共享新世纪的领先水处理技术(GE)中美论坛发言稿

2008-11-06 10:56:19

 

共享新世纪的领先水处理技术
 
GE 水处理及工艺过程处理集团                         刘昌兴

目录

  • 1、中国水环境面临的挑战
  • 2、当前领先的水处理技术
  •    ＊膜法水处理技术   ＊无磷新高浓缩倍率节水技术      ＊液体零排放技术
  • 3、结论与建议

中国水环境面临的挑战

人口和经济发展与水、土地资源供需矛盾越来越突出
         人均水资源不足全球平均数的四分之一
         水厂污水厂选址和占地越来越困难
         满足更高的出水质量标准必须进行处理设施升级改造
          国家对包括水厂污水厂在内的基础设施用地实行有偿使用
饮用水安全面临威胁
         国家饮用水卫生指标35-106
        传统技术不能经济有效地解决“两虫”的问题
        满足新标准必须对大部分现有水厂进行升级
控制水污染——污水处理达一级标准/污水处理回用
        全国还有约40%城市污水未经任何处理直接排向自然水体
        现有的污水处理厂大多不具除磷脱氮工艺或处理程度难以达到一级出水标准
        需要寻求技术可靠、节能、省地、投资少的处理工艺方法
        处理后的污水直接达到杂用标准
        无机盐类的污染已经不可小视

现代水处理新技术的突出特征

充分利用水资源，最大限度减少污染
        更少添加剂、更少占地的膜法水处理技术
        消除无机盐类污染的液体零排放技术
        提高循环冷却水浓缩倍率的无磷锌解决方案

水处理膜种类与MBR

 

水处理膜的种类和应用
按膜的滤过孔径一般将其分为四种：                                                       

微滤膜：滤除一般悬浮物质
超滤膜：滤除所有悬浮物和微生物
纳滤膜：滤除二价离子
反渗透膜：滤除几乎所有离子

  

膜微孔尺寸分布

  

 

膜生物反应器 （MBR） 极为简洁可靠的处理技术

 

 

 

MBR的突出优势  
最大限度利用生物技术和摸过滤技术的优势，出水水质稳定
污染治理与水资源利用一体化
节省建设投资和运行成本
节省宝贵的土地资源
在极低的压差条件下滤除所有的悬浮物和病毒、微生物
具备除磷、脱氮的功能且出水直接满足杂用水水质要求标准
十分方便与传统技术对接，升级改造现有污水处理厂
 		 生物耗氧量 < 2 mg/L
总悬浮物 < 1 mg/L
氨氮 < 1 mg/L
总氮 < 10 mg/L
浑浊度 < 0.1 NTU
总磷 < 0.1 mg/L
粪大肠杆菌 < 10 CFU/100 mL
污染指数 SDI < 3
 

 

MBR及超滤在中国污水回用的应用

北京清河奥运会污水回用工程
Qinghe Water Reuse
日平均处理量: 80,000 m3/d
 		  
北京燕山石化厂
Yanshan Petrochemical, China
日平均处理量: 26,000 m3/day
 		  

内蒙古金桥电厂MBR污水处理回用
Jianqiao Power Plant MBR
日平均处理量: 30,000 m3/d

 

 

大同电厂
Datong Power
日平均处理量: 17,000 m3/d

  

对MBR技术需要澄清的三点认识

超滤技术≠超滤膜
         如同建一座大厦，建筑材料≠ 美观实用的大楼，必须由技艺高超的建筑师进行设计。MBR技术在北美曾经历了非常深刻的教训，愿不要在中国重演
超滤技术的发展并非一帆风顺
        超滤技术属于工程的范畴，历经了十多年的成功实践，膜列的设计、通量的选择、防污堵措施、反冲洗、在线清洗、定期清洗、控制系统的设计等。GE历经数十年积累和建立起了一套完整的设计运行数据库。
MBR法比传统方法昂贵？
         一是往往不按同一出水质量标准进行比较，二是过去土地是无偿划拨的，三十未充分发挥MBR的优势进行污水处理后深度过滤
 

ZeeWeed® 超滤膜的进步

 

 

超滤膜技术升级改造现有自来水厂具有无与伦比的技术经济优势

饮用水处理面临的挑战

  • GB5749-2006替代1985标准
  • 饮水卫生指标由35项增加到106项
  • 现有自来水厂绝大多数是老工艺且位于城区
  • 水原已经受到不同程度的污染需要进行深度处理
  • 水厂升级更新受到土地方面的极大制约
  • 新的“两虫”指标更是传统工艺无法达到的

强化超滤膜处理技术

 

 

占地只需传统工艺的一半不到，

节省了占地沙滤池和沉淀池
技术先进实用、工艺简洁可靠、水质量稳定
运行费较低
对胶体、浊度、 病原微生物类、

贾第鞭毛虫和隐孢子虫去除率极高
消毒副产物浓度低

浊度 <0.1 NTU
贾第虫> 4 -6LRV
隐孢子虫 > 4-6 LRV
病毒 > 2-3 LRV
总有机碳 50 - 90%
总悬浮物 < 1 mg/L
锰 < 0.05 mg/L
铁 < 0.02 mg/L                   

饮用水厂容量在不断提高 Increasing Drinking Water Plant Capacities

 

 加拿大 Rothesay, New Brunswick
(1996) 1,500 m3/d
加拿大 Collingwood, Ontario
(1998) 28,000 m3/d
加拿大 Thunder Bay, Ontario
(1998) 35,000 m3/d		  
 
美国 Olivenhain, California
(2002) 110,000 m3/d
新加坡 Chestnut, Singapore
(2003) 275,000 m3/d
加拿大 Lakeview, Ontario
(2006) 302,000 m3/d		  

 

技术经济比较

 

 

 

节约工业冷却水意义重大 ~关键是要采用绿色环保技术

 

整体解决方案 高效循环冷却水节水技术

《节水技术政策大纲》提出：“在敞开式循环间接冷却水系统，推广浓缩倍数大于4的水处理运行技术；逐步淘汰浓缩倍数小于3的水处理运行技术；限制使用高磷锌水处理技术；开发应用环保型水处理药剂和配方。”

GE公司先进环保型水处理药剂和配方以及循环冷却水处理成熟技术和经验，完全可实现主要工业领域的的要求，无磷/锌,浓缩倍数高达8或更高，立即可达到节水/减污20%的效果
 

GE循环冷却水处理技术和产品特点：

  • （1） 循环冷却水能力建立在不断研发新产品、方案完善以及监测控制手段提高的基础上
  • （2） GE公司的专利产品，适用于不同的水质、材质的处理方案。确保处理的效果，同时可避免由于处理不佳引起停产、减产的现象
  • （3） GE公司的处理方案、量化控制和服务理念能够保证循环冷却水的处理产品、方案和水质管理控制成为有机的整体。完全区别于药剂供应商。从而使高倍率循环冷却水安全运行成为可能
     

建议加快在电力，钢铁，石油，石化等行业实施

这些行业循环冷却水现状：
电力：浓缩倍率普遍较低。北方地区多数运行在2.5-3.5
钢铁：净环倍率低。浊环处理效果不佳，引起吨钢用水量增加
石油石化行业：外资以及合资企业节水意识强，循环水倍率较高，对环保排放重视。大中型国有企业循环水冷却系统浓缩倍率偏低
 

 

GE水处理集团在的循环冷却水处理实施高浓缩倍率的无膦排放的环保目标，并获得客户的认可

  • 中石化 BP－赛科，
  • BYC(扬子－BASF)，
  • 广东惠州－壳牌
  • SLIC
  • BAYER
  • BASF
     

新型磺酸盐共聚物开发思路

进行结构/性能分析，确认：
-SO3H基团重要：增加聚合物及其金属络合物的溶解度
-OH基团重要：能阻硬垢，通过吸附增加钙、铁、瞵酸盐增加它们的溶解度；还有助于缓蚀。
找出能提高热稳定性(换热器高壁温)，水解稳定性（应对pH波动、浓缩15倍，停留时间>10天，停留时间长的系统。），和耐氧化的分子模型，合成新的磺酸盐共聚物。
从SA/AA ⃗ AA/AMD/AES ⃗ AA/AMPS ⃗ HPS ⃗ APES
 

磷系配方的新突破

Alkyl Epoxy Carboxylate(烷基环氧羧酸盐)的开发与应用
专利, 无磷, CaCO3 有机阻垢剂
与有机磷酸盐相比,无磷这一点优势明显。
与低剂量无机磷酸盐(PO4, Zn等)复合使用时,它是有效的碳钢缓蚀剂。 Alkyl Epoxy Carboxylate(烷基环氧羧酸盐)的开发与应用
专利, 无磷, CaCO3 有机阻垢剂
与有机磷酸盐相比,无磷这一点优势明显。
与低剂量无机磷酸盐(PO4, Zn等)复合使用时,它是有效的碳钢缓蚀剂。

AEC CaCO3阻垢性能

 

无磷 CaCO3 阻垢剂

是25年前有机膦酸盐开发以来，

CaCO3 阻垢剂方面的重大进展。
 

  

阻垢剂比较

 

聚磷酸盐

阈值阻垢剂(例如六偏)
不稳定—会转化为正磷
低的钙容忍度
 

AEC

最好的 CaCO3 阻垢剂
很高的钙容忍度
高的耐卤素能力

有机膦酸盐

对碳酸钙有效
通过吸附阻垢
低到中等的钙容忍度
能与三价金属生成沉淀
氯和铁会使其效率下降
 

  

ZLD液体零排放技术——消除无机盐污染——充分利用水资源到极致

下列高含盐废水在侵害我们的环境

冷却塔排污
除盐废液
处理过程废水
灰沉池排污
气体洗涤废液
工厂排污
污染的地下水		 锅炉排污
反渗透废液
电渗析废液
矿山排水
含盐污水
软化废液
垃圾填埋渗滤液

工业废水零排放工艺流程 Brine Concentrator/Crystallizer PFD

 

 

降膜垂直管蒸汽压缩蒸发器

 

降膜式种盐技术 (Seed Slurry Tech)

 

全球第一例零排放实例－电厂

 

HUNTINGTON 1974
犹他州 UTAH

 

 

 

SAN JUAN 1974
新墨西哥州 NEW MEXICO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NAVAJO 1974
亚利桑那州 ARIZONA

重油开采零排放应用

   

JAPAN CANADA OIL SANDS (JACOS)加拿大 CANADA(1999)
 

 MACKAY RIVER 2002
加拿大 CANADA
 

 

最佳案例, 神华煤液化项目污水零排放

 

 神华投资100多亿人民币建立了全球首个商业规模的煤直接液化项目，因现场的水资源短缺和严格的排放要求，神华需要零排放解决方案。这也是神华对政府承诺的绿色项目。
GE提供了独特的零排放方案，利用膜工艺预处理废水减少待蒸发处理的水量，产生高质的渗透水和含盐的浓水。通过蒸发工艺来进一步处理浓水，得到高纯度蒸馏水和少量待处理的浓缩盐水。反渗透产水和蒸发器蒸馏水补给到锅炉水除盐装置中。
 		  

 

该方案通过在蒸发浓缩废水之前用较便宜的膜进行预处理，达到减量的目的，从而帮助神华减少项目投资和运行费用。
客户收益:
更少的资本投入
更低的运行费用和更灵活的运行方式
从高浓度含盐废水和冷却塔排污水中每天回收8400吨高质量锅炉补给水和公用水
项目扩展后，硫酸铵可作为肥料回用
   

结论与建议

  • 新技术正以前所未有的速度在发展，在市场机制尚不完善的条件下政府的鼓励政策措施很有必要
  • 无机盐污染是否有必要成为国家排放标准应当重点关注
  • 环保法规的建立已经比较完备，需要更有效的监督与执行
  • GE水处理与工艺过程处理集团积极通过自身的努力服务于中国的水环境保护事业，同时希望得到中美政府的支持
     

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