化工生產(chǎn)中供水資源利用及規(guī)劃的可行性研究

平曉朵 ， 趙冰峰 ， 菅玉航

(多氟多新材料股份有限公司 ， 河南 焦作 454000)

隨著國(guó)家雙碳目標(biāo)的明確，新能源的持續(xù)發(fā)展前景光明，動(dòng)力鋰電池高端新型添加劑-六氟磷酸鋰的市場(chǎng)進(jìn)一步打開(kāi)，企業(yè)新增、擴(kuò)產(chǎn)六氟磷酸鋰項(xiàng)目，為滿足后續(xù)的規(guī)劃需求，對(duì)生產(chǎn)廠區(qū)水電氣汽進(jìn)行新的規(guī)劃。循環(huán)水作為化工企業(yè)必不可少的公輔系統(tǒng)，在生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。通過(guò)合理規(guī)劃管理供水水源及路線，對(duì)企業(yè)水資源利用有著積極的意義[2]。在當(dāng)前響應(yīng)國(guó)家政策，保護(hù)地下水，關(guān)閉自備井等背景下，需結(jié)合新技術(shù)和新水源對(duì)循環(huán)水的節(jié)能降耗進(jìn)行可行性研究，降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性綠色發(fā)展。

1 樣品采集與測(cè)試

1.1 樣品

為保證樣本采集的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，嚴(yán)格按照HJ494—2009《采樣技術(shù)指導(dǎo)》開(kāi)展樣品采樣工作[3]。從焦作市中站區(qū)多氟多新材料生產(chǎn)廠區(qū)、南水北調(diào)工程及孤山水庫(kù)等3個(gè)地點(diǎn)隨機(jī)盛取水樣，分別記為一次水(自備井水)、南水北調(diào)水和佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水。采樣工作過(guò)程中，使用一次性采樣勺和采樣瓶，保證樣品的真實(shí)性。

1.2 分析項(xiàng)目

①水質(zhì)化學(xué)檢驗(yàn)：對(duì)3個(gè)樣品和一次水制取的軟水等4個(gè)水源樣品按國(guó)標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)化學(xué)檢測(cè)分析。②計(jì)算4種水源的成本費(fèi)，包括水資源費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)、折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等；③從水質(zhì)及環(huán)境方面分析供水水源特點(diǎn)。

2 結(jié)果調(diào)查分析

2.1 水質(zhì)檢測(cè)分析

對(duì)采集的4個(gè)水樣，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB T 50050—2017檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目及結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，①氯離子：水中氯離子能促進(jìn)腐蝕反應(yīng)，又有很強(qiáng)的穿透性，容易穿透金屬表面的保護(hù)膜，造成縫隙和空蝕等局部腐蝕，用作循環(huán)冷卻水時(shí)對(duì)設(shè)備將造成危害。南水北調(diào)水的氯離子含量最高，為0.045 mg/kg。②電導(dǎo)率：水中離子的含量會(huì)影響電導(dǎo)率的大小，越好的水質(zhì)，電導(dǎo)率越小。測(cè)試結(jié)果表明(表1)，南水北調(diào)水的電導(dǎo)率最小，水質(zhì)最好；佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水次之。③總硬度：由結(jié)果可以看出，軟水中的離子含量最少，其次是南水北調(diào)水，說(shuō)明南水北調(diào)水在工業(yè)應(yīng)用中可以較好地除去以碳酸鹽形成的水垢。同時(shí)，南水北調(diào)水總硬度值最小。說(shuō)明該水源中不僅碳酸鹽含量低，非碳酸鹽含量也較少。水硬度是表示水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，是形成鍋垢和影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。從水質(zhì)分析結(jié)果表明，南水北調(diào)水較適合工業(yè)用水。

2.2 成本分析

化工企業(yè)用水成本主要包括：水資源費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)、折舊費(fèi)、維修費(fèi)及其他。成本增加主要來(lái)自水資源費(fèi)用。四種水源水用水成本計(jì)算結(jié)果如下：其中，一次水、軟水成本價(jià)格按1—7月成本平均單價(jià)加水資源費(fèi)0.5元/t，軟水不含廢水處理費(fèi)?？梢钥闯?，南水北調(diào)水成本最大，為6.8元/t；一次水成本最小，為1.48元/t；佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水為3.5元/t。一次水因達(dá)不到生產(chǎn)需求量，故從成本來(lái)看，佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水作為循環(huán)水較為適宜。四種水資源水成本分析：一次水1.48元/t，南水北調(diào)水6.8元/t，佰利聯(lián)水庫(kù)孤山水3.5元/t(按走管道估算)，軟水3.24元/t。

2.3 供水水源特點(diǎn)

一次水優(yōu)點(diǎn)：①來(lái)源地下水，用水成本低；②開(kāi)采簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：①水質(zhì)指標(biāo)差，不利于生產(chǎn)、生活使用；②不利于地下水資源保護(hù)，國(guó)家正逐步要求關(guān)閉自備水井。

南水北調(diào)水優(yōu)點(diǎn)：①減少對(duì)地下水開(kāi)采；②各類水中指標(biāo)最優(yōu)，最適合做生產(chǎn)循環(huán)冷卻用水，降低設(shè)備結(jié)垢頻次；③Cl-指標(biāo)是一次水、軟水的37%，可降低高氯廢水的處理壓力；④可直接做職工生活用水。缺點(diǎn)：①使用成本最高；②對(duì)接政府，進(jìn)度較慢。

佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水優(yōu)點(diǎn)：①減少對(duì)地下水的開(kāi)采；②各類水中指標(biāo)次優(yōu)，適合做生產(chǎn)循環(huán)冷卻用水，降低設(shè)備結(jié)垢頻次；③Cl-指標(biāo)最低，是一次水、軟水的25%，可降低高氯廢水的處理壓力；④可直接做職工生活用水。缺點(diǎn)：①使用成本較高；②施工手續(xù)繁雜，施工費(fèi)用投入較高，計(jì)劃4 km，DN300管路約300萬(wàn)元。

軟水優(yōu)點(diǎn)：總硬度最低，但電導(dǎo)率、Cl-指標(biāo)高，比較適合做循環(huán)冷卻水。缺點(diǎn)：①制取成本較高；②需要排放高濃度廢水，加大廢水處理的成本。

2.4 綜合分析

綜上所述，為保障用水可靠性，并響應(yīng)國(guó)家要求(關(guān)閉自備水井，保護(hù)地下水資源)，保障企業(yè)用水的水質(zhì)條件下，減少企業(yè)生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能降耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，引入佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水作為生產(chǎn)廠區(qū)循環(huán)水。

3 供水工程規(guī)劃與管理措施

3.1 優(yōu)選供水源

通過(guò)優(yōu)選供水資源，從水質(zhì)、水量、成本及環(huán)保等方面進(jìn)行分析，選擇佰利聯(lián)孤山水庫(kù)水作為供水水源。在選擇前，對(duì)水源點(diǎn)的水資源條件進(jìn)行了全面的勘探，結(jié)合實(shí)際情況；在對(duì)水源點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，確保水資源可持續(xù)利用，并做好水質(zhì)保護(hù)工作[2]。

3.2 確定供水規(guī)模

生廠園區(qū)水資源用途可以將其分為一次循環(huán)水、消防用水、生活用水。其中根據(jù)日常數(shù)據(jù)及新建六氟磷酸鋰項(xiàng)目需求，對(duì)全廠用水需求量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算(見(jiàn)表2)，并選擇相應(yīng)的管道管徑及水泵揚(yáng)程，管網(wǎng)覆蓋全廠。

表2 用途分類及流量

3.3 優(yōu)化用水管理

公司采取了一系列節(jié)水技術(shù)和措施，降低噸產(chǎn)品耗水量：①成立能源管理組織機(jī)構(gòu)，公司副總為第一負(fù)責(zé)人；②建立完善用水管理辦法，明確單位管理職責(zé)及責(zé)任人，加強(qiáng)各職能用水管理；③完善用水計(jì)量器具管理制度；④加強(qiáng)對(duì)全員節(jié)約用水宣傳，提高職工的節(jié)約用水意識(shí)，定期組織開(kāi)展節(jié)能培訓(xùn)[4]。

4 結(jié)論

根據(jù)水質(zhì)、成本及環(huán)保等方面確定佰利聯(lián)孤山水庫(kù)為供水水源，通過(guò)規(guī)劃用水規(guī)模及用水管理，既可以實(shí)現(xiàn)化工園區(qū)2021年規(guī)劃的供水目標(biāo)，又能提高園區(qū)供水保障程度，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源的高效開(kāi)發(fā)利用。