汽车工业水回用于冷却水系统研究

1工业用水与节水

1．1冷却水系统介绍

几乎各类工业生产都需要使用冷却水系统，汽车工业也不例外。冷却水的功能是从热源中去除过多的热量，依靠周围空气冷却从冷却塔中下降的水，引起热水蒸发，散发热量，起到冷却作用，冷却后的水循环回流至需要冷却的设备中［3］。冷却水系统在运行过程中可能会发生结垢、腐蚀和微生物繁殖等水质问题，需进行适当的化学处理，同时，排放掉一部分冷却水以保持水中含盐量浓度的稳定。为平衡水量，弥补蒸发与排放的水量损失，需不断向系统补充新鲜水。

1．2节水途径

汽车工业生产用水，主要有原料用水、产品处理用水、冷却用水和洗涤用水等，节约冷却水是工业节水的主要途径。某大型汽车厂使用冷却水系统冷却用于给空调及工艺系统供冷的冷冻机组，运行时平均用水量917m3/d，高峰时用水量达到1780m3/d，节水需求与潜力十分巨大。工业冷却水对水质要求较低，水量需求较大，主要用于补充冷却水蒸发与排污的水量消耗，是回用的理想对象［6］。汽车厂通过中水回用技术对达标排放的汽车生产废水进行再生并应用于冷却水系统，既减少污水排放量，又节约了水资源，取得了良好的环保与节水效益。

2废水再生回用

2．1废水处理状况

汽车涂装废水主要包括前处理废水、电泳废水和喷漆废水，特点是污染物种类多、成份复杂、水量较大。本项目采用物化处理与生化处理结合的处理工艺。首先在保证水质均衡与高浓度废水预处理的前提下，通过混凝、沉淀、pH调节等物化措施去除废水中悬浮物、胶体、重金属、磷酸盐等污染物;物化出水再与生活污水混合，提高生化处理效率后，通过接触氧化法进一步去除废水中的溶解性有机物。废水经过处理后，排放水质可达到:COD＜100mg/L，SS＜15mg/L，Oil＜4mg/L，pH:6.5～8。正常生产时，平均排放量达2440m3/d，部分排放废水进行再生处理后作为中水回用，其余达标排放。

2．2废水再生工艺

废水再生处理选择了砂炭滤+超滤的处理工艺，利用过滤截留机理，去除废水中残留的胶体、悬浮物颗粒、细菌、磷酸盐等残留污染物，使中水水质满足再生水回用冷却水的水质标准，作为冷却塔补水回用。2．3中水回用中水通过供水泵输送至冷却塔，供水泵采用变频控制，供水管路末端安装浮球阀，冷却水液位下降时，阀门打开，补充中水。

(1)中水水质满足《再生水用作冷却用水的水质控制标准》(GB/T19923－2005)的要求，具备回用于冷却水的条件。

(2)中水的硬度、电导率指标高于自来水相应指标，对于结垢风险的控制方面劣于新鲜水。

(3)中水水质环境易滋生细菌，即使经过超滤工艺与产水末端的杀菌剂投加，仍然检测出少量细菌残留。

3中水水质控制

3．1水质监控

针对中水的水质监测并不仅仅停留在常规项目上，而是制订了细致、有效的水质监测方案，全面考虑可能影响回用效果及与循环冷却水处理密切相关的水质指标，如总硬度、氯离子、总铁、总磷等。全面掌握中水水质变化情况，以便及时调整处理效果。

3．2水质波动

工业废水水质受产量、生产工艺的变化影响很大，废水出水浓度变化幅度较大，由此也对中水水质造成一定程度的波动，甚至出现水质恶化的情况。一般可以通过减少回用水量，与自来水按一定比例一同补入循环冷却水系统的方法，如1∶1甚至1∶2的比例，降低水质恶化对冷却水系统带来的冲击。若情况严重，应立即停止中水回用，保证冷却水系统水质稳定。

3．3细菌控制

回用水池内的中水，缺乏连续的流动与置换，易滋生细菌。回用水池定期投加含氯杀菌剂，保持回用水池内一定的余氯(通常0.1mg/L左右)，防止滋生细菌。对于后续冷却水的回用，余氯的存在也可以担当杀菌剂的作用，有助于防止冷却水系统的生物污染。

4运行措施

4．1浓缩倍数选择

中水离子浓度较新鲜自来水更高，作为补水进入工业冷却水系统后，随着不断的蒸发浓缩，结垢倾向也更为突出。因此，应慎重选择运行的浓缩倍数，控制结垢趋势。根据水质计算，浓缩倍数控制在2时，对于水中离子浓度的控制较为合理，此时理论R．S．I指数为6.85，该水质倾向于腐蚀。

4．2杀菌措施

敞开式循环冷却水系统的水温与溶解氧非常适宜微生物的生长与繁殖，采用中水作为冷却水系统的补水将面临较为严重的微生物风险，水中微生物的抑制是中水回用循环冷却水的一个重要技术环节。除了对中水进行抑菌控制外，也要加强循环冷却水的杀菌措施。一是选用不同种类的杀菌剂产品，氧化性与非氧化性杀菌剂的交替投加克服水中微生物的抗药性。二是综合考虑中水水质对杀菌剂投加量与作用时间的影响，适当增加杀菌剂的投加量与投加频次，保持冷却水中杀菌剂浓度为正常的1.5～2倍，维持杀生作用。三是针对中水回用循环冷却水的特点，定期采用具有剥离作用的季铵盐类杀菌剂，起到粘泥剥离净化水质的作用。

4．3腐蚀控制

中水较新鲜水具有更高的含盐量，包括Cl－、SO2－4等加速金属腐蚀的阴离子，对金属材质的侵蚀性较强。考虑到系统在低浓缩倍数情况下运行，选用的锌盐－磷酸盐复合阻垢缓蚀剂更侧重于缓蚀性能，能有效控制热交换器与管道腐蚀。

5效果评价

5．1水质情况

使用中水作为冷却水补水前后主要水质比较见，中水回用前水质数据为2013年的平均值，中水回用后为半年的平均值。从表2可以看出，使用中水作为补充水后，冷却水系统的部分水质指标，如COD、浊度、氯离子等指标均有不同程度的上升，但仍然满足《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050－2007)中对于间冷开式系统循环冷却水的水质指标要求。

5．2腐蚀速率监控

中水回用后，对冷却水系统进行碳钢挂片监测，结果见。监测结束后，挂片表面光洁，腐蚀速率低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050－2007)中对碳钢设备的腐蚀速率要求(0.075mm/a)。冷却水水质与腐蚀速率情况反映了汽车工业废水排放后经过深度处理后作为中水回用于冷却水系统能够满足冷却水的使用要求。

6结论

(1)汽车厂排放废水经过深度处理后的再生水满足水质合格、水量足够、经济合算的中水回用条件，回用于循环冷却水系统虽然对循环水的运行管理上提出了更高的要求，但同样能满足循环冷却水系统安全稳定运行的要求，是完全可行的。

(2)中水回用于循环冷却水既减少了废水排放量，又减少了新鲜水的消耗，具有减轻环境污染和节约水资源的双重功效，对推动行业可持续发展具有重要意义。

(3)中水回用后，每年可节约新鲜自来水约140000m3，按工业用水费3元/t计算，每年直接经济效益约42万元。

7结语

采用混凝、沉淀、过滤等传统处理方式对汽车生产排放废水进行处理，能够满足中水水质标准，但要满足冷却水系统的回用标准，尚有一定距离。采用砂炭滤与超滤联合工艺处理排放废水，对水中胶体污染物截留更彻底，完全满足苛刻的冷却水回用条件。随着水资源的日益减少，中水回用成为一项迫在眉睫的事业，作为用水大户的汽车生产企业应首当其冲，做好水资源的节约与合理利用工作，通过全行业的努力，开源节流，为经济与环境的和谐发展贡献力量。

作者：陆宁 王春冬 单位：上海依科绿色工程有限公司 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司