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溫泉廢水常見綜合利用的方法

  溫泉水是從地下自然涌出或人工鉆井取得,且 水溫大于或等于25℃, 含有多種對(duì)人體健康有益的微量元素的礦水。傳統(tǒng)溫泉水使用主要是用來洗浴, 然后洗浴廢水直接排入環(huán)境中。不僅造成溫泉水中熱量的浪費(fèi),同時(shí)還污染環(huán)境。在此背景下,拓寬溫泉水的利用渠道,使溫泉水資源合理高效利用。溫泉水的綜合利用資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的雙贏。
 
  溫泉廢水熱能的回收利用
 
  溫泉水經(jīng)洗浴排出后,仍有大量的熱能。如何從溫泉廢水中回收熱能, 變廢為寶,是當(dāng)下建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)面對(duì)的課題。
 
  我國溫泉水資源總量豐富,但目前在溫泉水資源的利用上還比較單一。主要用于溫泉洗浴,然后作為廢水排出, 勢(shì)必造成溫泉洗浴水中大量熱量的浪費(fèi)。科技部十一五課題中,設(shè)立了水源熱泵的研究課題。
 
  目前,全國已有北京天津河北、內(nèi)蒙、河南山東等20多個(gè)省(市、自治區(qū))在推廣地下水源熱泵空調(diào)技術(shù)。表1為重慶市溫泉洗浴水中的檢測(cè)結(jié)果,該 檢測(cè)結(jié)果由“重慶巖土工程檢測(cè)中心”提供。 從表1可知:洗浴水呈弱堿性,水中含有大量的 可溶性固體(TDS)、游離二氧化碳、SO2- 4、 Ca2+和Mg2+。洗浴廢水容易在水源熱泵管道中結(jié)垢,并對(duì)一般的金屬材料有腐蝕作用。趙峰等分析:利用 物理方法、化學(xué)方法可以有效防止水源熱泵管道結(jié)垢;添加緩蝕劑可以滿足不同金屬材料的防腐蝕要求。由于水源熱泵對(duì)水質(zhì)有一定要求,目前水源熱泵技術(shù)在溫泉水以及江河湖水中的運(yùn)用不多,在污水中的運(yùn)用則更少,但有所涉及。龐南柱等認(rèn)為水源 熱泵可以運(yùn)用到南寧市小區(qū)的生活污水, 而且經(jīng)濟(jì)效益可觀。王鳳翔認(rèn)為水源熱泵用于污水處理廠未 經(jīng)處理的污水原水也是可以的, 但機(jī)組設(shè)備需要具有強(qiáng)抗堵塞以及抗腐蝕性。水源熱泵是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,熱泵系統(tǒng)中的很多因素,包括取水水溫、水質(zhì)、水流量等,都會(huì)直接或間接的影響水源熱泵的運(yùn)行。吳艷菊認(rèn)為 [6] 為了保證地?zé)豳Y源的充分利用,對(duì)地表水源熱泵系統(tǒng)作整體適宜性評(píng)價(jià)及規(guī)劃迫在眉睫。根據(jù)目前水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問題, 潘登[7] 認(rèn)為需針對(duì)水源熱泵不同系統(tǒng)形式的特殊性及其特點(diǎn),開展以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)研究:1)不同形式的水源熱泵換熱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究;2)高效可靠專用分布式水源熱泵機(jī)組開發(fā);3)防堵防蝕取水、高效能技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)研究;4)基于全生命周期的水源熱泵技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究。
 
  國水源熱泵研究相對(duì)一些發(fā)達(dá)國家起步較晚,目前仍處在發(fā)展階段。但該技術(shù)的很多優(yōu)勢(shì)都已有了顯現(xiàn),并得到很多專家學(xué)者的論證。張勇認(rèn)為 水源熱泵地板輻射采暖較傳統(tǒng)采暖方式有如下優(yōu)點(diǎn):1)節(jié)能效果顯著;2)占地少、安全、環(huán)保;3)地板采暖相對(duì)于暖氣片和風(fēng)機(jī)盤管更具有優(yōu)點(diǎn)。張曉清分析溫泉水熱能用于南京醫(yī)院湯山分院的效果,假定該建筑冬季空調(diào)時(shí)間為12月、1月和2月,則3個(gè)月總的熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)為219278kW ·h??梢?,溫泉水經(jīng)過熱泵技術(shù)利用于空調(diào),節(jié)能效果明顯。此外,楚廣明等人對(duì)水源熱泵機(jī)組、燃?xì)忮仩t和電鍋爐的初投 資和運(yùn)行費(fèi)用做橫向比較。水源熱泵機(jī)組供熱系統(tǒng)燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)投資增加了70萬元,但是運(yùn)行費(fèi)用每天節(jié)省約3000元, 1年多即可收回增加的投資,而電鍋爐供熱系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用太高,建議盡量不 要采用。MíguezTabarésJL等[12] 認(rèn)為:對(duì)水源熱泵 的經(jīng)濟(jì)效益分析,需綜合考慮熱泵系統(tǒng)投資費(fèi)用、使用壽命等因素。 綜上所述,水源熱泵無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都是可行的。洗浴后的溫泉水相對(duì)直接利用地?zé)崴?/a>在成分上會(huì)復(fù)雜一些;同時(shí),不同地區(qū)的溫泉水在成分上會(huì)存在一些差異。孫藝偉認(rèn)為,就地?zé)?/a>資 源的開發(fā)利用與內(nèi)在機(jī)理等方面開展更深層次和更大領(lǐng)域的研究。需要盡快加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作:1)提高地?zé)豳Y源在國內(nèi)的應(yīng)用程度和分布認(rèn)識(shí),強(qiáng)化對(duì)地?zé)?/a>資源的來源、 儲(chǔ)藏、循環(huán)以及再生機(jī)理方面的研究;2)探索地?zé)衢_采勘探、規(guī)劃、利用與監(jiān)督管理等方面配套機(jī)制。
 
  2.2 溫泉廢水用作植物的灌溉 溫泉水中含有豐富的礦物質(zhì)和微量元素。經(jīng)過洗浴的溫泉水較剛出的泉水,其COD、BOD及水中某些離子的含量發(fā)生變化,因?qū)儆诳稍倮盟姆懂牎6?a href="http://kaichele.cn/t/溫泉洗浴.html" >溫泉洗浴水出水量穩(wěn)定,用其替代飲用水澆灌植物,即拓寬了溫泉廢水的利用范圍,又節(jié)約了成本。 我國現(xiàn)行的對(duì)灌溉水的標(biāo)準(zhǔn)一般采用GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》 。 其中包括pH值、五日生化需氧量(BOD5)、濁度(NTU)、溶解氧等13個(gè)指標(biāo)。根據(jù)重慶南溫泉洗浴水測(cè)得的指標(biāo), 孔維平認(rèn)為符合污水綜合排放要求?,F(xiàn)根據(jù)徐茂 其等人的化學(xué)水質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)法 ,參照GB/T18920— 2002標(biāo)準(zhǔn),對(duì)南溫泉洗浴廢水中的主要化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行評(píng) 價(jià)。王齊等認(rèn)為中水灌溉綠地的5個(gè)主要控制指標(biāo) 為:氯化物、余氯、鹽度、懸浮物、pH值。溫泉洗浴水中未涉及余氯,故在此不予考慮。標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于中水用于城市 綠化涉及的鹽度有氨氮,故在該評(píng)價(jià)中選擇了亞硝酸鹽、 NH+4、NO-3的含量。結(jié)合南溫泉洗浴水的特殊性,增加色度作為其中評(píng)價(jià)的對(duì)象。
 
  經(jīng)計(jì)算得南溫泉洗浴水綜合指數(shù)為6.162,在3~7,屬于輕度污染。本文對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)是以生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的, 對(duì)于灌溉用水,可以適當(dāng)放寬。根據(jù)國外的《灌溉水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分類》,指標(biāo)主要包括鹽濃度、可滲透性、具體離子毒性及其他方面的指標(biāo) [20] 。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)灌溉水的指標(biāo)上存在一些差異。而國內(nèi)現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中還沒有溫泉廢水用于植物灌溉的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。所以, 在溫泉廢水符合國內(nèi)相近的植物灌溉水指標(biāo)的同時(shí),有必要參考國外的相關(guān) 指標(biāo)。AndrewAkoAko等[21] 認(rèn)為判斷泉水是否適合 灌溉, 需要考慮殘余性碳酸鈉含量(RSC)、鈉吸附比(SAR)、鹽度危害等指標(biāo)?,F(xiàn)根據(jù)重慶市南溫泉洗浴用水的測(cè)量數(shù)據(jù),計(jì)算RSC、 SAR的值。RSC=(HCO-3+CO2-3)-(Ca 2+ +Mg2+)=-889911meq/L
 
  (2) SAR=Na+/((Ca2++Mg2+)/2) 0.5 =0.484(3) 計(jì)算結(jié)果顯示:RSC<0,這是由于南溫泉洗浴廢 水中,其陰離子主要是SO2-4,與實(shí)際相符合。SAR< 3,滿足灌溉水要求。 上述溫泉洗浴水的指標(biāo)是有限的,而溫泉廢水在成分上相對(duì)一般灌溉水成分要復(fù)雜。目前應(yīng)運(yùn)而生的處理技術(shù)有人工濕地系統(tǒng)。我國學(xué)者路學(xué)軍、潘繼征提出用人工濕地法處理溫泉廢水。人工濕地處理工藝集中水處理和景觀綠化于一體, 不僅省去灌溉用水、景觀補(bǔ)水,還能提供再生水,保證景觀用水的水 質(zhì)、水量,減少了占地、基建、設(shè)備、維護(hù)等多項(xiàng)投資,實(shí)現(xiàn)真正的生態(tài)型廢水處理。
 
  溫泉廢水養(yǎng)殖
 
  溫泉水用于水產(chǎn)養(yǎng)殖在國內(nèi)外均有先例。日本利用溫泉水養(yǎng)殖甲魚縮短飼養(yǎng)周期。我國學(xué)者在幾年前對(duì)溫泉水養(yǎng)殖方面就有過論述。高舉認(rèn)為人 工加溫可以提高甲魚的高效飼養(yǎng)。其中,使用溫泉水 就是人工加溫的方式之一。方國波等認(rèn)為,稚鱉 喜溫厭冷,在寒冷季節(jié)生長停滯,越冬養(yǎng)殖難度甚大,而通過溫泉水養(yǎng)殖便較好地解決了上述問題。王毅在北方冬季利用溫泉水養(yǎng)殖羅非魚苗種,為了 保持養(yǎng)殖水溫在25℃以上,根據(jù)養(yǎng)殖水溫情況酌量加注不同溫度的溫泉水來調(diào)節(jié)。黃銀生等人認(rèn)為:內(nèi)陸地區(qū)冬季溫度偏低,不利于羅非魚生長。 隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)可以利用溫泉水進(jìn)行羅非魚養(yǎng)殖, 并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。宋宗巖等認(rèn)為, 利用溫泉水可以高密度養(yǎng)殖史氏鰓。試驗(yàn)中,水沮調(diào)控最佳適應(yīng)溫度22~24℃。 溫泉水經(jīng)過洗浴后,溫泉水中的某些無機(jī)鹽離子含量、 BOD、COD及大腸菌群等顯著增加。如果把洗浴水用于水產(chǎn)養(yǎng)殖, 一方面,水中有機(jī)物將為水生物提供大量的食物,且溫泉洗浴水中還有一定的熱量,可以提供養(yǎng)殖中魚類需要的溫度;另一方面,過量的BOD、COD、細(xì)菌及無機(jī)鹽離子會(huì)造成魚類致命傷害。王建明通過實(shí)驗(yàn)證明:紫外消毒器對(duì)養(yǎng)殖污水照射77s后,能殺滅97.9%的細(xì)菌和100%的弧菌,殺菌效果顯著。向燕等認(rèn)為  :在養(yǎng)殖水環(huán)境中加微 生態(tài)制劑會(huì)調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境因子,其中的環(huán)境因子包括COD、有機(jī)物、氨氮、亞硝氮、PO3- 4 -P等;影響?zhàn)B殖水生態(tài)系統(tǒng)中生物群落。 綜上考慮:溫泉養(yǎng)殖中,魚類普遍對(duì)水質(zhì)的要求較高。所以在實(shí)際養(yǎng)殖過程中需要根據(jù)具體情況,控制好養(yǎng)殖中的各個(gè)參數(shù),使之符合相關(guān)的衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。