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清洁生产之－节水技术与案例水清洗成为产品的一部分冷却水在工业中的运用一、节水空间：节水空间＝进水量－产品带走的水量二、水流失的环节：1.蒸发2.管道跑冒滴漏三、节水方案1.杜绝跑冒滴漏2.减少蒸发量或者增加蒸发水回收装置无低费方案中高费方案水作为产品部分的节水冷却水系统特点：1.利用水与介质的温差，对介质进行热交换（分直接接触和间接接触两种），达到给介质冷却的目的。2.冷却水在循环过程中，除温度会发生变化之外，化学性质也可能发生变化。冷却水系统需要消耗电力。清洁生产要求：冷却水必需循环利用，不得直接排放生产过程冷却塔补水是作为冷却之用蒸发量2.5%一、节水空间＝补水量二、水流失的环节：1.蒸发2.管道跑冒滴漏3.定期排放水质影响换热的冷却水三、节水方案1.杜绝跑冒滴漏2.减少蒸发量、增加蒸发水回收装置3.排放水处理后回用无低费方案中费方案冷却过程冷却塔补水冷却水节水方法冷却水系统日消耗新鲜水700吨现场考察分析，水是从三个方面消耗的：跑冒滴漏：多处管道和阀门连接处有漏水现象每天定期排放水约150吨冷却塔蒸发水（蒸发量约550吨）节水方案：1.检查、修理管路，减少跑冒滴漏；2.增加回收排放水装置3.减少蒸发水量和回收蒸发水案例－某发电厂冷却水系统方案说明：1.检查、修理管路，减少跑冒滴漏：更换漏水阀门与管道的密封件。2.增加回收排放水装置：定期排放水是因为水的沉淀部分有一些会影响换热效率的成分，采用简单的过滤处理技术，去除这些成分可以回收排放水90%以上。投资回收期测算：按照自来水4元/吨计算，投资回收期为270天案例－某发电厂冷却水系统减少蒸发量减少冷却水量和温差提高换热效率这是减少蒸发量的关键，要定期检查换热器的换热效率，定期处理换热器内壁整个系统采用全自动控制，将冷却水的参数与需要相匹配，获得最佳的效益冷却水量由2100吨/小时减少到1800吨/小时。对冷却水塔风机进行变频控制，可以减少蒸发量案例－某发电厂冷却水系统清洗过程污水处理补水排放清洗水是工业用水最大的消耗（超过90%）清洗之后的水，其物理和化学性质通常会发生变化，需要处理达标后才能够排放清洗的过程，就是一个被清洗物表面污物或者带出液的稀释过程水作为清洗之用回用处理清洗过程污水处理补水排放新鲜水资源消耗量对环境的污染量清洗水节水思路传统生产方式处理清洗水的方法：1.当水资源价格低廉，环保要求不严格时，清洗水使用量不加控制，不经过处理直接排放2.当水资源价格贵，环保要求严格时，才重视水耗，增加回用水处理装置。这种方式往往需要较高的投资成本和运行成本。回用处理清洗过程污水处理补水排放新鲜水资源消耗量对环境的污染量减少清洗水量！水资源消耗量＝补水量清洗成本＝补水成本＋污水处理成本＋回用水处理成本清洗水量＝补水量＋回用水量清洁生产方案：同时实现水资源节约和清洗水成本两方面目标清洗水节水思路这是减少清洗水量的核心思路！研究三个问题：1.什么是“洗干净”的标准？用水清洗的目的，就是将工件表面的污物清洗干净，所以首先必需确定清洗干净的标准2.用多少水可以洗干净？用水多了就是浪费，少了就不能够清洗干净3.用什么水就可以洗干净？采用超过需要质量的水，也是一种浪费清洗水节水思路这一步是研究减少清洗水量的基础清洗水节水思路1.什么是“洗干净”的标准？工件完成清洗后，表面会附着一层清洗水，清洗水的成分，决定清洗的质量。所以，可以用清洗后清洗水的成分来判定“清洗的质量”，作为“洗干净”的标准！清洗水节水思路2.用多少水可以洗干净？用“清洗后清洗水的成分”作为控制参数，可以找到“最少清洗水量”的方法需要研究两个问题：A清洗水量与清洗方式的关系，找到最节水的清洗方式B清洗水量与需要清洗工件表面污物的数量、浓度的关系这一步是“水尽其用”！冲厕用自来水是最大的浪费用洗脸水冲厕就是节水这一步通常还需要试验研究3.用什么品质的水可以洗干净？高品质的水也是需要成本才能够生产出来的，用超过清洗质量需要的水作为清洗水，也是一种浪费用清洗干净时出水品质，可以分析出用什么质量的水就可以达到清洗要求清洗水节水思路案例：洗衣机的启示1.国家已经颁布《家用电动洗衣机》国家标准，将洗衣机的耗电、耗水、噪声，寿命作为控制指标2.洗衣机通过洗涤时间、漂洗次数，加水量多极控制和自动模糊控制等手段，用户可以根据衣物的多少灵活调节用水量。3.节水已经成为洗衣机技术的发展方向4.家庭洗衣节水经验：4.1最后一道漂洗水可以收集直接作为下一次洗涤用水或者用作冲厕用水4.2每一道清洗完成都要“甩干”在进入下一道工序国内有企业，经过全厂开展节水改造，四层板耗水量已经达到低于0.8吨/平方米的水平！线路板是耗水大户，也是重金属污染大户，节水减排是线路板企业清洁生产的主要目标某知名线路板工厂清洁生产审核之前的状况：全厂每天耗水2800吨，折算成四层板每平方米耗水2.15吨对照国家线路板清洁生产标准，该厂耗水量低于三级标准（每平方米耗水量为2.1吨），距离国内先进水平（1.7吨）和国际先进水平（1.1吨）还有很大的差距清洗水节水案例清洗水节水案例线路板耗水特点：线路板生产耗水90%以上是清洗之用主要清洗分三种类型：☆前处理：清洗水含有机成分，COD较高☆蚀刻、磨刷：清洗水含Cu粉末和Cu离子☆电镀：清洗水含镀液成分现场观察现象：1.所有环节的清洗水，都是采用自来水，有的环节还采用高纯度水；问题分析：实际上，并非所有环节都需要自来水这样的品质，存在“水质浪费”现象2.所有清洗入水阀门都是在最大开启位置；问题分析：存在“过量使用水”的现象，3.线路板完成电镀后没有停留时间，直接进入清洗槽清洗问题分析：带入清洗环节的镀液较多，造成大量重金属排放和增加清洗水量清洗水节水案例清洗水节水案例现场观察现象：4.绝大部分用水环节，进水都是连续的，无论是否有线路板需要清洗；问题分析：存在无效浪费现象5.工厂从未对用水进行过管控，因为废水总量超标，正在考虑在末端上一套回用水装置。问题分析：资源只要没有管控，一定是浪费末端回用是成本最高的减少新鲜水量的方案该厂电镀线镀铜后两级清洗点研究：观察到的现象：普遍采用两级逆流清洗方式；无论是否有线路板清洗，清洗槽都连续进水出水每天耗水133吨，排放Cu22kg，平均每平方米耗水81L。清洗水节水案例经过与厂家确认，同时收集行业的资料，确认Cu浓度低于10mg/L,电导率低于200时，可用保证清洗质量清洗水节水案例1.清洗干净的标准：线路板镀后清洗的目的，是将附着在线路板表面的镀液，进行稀释。这个过程对清洗水而言，没有发生化学变化，变化的就是镀液的浓度。镀液浓度的变化，可用镀液中Cu和各种导电成分浓度的变化表示。所以，线路板是否清洗干净，可用末端清洗水槽Cu的浓度或者电导率表示一级二级连续进水连续进水清洗水节水研究－清洗方式2.用多少水可用清洗干净？2.1清洗方式：a连续非逆流清洗方式：两个槽独立连续进水出水。是最耗水的清洗方式，基本没有采用二级一级连续进水补充企业目前普遍采用的清洗方式2.2清洗方式b连续逆流清洗方式：在整个生产过程中，新鲜水不断从二级清洗槽流入，又从两个槽联通管流入一级清洗槽，再连续流出。这是目前最常用的清洗方式，也是清洁生产标准规定采用的清洗方式。清洗水节水研究－清洗方式二级一级连续进水补充连续逆流清洗用水量研究：这种方式存在：连续进水出水，大部分时间流失的水质高于清洗水标准，造成浪费。清洗水节水研究－清洗方式连续逆流清洗存在的问题清洗水质量时间清洗水不能够再用的质量连续进水出水逆流清洗，在水质还可用使用时就流失，造成浪费清洗水节水研究－清洗方式最节水的清洗方式只有在清洗水水质不能够作为清洗水之用时才排放，能够实现这样功能的方式就是最节水的方式。清洗水水质时间清洗水质量控制点第一清洗周期第二清洗周期清洗水节水研究－清洗方式想想洗衣机是怎样工作的？清洗槽浓度计算公式（三级间歇式清洗）：n：表示清洗数量（M2或者挂数)；C：表示镀槽计量因子的浓度；Vo：表示清洗槽清洗水体积（假定三槽相同）V:表示每M2（每挂）带出液体积；C1n：表示第一槽浓度；C2n：表示第二槽浓度；C3n：表示第三槽浓度0002100n3n11211VVVVVCCVVCnBBVVVCnnnBCnBCBCCnnn＋－＝清洗水浓度变化研究050010001500200025000204060801001201401601800204060801001201401600204060801001201401601800.00E+001.00E+002.00E+003.00E+004.00E+005.00E+006.00E+00020406080100120140160180第一槽的浓度变化接近线性，第二槽和第三槽呈现逐渐明显的“指数”增长特性。可以推断，多槽清洗，越到后面槽，浓度的指数特征越明显清洗水浓度变化规律按照镀槽Cu浓度20g/L，每挂带出液体积100ml，品质控制Cu浓度：10mg/L，清洗槽体积200L在完全清洗条件下：单槽清洗，每挂需要清洗水200L；两槽清洗，每挂需要清洗水6.25L三槽清洗，；每挂需要清洗水1.93L（国内3.7L）假定每㎡线路板带出液体积为0.15L，镀槽Cu浓度20g/L，保证线路板清洗质量要求第二道清洗水Cu浓度低于10mg/L。采用两级间歇式清洗方式，每平方米耗水仅需9.41L。多级清洗的节水效果是非常显著的！清洗水浓度变化规律影响清洗水量的主要因素－清洗效率和带出液体积：假定镀槽浓度为20g/L，清洗槽体积1000L带出液0.15L每平方米清洗水量（L)带出液0.1L每平方米清洗水量(L)清洗效率100%可清洗213㎡9.41可清洗320㎡6.25清洗效率95%可清洗65㎡30.7可清洗97㎡20.6清洗效率90%可清洗36㎡55.5可清洗55㎡36.36提高清洗效率和减少带出液体积的节水效果是非常明显的！清洗水浓度变化规律提高清洗效率的方法：☆充气☆水力搅动☆清洗完后加喷淋清洗☆镀件运动减少带出液的方法：☆增加镀后在镀槽上方的停留时间☆高温镀槽出槽喷淋、高温气吹☆提高镀槽温度，降低镀液浓度和粘度让镀件和清洗水相对运动可以提高清洗效率！清洗水节水案例减少带出液：减少带出液可以同时起到四重作用：1.回收昂贵镀液，减少成本；2.减少重金属排放，减低污染；3.减少清洗水量，节约水资源；4.减少污水总量和污水处理量想方设法减少带出液是电镀行业最有效的清洁生产技术清洗水节水案例减少带出液方法实验：1.自然滴落：增加滴落时间；单位：ml5秒10秒15秒20秒25秒30秒13142515556582344649515757331414854575843441495356565344449535659633445053565873545475253588354550525355931444951535710364651555857AVE33.4043.8049.3052.9055.5057.30清洗水节水研究自动控制进水阀清洗水节水案例最节水的清洗方式：间歇式清洗，用电导率控制换水，当第二槽水质达到控制质量要求时，自动换水清洗水节水案例3.用什么水就可以保障清洗质量：并非所有清洗环节都需要用自来水。水尽其用：★出水水质最好的清洗水（例如产成品清洗），可以直接就地回用到对清洗水质要求较高的地方（例如电镀清洗）；★出水水质一般的清洗水（例如电镀清洗），就地简单处理（过滤）后，可用于另外一个对清洗水要求较低的地方（例如磨刷、蚀刻清洗）；★在废水排放口，增加回用处理装置，将回用的水，用于水质要求最低的地方，减少对回用水质量的要求一、减少带出液：方法：增加镀后停留时间（10s）效果：可以就地减少（回收）带出液30%以上，减少清洗水量30%以上二、采用间歇式多级清洗方式每增加一级，清洗水量呈指数减少（镀碱铜6级逆流基本可以做到”0”排放）三、提高清洗效率：1.增加充气，水力搅动，镀件运动等方法提高清洗效率（超过98%）2.在第一道清洗完成后，用少量新鲜水喷淋冲洗水