市自来水事业,自1874年满清政府在旅顺口修建了龙眼泉地下水源供水设施开始,至今已有126年历史。长期以来,自来水作为城市人饮用水从没有被人怀疑过。自从1977年美国科学家BELLAR和ROOK首先发现自来水中含有三卤甲烷(THM),并证明该物质对人体有致癌作用,再加上近几年国内水源污染加剧,水源污染速度远远大于自来水厂的处理能力,据统计,全国有76%的自来水厂所供应的自来水中部分指标尚未达到国家标准。很多城市自来水厂,特别是北京、上海、广州等大城市自来水厂,近几年通过对自来水传统加工工艺进行改造,再增加预处理和深度处理,自来水厂的水质有了长足的改善,刚出厂时已达到国家生活饮用水标准,但由于输配管道等二次污染的问题,到每个家庭水龙头出来的水的质量受到不同程度的污染。从自来水厂出来的水,尽管经过各种处理,但仍存有一部分有机物和游离氯结合形成致癌前体物三卤甲烷,另一方面成为微生物繁殖的培养基,新繁殖的微生物常年在输配管道中形成生物膜,膜的老化与脱落引起用户水的嗅、味和色度的增加,并且这些管网上的微生物渐渐对消毒剂产生了抵抗力,不易被杀灭,更增加了终端自来水微生物的数量。
这还不包括众所周知的由于中间水箱的老化及管理不善引起的更为严重的二次污染问题。
随着人们生活水平的提高,自我保健意识加强,对饮用水的水质提出了更高的要求。但是自来水厂供给水平和需求水平之间存在矛盾,为缓解此矛盾,需要一方面加大对自来水厂技术改造的投资,另一方面对陈旧的输配管网进行更新。但要知道,城镇供水工程是一个“取水—输水—净水—配水”的系统工程,工程量大,建设周期长,投资大,尤其长期以来自来水被视为社会公益事业,而不是商品,不少城市供水行业一直处于亏损状态,使国家和多数自来水厂均不能大量、全方位投资改善供水设施。
在国家、企业资金不足的情况下,是否避重就轻,先把自来水中5%左右用来直饮的水进行深度加工,使该部分饮用水水质直接与国际接轨,达到21世纪国际先进国家制定的水质标准,这种做法投资小,周转快,由小到大,逐渐普及,这就是分质供水方式今天在中国出现的背景。
3 分质供水的种类及各自的优缺点
从广义来讲,下述几种方式均可称为分质供水:1)桶装供水方式:近几年发展很快,尤其上海成为全国桶装水的“大哥大”。例如上海正广和饮水有限公司日供水量为2万桶(5 UKgal),上海延中集团日供水为8 000桶。全上海市有50万人饮用桶装水,但桶装水生产成本、运费、营销等费用高,售价是自来水的500倍以上,而且由于企业行为,质量难以控制。深圳1997年11月抽样检验,30多家桶装水生产厂,只有8家合格。桶装水必须通过饮水机才能达到直接饮用。如果说自来水存在二次污染,那么桶装水就存在来自多次使用的塑料桶及引水机带来的第三次污染。2)净水器:据不完全统计,全国大小形状不一、进口与国产、内部滤材等不同品种和型号的净水器有70多种以上,总体上净水器本身存在第三次污染,这是由于使用不当及缺乏维修所造成的,也包括设计不合理或不适用于各地水质,故有“是净水器,还是脏水器”之争议。净水器逐渐失去消费者的欢迎和市场。3)管道分质供水是众多分质供水中最有发展前途的健康饮水工程,是一种新生事物。它的优点在于,避免了输配过程中的二次污染,且方便饮用,更主要的是它的供水价格远低于上述两种方式,同时又能有效的节约资源。因此分质供水关系到每个人的切身利益,需要行业主管部门和各级政府给予支持和扶植,特别是此项工程涉及到城市规划、市政配套、卫生检疫、市场管理等方面,又直接关系到每个人身体健康,必须紧紧依靠政府,加强管理和规范。
4 目前国际国内管道分质供水的现状
管道分质供水在国外有着长期的历史。国外现有的管道分质供水系统,都是以可饮用系统作为城市主体供水系统,实现自来水供水系统。另设管网系统用低质水、中水或海水供冲洗卫生洁具、清洗车辆、园林绿化、浇洒道路及部分工业用水等,这种系统统称为非饮用水系统,通常是局部或区域性的,是主体供水系统的补充。设立非饮用水系统,显然是着眼于合理利用水资源及降低水处理费用。
美国供水工程协会(AWWA)下属分质供水分会于1983年提出《分质供水指南》,在指南中对可饮用水及非饮用水的术语给予明文规定。
可饮用水(POTABLE WATER)——符合联邦政府水质标准,用于饮用、烹调与清洗的水。
非饮用水(NOPOTABLE WATER)——人们偶尔消费而不至于造成危害,用于非饮用用途的水,在家庭只用于冲洗卫生洁具。
目前国内提及的管道分质供水从内容和形式,与上述国际上通用的分质供水概念有着很大的区别,这是受国家经济水平发展程度的局限。结合目前国内城市供水管道建设水平而创造的一种独特的饮用水供水工程,是符合中国国情的一种方式。
1996年上海率先在锦华小区实验建设了全国第一个管道分质供水系统。同年上海成立了国内第一家“管道纯净水”公司,并在一些小区建立了管道分质供水系统,之后深圳、广州、宁波、大庆也相继在一些小区建设此系统。北京的管道分质供水建设落后于这些城市,从2000年初才有一两个项目开始实施。
从各地的实施情况看也有一些不同:上海市的管道分质供水公司采取和房地产商合作开发的形式,在新建的住宅小区建设此系统。由房地产商负责管路部分的投资,管道分质供水公司负责水处理站的建设,并收取2 000元/户的初装费,水费为0.3元/L。做法是在一栋高层(100户左右)的楼顶或地下室建一小型水处理站(处理能力约在1 t/d～2 t/d),每日定时向住户供水。它的优点是:系统规模小,可减少工程技术上的难度,缩短供水管网的长度,不易造成二次污染,且降低运行成本。它的缺点是:由于供水规模小,造成单位成本高,在商业房入住率不高的情况下,经济上承受的压力较大。
深圳借鉴上海等地的经验,建设了梅林一村管道分质供水工程,较好的把握了规模效益点,取得了很好的收效。
大庆所采用的设计思路基本和深圳相同,目前已有几个项目开始投入使用。
相比较而言,广州的步伐更快,在取得几个小区的建设经验后,最近广州市政府已正式在全市推广使用管道分质供水系统,以求彻底改变当地饮用水污染严重的问题。
按以上分析,尤其随着人们用水习惯和水平的不断提高,管道分质供水项目将在国内迅速普及。
摘要：通过对管道分质供水的简单概述,分析了目前实施管道分质供水的原因,介绍了分质供水的种类及各自的优缺点,并阐述了目前国内外管道分质供水的现状,最后指出管道分质供水项目可能将在国内迅速普及。
关键词：管道分质供水,供水系统,自来水厂,二次污染
参考文献
饮水卫生安全首推分质供水 篇4
水是生命之源。人类的生活, 离不开水, 在人们日常生活用水中, 用于洗涤、沐浴、冲洗便器的水量占到绝大部分, 用于饮用的水, 只占人们日常生活用水的2~5%。为了保证饮用水的卫生安全, 将人们所用的生活用水全部做深度处理, 这将耗费大量资金, 显然是不明之举。为了保证饮用水的卫生安全, 在建筑与居住小区对饮用水集中分质供水, 是由一个专用饮用水管道供应通过深度处理的可供直接饮用的直饮水;另一套管道供应通过传统的常规处理的生活用水。在水资源环境日趋恶化, 尤其是有机污染日趋严重, 而传统的制水工艺对水中微量有机污染物又没有明显的去除效果的情势下, 采用管道分质供水在保证饮用水的卫生安全方面无疑是首推方案。
1 水污染日趋严重, 传统水处理工艺已不能做到饮用水卫生安全
统计数据表明, 近几十年来随着世界工业化的进程的加快, 尤其是化学工业的突飞猛进, 使得人工合成的化学物总数已超过数十万种, 而且每年有上千种新的物质被合成, 以现有的检测技术已发现水中溶解性有机物多达2221种, 并且在饮水中也发现有756种, 其中有近百种有机化合物对人体有急性或慢性, 直接或间接地三致作用 (致突变、致畸、致癌) 。我国发布的环境状况公报列出:“中国主要河流有机污染普遍, 而源污染日益突出, 辽河、海河污染严重, 淮河水质较差, ……流经城市的河段普遍受到污染。”从公报列举的数据可以看出, 我国水源水质污染有加剧和恶化趋势, 尤其是有机污染日趋严重。
调查结果表明:我国大、中城市自来水公司供水厂的供水水质基本上符合原国家标准《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-1985) , 35项指标全年综合平均合格率高达99.39%, 但是通过输配水管网, 二次加压贮水设备的贮存到居民用水点的水龙头, 由于各种原因引起的二次污染, 水质发生了明显的下降, 造成供水水质的恶化。目前, 我国地区水源的主要污染也已由原来的以泥沙为点的无机浊度物质变为各种有机物的污染, 并且其中许多是有毒物质。城市水厂的水处理浊度物质为对象的传统的常规处理也不能适应当前处理有机污染物的要求, 水中存在对健康潜在危害的有机污染物, 也已不是象煮沸成“开水”就能去除的。随着人们生活水平的提高, 人们对自身健康的重视, 对环保意识的增强, 这就使得用管道分质供水方法来保证饮用水的卫生安全得到了青睐。
2 分质供水的供水控制标准
2.1 卫生标准:
国际上制定《生活饮用水卫生标准》, 通常是以每人每日饮水3升, 饮用70年无害的原则来制定的。国外学者研究发现水的总硬度和溶解性总固体与人的心血管病死亡率的相关性是存在的, 硬度过高可形成水垢, 溶解性总固体过高可使水产生不良味道, 并能损坏输配水管道和设备。英国学者综合各国研究成果提出饮用水的硬度指标170mg/L左右, 溶解性总固体300mg/L左右为最佳值。
作为建筑与居住小区饮用水, 统常我们亦称生饮水、直饮水, 其水质标准以2000年3月1日起强制执行的行业标准《饮用净水水质标准》 (CJ94-1999) 为宜。《饮用净水水质标准》是适用于以自来水或者符生活饮用水水质标准的水为原水, 经深度净化后可供直接饮用的分质管道供水和罐装水的水质标准。该标准供39项指标值, 标准中硬度和溶解性总固体分别采用300mg/L和500mg/L, 对人体造成危害的砷、铅等重金属污染;阴离子合成洗涤剂、氯仿、四氯化碳、滴滴涕, 六六六等有机污染;细菌总数和总大肠菌群等细菌学指标都做了与世界卫生组织和美国、日本、欧共体的现行水质标准相接近的限值。
2.2 水量标准建筑与居住小区直饮水在设计中, 普遍采用用水
标准取5L/人·天, (对于南方地区及北方的大城市、特大城市, 还可放宽至8L/人·天) , 每户人数为5人。对于办公室直饮水, 在设计中普遍采用的用水量标准取2L/人·天。
3 分质供水处理技术
建筑与居住小区饮用净水分质供水工程一般是以市政自来水为原水进行深度净化, 所以处理对象主要是自来水做为原水中所含微污染的有毒有害物质和有机污染物以及自来水在输水系统中的二次污染物。应当综合建筑和居住小区的特点和原水中所含污染物的不同综合考虑, 常用的分质供水处理技术有:机械处理、活性炭处理、膜处理和消毒处理等技术。
3.1 机械处理机械处理也成介质过滤, 它是采用精选并且按一
定粒度进行级配的石英砂, 或石英砂与无烟煤共同做为滤料来进行过滤。通过过滤可以达到去除水中较大颗粒物质, 改善水质并能保证后续工序的正常运行和处理效果。
当市政自来水通过长距离输送、铁质输水管道对自来水造成铁污染时, 可采用预曝气, 通过精选并且按照一定粒度进行级配的锰砂做滤料来进行过滤以滤除水质的铁离子, 以保证后续工序的正常进行。
3.2 活性炭处理技术活性炭处理技术是深度净化的重要而有
效的技术之一, 它是利用活性炭结构具有发达的孔隙, 比表面积大, 从而具有良好的吸附特性, 达到去除水中的有机污染物和氯消毒后的氯化副产物。
3.3 膜处理技术近年来国内、外膜处理技术在水处理领域中发展迅速, 它也适应了当前生活饮水深度处理的要求。
膜处理技术的净化机理是籍膜的微孔筛分作用, 但是在筛分的同时也会发生膜表面和微孔壁上的吸附以及粒径与微孔口径相仿的微粒和溶质在孔中阻塞微孔。所以膜的选择应根据被分离介质的粒径选择膜的孔径, 还必须选用与被膜分离介质与膜之间相互作用弱的膜。用于生活饮用水深度净化的过滤膜常有:微滤 (MF) 、超滤 (UF) 、纳滤 (NF) 、反渗透膜 (RO) 。它们的特性如下:
3.3.1 微滤 (MF) 微滤膜的孔径在0.
1um~2um之间, 操作压力为0.05Mpa~0.3Mpa, 一般微滤是全部进水挤压滤过, 小于膜孔的粒子通过膜, 大于膜孔的粒子被截流在膜表面, 因此又称膜过滤或精密过滤。
3.3.2 超滤 (NF) 超滤膜的孔径在0.
002um~0.1um之间, 操作压力为0.04Mpa~0.4Mpa。一般给水处理采用中空纤维膜, 其结构是由表面致密层, 中间过滤层和大孔支撑层组成。真正起过滤作用的是表面致密层。
3.3.3 纳滤 (NF) 纳滤膜的孔径为0.
001~0.5um, 操作压力为0.5Mpa~1.0Mpa。纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间, 其膜表现分离皮层可能具有纳米级微孔结构。纳滤膜能有效去除水中致突变物质, 使Ames试验阳性水变为阴性, 总有机碳 (TOC) 去除率可高达90%, 可有效地去除硬度, 完全去除色度, 在处理过程中不产生副产物, 处理单元体积小, 易于自动化控制, 广泛的PH适用范围, 有效去除细菌、病毒、寄生虫、降低配水管网细菌滋生的可能性, 提高了供水水质的安全。所以纳滤适用于硬度和有机物高的原水进一步净化。即当原水的总硬度超过300mg/L, 溶解性总固体超过500mg/L, 有机物含量高的情况下, 采用纳滤技术来处理时特别适用的。
4 分质供水的处理工艺流程
城市自来水的原水如果受到有机污染的情况严重, 自来水的水质很差, 则应根据自来水水质检测资料, 通过试验确定处理工艺流程。可以相信, 以精密过滤+纳滤+消毒的工艺流程将随着纳滤膜的技术改进和膜的生产成本的降低, 成为分质供水的主要处理工艺流程。
现代化炼化企业污水分质回用研究 篇5
某现代化炼化一体化生产装置区排放的炼油生产污水、化工生产污水、清净废水、生活污水、初期雨水、后期雨水、非污染区雨水、消防废水及炼油、化工生产区部分装置产生的部分固体废弃物和废液等均进入综合污水厂进行处理, 其中污水、雨水经处理后大部分回用作为循环水系统补充水; 少部分达到一级标准后, 经排水管线排出。其中回用水回收项目为公司节能减排重点工程, 我们开展“水平衡测试及节水优化方案设计”目的是对用水数据进行研究分析, 并提出了可行的节水优化方案, 降低工厂整体耗水量, 提高整体回收利用率。通过对公用工程部循环水和脱盐水的不同用水水质需求, 使得回用水进行分水质回收利用, 达到节能创效的目的。
2回用水处理项目介绍
“中水”起名于日本, “中水”的定义有多种解释, 在污水工程方面称为“再生水”, 工厂方面称为“回用水”, 一般以水质作为区分的标志。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准, 可在一定范围内重复使用的非饮用水。在美国、日本、以色列等国, 厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等, 都大量的使用中水。 我国是水资源匮乏的国家, 但目前还没有中水利用专项工程, 也没有专项资金, 只是政策上引导, 各城市的中水利用量是根据此城市的缺水程度不同而定的。
城市污水经处理设施深度净化处理后的水 ( 包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水) 统称“中水”。其水质介于自来水 ( 上水) 与排入管道内污水 ( 下水) 之间, 亦故名为 “中水”。中水利用也称作污水回用。我国是水资源匮乏的国家, 人均占有量仅为0. 22 ~ 0. 27万方, 列世界第88位。中水利用对我国的环境保护、水资源保护、水污染防治、经济可持续发展能起到重要作用。
综合污水处理厂回用水处理单元深度生化处理段设计规模1 700 m3/ h, 反渗透段设计规模1 400 m3/ h, 主要处理炼油、 化工污水处理单元处理后的水, 为达到最大程度利用水资源、 节能降耗的目的, 处理后的水将作为厂区循环水场补充水。回用水处理单元采用臭氧氧化+ 生物滤池+ 超滤+ 反渗透技术进行处理。V型滤池出水与反渗透产水在回用水池经过勾兑后, 出水水质满足《炼油化工企业污水回用技术管理导则》中初级再生水水质控制指标。
污水系统通过罐中罐→DCI隔油池→CAF气浮池→均质池→DAF气浮池→A/O生化池→二沉池→高密度澄清池→V型滤池。采用两条相同的处理线, 每条处理线处理量为设计量的50% 。在V型滤池中分为雨水V型滤池2套, 炼油化工V型滤池4套。在V型滤池后70% 回用水通过回用水池回用, 30% 通过浓水处理前臭氧接触池、生物滤池、后臭氧接触池、活性炭滤池处理后经过观察池管输至氧化塘外排。
3分水质供水模式
从挖潜增效角度提出回用水分水质供水的方案, 通过新增铺设回用水管线, 将回用水补水分水供应, 根据负荷补充除盐水、循环水的补水量, 这样高水质水通过超滤反渗透供应给脱盐水站, 低水质水通过老回用水管线供应给循环水场补水。
3. 1改造后运行情况
改造后污水处理厂出水水质达到了设计值, 满足脱盐水、 循环水场补水水质要求。目前脱盐水回用水补水量在800 t/h, 循环水各水厂补水量在300 t/h。通过补水大大减少了污水外排量, 同时还节省了大量的地下水资源。
3. 2产生效益
改造后通过全年统计, 各循环水场及脱盐水站共消耗回用水697. 22万t, 相当于替代至少697. 22万t生产直补水, 直补水比回用水成本高出3. 06元/t, 脱盐水成本为7. 24元/t, 按照外购水单价与回用水成本差价计算, 折人民币2 910万元。
4结语
回用水采用分水质补水项目实施后, 通过分质补水可以实现循环水场和脱盐水站补充到水质合格的补水, 为了防止回用水水质波动, 达不到中间水水质要求, 整改项目中特别增加了分线, 如果回用水水质达不到中间水水质但可以达到直补水水质, 回用水直接补充至原水箱。如果回用水水质达到中间水要求, 则回用水直接补充至中间水箱。新鲜水的使用一直是节能降耗的关注点, 通过回用水改造, 将不同水质的回用水分开使用, 物尽其用, 不仅降低了生产成本, 而且达到了节能、降耗、环保的要求。
摘要：从挖潜增效角度提出回用水分水质供水的方案, 通过新增铺设回用水管线, 将回用水补水分水供应, 根据负荷补充除盐水、循环水的补水量, 这样高水质水通过超滤反渗透供应给脱盐水站, 低水质水通过老回用水管线供应给循环水场补水。
关键词：分水质供水,回用水,污水回用,研究
参考文献
H市分质给排水管理模式探讨 篇6
1 建立健全节水法规体系, 规划分散式系统在混合式模式下的比例, 加强法制管理
分散式系统水处理模式涉及各类用水单位, 要完成的节水工作项涉及面广, 是具有深刻意义的复杂的系统工程。分散式系统的本质在于节水, 其从无到有从不系统到系统规划需要以法推动, 所以必须在健全的法制体系下依法运作, 才能使造福于全社会的节水事业健康发展。因而, 《水法》、《城市节约用水管理规定》等是规范节约用水工作, 推进分质给排水系统发挥效益的基本法规。与推进水市建设相呼应, 应建立起能促进节水工作向纵深发展, 采用针对性和可操作性更强的法规, 如水资源费征收与使用、节水基金的征收与使用、计划用水与节约用水的管理、节水设施设备的建设与管理、对分布各处的水处理系统作档案管理等, 做到有法可依, 有章可循, 依法管理。
2 深入进行节水宣传教育, 增强全民节水意识
广泛利用电视、报刊、教科书、展览展牌、广播等多种形式, 多种渠道大力宜传节约用水的重要意义, 使节水成为每个单位、每个人的自觉行动。
3 依靠科技进步和经济杠杆, 规划分散式给排水系统, 挖掘节水潜力
市计划节约用水主管部门在前儿年组织推户“节水技术和加强节约用水管理工作的基础上, 应系统化推进分散式给水排水系统的规划、建设和管理, 合理加大开展节约用水工作全面展开的力度, 从技术和经济上积极支持节水科研, 扶持各部门各单位进行节水技术和设各的改造, 全面提高H市的节水技术和合理用水水平。
4 注重生活节水技术措施的推广应用工作、推进分质给排水系统的规划与建设
开展生活用水节水器具的研究和推广应用工作, 不断向社会推出节水效益好、使用方便、价廉耐用的新产品, 并按国家标准淘汰耗水型卫生洁具、水龙头。对机关事业单位和居民住宅用水要严格按月抄表收费, 超量加价。凡新建住宅必须采用符合国家有关规定的节水器具。规划实施小区分质给排水系统的实施。
目前推广应用的主要节水器具有:高水箱密封、延时自动闭冲水阀、沟槽式厕所冲水控制器、小便池冲水红外线控制器和脚踏淋浴阀等:规划实施中水系统, 在学校机关单位、宾馆、居民住宅小区首先建设中水处理设施, 在绿化草坪推广应用喷、滴灌节水设施, 并不断减少逐年增加的市政用水中新水的比例。
5 以工业企业分质给排水模式观念为指导抓好工业节水工作
针对工业用水特点, 在主要工业行业注重应用如下节水型设施和工艺, 规划的各企事业单位拟建节水项目, 逐步形成分散式处理系统并不断提高其在混合模式中的比例。
5.1 机械工业
机械行业是H市工业的支柱产业, 用水用途主要是工艺生产洗涤、冷却和间接冷却用水。用水消耗少, 污染较重, 万元产值用水量指标低于一般工业用水, 但重复利用率较低。其节水重点是间接冷却水的冷却处理回用、工艺用水的废水处理回用, 同时, 采取各种措施降低生产中职工生活用水量。
5.2 纺织工业
纺织土业的节约用水主要从采用逆流洗涤措施及循序用水措施、改革洗涤方式、空调水闭路循环、应用人工制冷设施、改造生产设备, 采用少用水或不用水新技术、清浊分流, 抓好各类水的同用等方面来实施节水技术措施。
5.3 医药工业
医药工业在强化技术节水。推进节水技术进步方面着重做好提高生产用水系统的用水效率, 如将冷却水全部回收利用, 利用水质稳定处理技术提高冷却水浓缩倍数:应用不同的制冷方法生产低温冷却水;建立集中的冷却水循环系统, 回收分散的冷却水。提高燕汽冷凝水的回收率。生产废水实行清浊分流, 以使清水回收, 浊水集中处理利用。例如推广济宁鲁抗医药集团公司循环水多次回用 (现已网收利用到4次左右) 、发酵废水和其它环节废水集中处理回用、使用不同水质的水采用不同计价方法的节水经验, 以及该公司澳化理制冷技术的节水经验。
5.4 食品行业
H市城市食品制造和饮料制造业比较多, 用水量大。在食品生产中应注意用水水质。满足国家规定的标准, 对洗涤用水采用逆流洗涤技术和不用水、少用水的洗涤、消毒等节水工艺措施;锅炉用水应从软化水处理、热水或蒸汽冷凝回用、除尘冲灰采用杂用水等节水措施;冷却用水可推广应用啤酒厂冰水循环冷却用水技术。无论是食品制造或是饮料制造, 不仅用水水质要求高, 而且用水量大, 排水污染较重, 因而加强节约用水管理和水型工艺推广应用是十分重要的。
5.5 其它工业
其它工业企业计划从用水技术改造到采用节水设备和工艺, 加大对污废水的处理回用等方面做工作, 以全面提高H市工业生产的节约合理回用水水平。
6 继续坚持做好水平衡测试工作
坚持做好水平衡测试工作并与计划用水、取水许可等用水管理制度建立起有机的运作机制, 使城市水资源的城市内循环清楚明了, 为进一步的分质给排水系统的规划建设做准备。H市前几年即对不同行业工业水平衡测试开展了试点工作, 在管理和节水措施推广应用上取得了明显成效, 全面推动了企业节水, 节水一般在10%~20%, 平均12%, 可见, 企业水平衡测试对企业节水有很大的促进作用。计划下步不仅在工业企业全面铺开水平衡测试工作, 并将该项工作推广到第三产业和事业机关单位, 以此作为加强用水管理, 促进节水的重要手段, 并与计划用水、取水许可制度有机地结合起来, 提高用水管理水平和执行节水任务的自觉性。
7 不断强健分质给排水模式, 逐步实现城市污废水资源化
城市存在必排大量污废水, 并随着经济建设和城市规模的发展, 污废水排放数量会越来越大, 妥善处理城市污废水是摆在城市生存与发展面前的严唆问题, 泰安市政府计划逐年加大城市污废水处理力度, 并提高污废水处理的问用率。城市污废水的处理, 在当今环境恶化, 缺水加剧的情况, 关键的问题不是污水处理技术和资金, 而是处理后的水如何有效地利用, 只有处理后的水又重新被利用, 并产生相应的社会经济效益, 才能促使城市污废水处理事业良性发展, 所以.实现城市污废水资源化既是城市发展的需要。也是解决城市缺水的有效途径。
摘要：党中央提出了构建节约型社会的号召。节约城市用水, 是构建节约型社会的必然要求。本文以H市为例, 深入系统的探讨了城市给排水模式的管理与优化。为构建H市节约型城市提供参考。
关键词：分质,给排水,分散式,工业
参考文献
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[2]盛培基.给排水工程设计中的节能问题及应引起重视[J].江西能源, 2007 (3) .