汽車工業水回用於冷卻水系統研究論文
1工業用水與節水
1．1冷卻水系統介紹
幾乎各類工業生產都需要使用冷卻水系統，汽車工業也不例外。冷卻水的功能是從熱源中去除過多的熱量，依靠周圍空氣冷卻從冷卻塔中下降的水，引起熱水蒸發，散發熱量，起到冷卻作用，冷卻後的水迴圈迴流至需要冷卻的裝置中［3］。冷卻水系統在執行過程中可能會發生結垢、腐蝕和微生物繁殖等水質問題，需進行適當的化學處理，同時，排放掉一部分冷卻水以保持水中含鹽量濃度的穩定。為平衡水量，彌補蒸發與排放的水量損失，需不斷向系統補充新鮮水。
1．2節水途徑
汽車工業生產用水，主要有原料用水、產品處理用水、冷卻用水和洗滌用水等，節約冷卻水是工業節水的主要途徑。某大型汽車廠使用冷卻水系統冷卻用於給空調及工藝系統供冷的冷凍機組，執行時平均用水量917m3/d，高峰時用水量達到1780m3/d，節水需求與潛力十分巨大。工業冷卻水對水質要求較低，水量需求較大，主要用於補充冷卻水蒸發與排汙的水量消耗，是回用的理想物件［6］。汽車廠通過中水回用技術對達標排放的汽車生產廢水進行再生並應用於冷卻水系統，既減少汙水排放量，又節約了水資源，取得了良好的環保與節水效益。
2廢水再生回用
2．1廢水處理狀況
汽車塗裝廢水主要包括前處理廢水、電泳廢水和噴漆廢水，特點是汙染物種類多、成份複雜、水量較大。本專案採用物化處理與生化處理結合的處理工藝。首先在保證水質均衡與高濃度廢水預處理的前提下，通過混凝、沉澱、pH調節等物化措施去除廢水中懸浮物、膠體、重金屬、磷酸鹽等汙染物;物化出水再與生活汙水混合，提高生化處理效率後，通過接觸氧化法進一步去除廢水中的溶解性有機物。廢水經過處理後，排放水質可達到:COD＜100mg/L，SS＜15mg/L，Oil＜4mg/L，pH:6.5～8。正常生產時，平均排放量達2440m3/d，部分排放廢水進行再生處理後作為中水回用，其餘達標排放。
2．2廢水再生工藝
廢水再生處理選擇了砂炭濾+超濾的處理工藝，利用過濾截留機理，去除廢水中殘留的膠體、懸浮物顆粒、細菌、磷酸鹽等殘留汙染物，使中水水質滿足再生水回用冷卻水的水質標準，作為冷卻塔補水回用。2．3中水回用中水通過供水泵輸送至冷卻塔，供水泵採用變頻控制，供水管路末端安裝浮球閥，冷卻水液位下降時，閥門開啟，補充中水。
(1)中水水質滿足《再生水用作冷卻用水的水質控制標準》(GB/T19923－2005)的要求，具備回用於冷卻水的條件。
(2)中水的硬度、電導率指標高於自來水相應指標，對於結垢風險的控制方面劣於新鮮水。
(3)中水水質環境易滋生細菌，即使經過超濾工藝與產水末端的殺菌劑投加，仍然檢測出少量細菌殘留。
3中水水質控制
3．1水質監控
針對中水的水質監測並不僅僅停留在常規專案上，而是制訂了細緻、有效的水質監測方案，全面考慮可能影響回用效果及與迴圈冷卻水處理密切相關的水質指標，如總硬度、氯離子、總鐵、總磷等。全面掌握中水水質變化情況，以便及時調整處理效果。
3．2水質波動
工業廢水水質受產量、生產工藝的變化影響很大，廢水出水濃度變化幅度較大，由此也對中水水質造成一定程度的波動，甚至出現水質惡化的情況。一般可以通過減少回用水量，與自來水按一定比例一同補入迴圈冷卻水系統的方法，如1∶1甚至1∶2的比例，降低水質惡化對冷卻水系統帶來的衝擊。若情況嚴重，應立即停止中水回用，保證冷卻水系統水質穩定。
3．3細菌控制
回用水池內的中水，缺乏連續的流動與置換，易滋生細菌。回用水池定期投加含氯殺菌劑，保持回用水池內一定的餘氯(通常0.1mg/L左右)，防止滋生細菌。對於後續冷卻水的回用，餘氯的存在也可以擔當殺菌劑的作用，有助於防止冷卻水系統的生物汙染。
4執行措施
4．1濃縮倍數選擇
中水離子濃度較新鮮自來水更高，作為補水進入工業冷卻水系統後，隨著不斷的蒸發濃縮，結垢傾向也更為突出。因此，應慎重選擇執行的濃縮倍數，控制結垢趨勢。根據水質計算，濃縮倍數控制在2時，對於水中離子濃度的控制較為合理，此時理論Ｒ．S．I指數為6.85，該水質傾向於腐蝕。
4．2殺菌措施
敞開式迴圈冷卻水系統的水溫與溶解氧非常適宜微生物的生長與繁殖，採用中水作為冷卻水系統的補水將面臨較為嚴重的微生物風險，水中微生物的抑制是中水回用迴圈冷卻水的一個重要技術環節。除了對中水進行抑菌控制外，也要加強迴圈冷卻水的殺菌措施。一是選用不同種類的殺菌劑產品，氧化性與非氧化性殺菌劑的交替投加克服水中微生物的抗藥性。二是綜合考慮中水水質對殺菌劑投加量與作用時間的影響，適當增加殺菌劑的投加量與投加頻次，保持冷卻水中殺菌劑濃度為正常的1.5～2倍，維持殺生作用。三是針對中水回用迴圈冷卻水的特點，定期採用具有剝離作用的季銨鹽類殺菌劑，起到粘泥剝離淨化水質的作用。
4．3腐蝕控制
中水較新鮮水具有更高的含鹽量，包括Cl－、SO2－4等加速金屬腐蝕的陰離子，對金屬材質的`侵蝕性較強。考慮到系統在低濃縮倍數情況下執行，選用的鋅鹽－磷酸鹽複合阻垢緩蝕劑更側重於緩蝕效能，能有效控制熱交換器與管道腐蝕。
5效果評價
5．1水質情況
使用中水作為冷卻水補水前後主要水質比較見，中水回用前水質資料為2013年的平均值，中水回用後為半年的平均值。從表2可以看出，使用中水作為補充水後，冷卻水系統的部分水質指標，如COD、濁度、氯離子等指標均有不同程度的上升，但仍然滿足《工業迴圈冷卻水處理設計規範》(GB50050－2007)中對於間冷開式系統迴圈冷卻水的水質指標要求。
5．2腐蝕速率監控
中水回用後，對冷卻水系統進行碳鋼掛片監測，結果見。監測結束後，掛片表面光潔，腐蝕速率低於《工業迴圈冷卻水處理設計規範》(GB50050－2007)中對碳鋼裝置的腐蝕速率要求(0.075mm/a)。冷卻水水質與腐蝕速率情況反映了汽車工業廢水排放後經過深度處理後作為中水回用於冷卻水系統能夠滿足冷卻水的使用要求。
6結論
(1)汽車廠排放廢水經過深度處理後的再生水滿足水質合格、水量足夠、經濟合算的中水回用條件，回用於迴圈冷卻水系統雖然對迴圈水的執行管理上提出了更高的要求，但同樣能滿足迴圈冷卻水系統安全穩定執行的要求，是完全可行的。
(2)中水回用於迴圈冷卻水既減少了廢水排放量，又減少了新鮮水的消耗，具有減輕環境汙染和節約水資源的雙重功效，對推動行業可持續發展具有重要意義。
(3)中水回用後，每年可節約新鮮自來水約140000m3，按工業用水費3元/t計算，每年直接經濟效益約42萬元。
7結語
採用混凝、沉澱、過濾等傳統處理方式對汽車生產排放廢水進行處理，能夠滿足中水水質標準，但要滿足冷卻水系統的回用標準，尚有一定距離。採用砂炭濾與超濾聯合工藝處理排放廢水，對水中膠體汙染物截留更徹底，完全滿足苛刻的冷卻水回用條件。隨著水資源的日益減少，中水回用成為一項迫在眉睫的事業，作為用水大戶的汽車生產企業應首當其衝，做好水資源的節約與合理利用工作，通過全行業的努力，開源節流，為經濟與環境的和諧發展貢獻力量。
