節(jié)水技術(shù)第1-2章(2016.8.30)

節(jié)水技術(shù)與管理一、水資源的概念

第一章緒論1.1

水資源

廣義水資源：指存在于地球上的任何形態(tài)的水（包括水的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的形式）。

狹義水資源：指地球上可利用的、具有一定數(shù)量和質(zhì)量保證的、在一定時(shí)間內(nèi)可以恢復(fù)更新的那部分淡水量。

自然界水文循環(huán)單位:萬km3二、全球水資源概況

13.86億km3淡水2.53%咸水97.47%13.86億km3海洋96.54%陸地3.46%圖1-1地球上水的儲(chǔ)量示意圖二、全球水資源概況(續(xù))二、全球水資源概況

(續(xù))生物水0.003%0.35億km3淡水永凍土層水0.86%冰川雪蓋68.7%地下水30.1%淡水湖0.26%土壤水0.05%大氣水0.04%河水0.006%

全國多年平均年降水量6.2萬億m3

全國多年平均年水資源總量2.8萬億m3(含地表,地下）人均每年占有水資源量2007年：2152m3/人

2030年（預(yù)計(jì)人口達(dá)到16億）：1750m3/人

人均指標(biāo)約為世界平均水平的1/4。畝均指標(biāo)約為世界平均水平的3/4。

是世界上13個(gè)貧水國之一。

三、我國水資源及其時(shí)空分布1.空間分布不均勻

水資源空間分布不均。東北東部東南部P>800mm東北平原華北平原青藏高原東南部P=(400,800)mm內(nèi)蒙古高原黃土高原青藏高原大部分P=(200,400)mm新疆內(nèi)蒙古高原西部青藏高原西北部P<200mm1.空間分布不均勻(續(xù))

水資源空間分布與土地、人口不相適應(yīng)。水資源空間（地區(qū)）分布不均，與土地和人口不匹配、不協(xié)調(diào)類別耕地面積（%）人口（%）GDP水資源量（%）北方五片59.845.445.218.5南方四片40.254.654.881.5注：北方五片：松遼河、海河、黃河、淮河及內(nèi)陸河南方四片：長(zhǎng)江、珠江、東南諸河、西南諸河

2.時(shí)間分布不均勻

6-9月份降雨集中，約占正常年降水量的70-80%。汛期洪水成災(zāi)

2009年2月3日，鄭州西郊的西流湖湖底已完全干涸

山西運(yùn)城河津市，由于干旱導(dǎo)致土地沙化，樹根露在了外面非汛期干旱缺水

非汛期干旱缺水

一、用水分類

根據(jù)用水戶或行業(yè)特點(diǎn)，將用水分成生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境三大類。教材P6表1-4。1.2用水分類及社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水過程

生活用水是指城鎮(zhèn)生活與農(nóng)村生活用水量，主要用于飲用、洗滌、沖廁、洗澡等。

生產(chǎn)用水是指有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的各類生產(chǎn)活動(dòng)用水量，按照產(chǎn)業(yè)劃分，生產(chǎn)用水包括第一產(chǎn)業(yè)用水、第二產(chǎn)業(yè)用水和第三產(chǎn)業(yè)用水。

生態(tài)環(huán)境用水是為了維持生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)一定功能所需要保留的自然水體或需要人工補(bǔ)充的水量。

河道外生活城鎮(zhèn)居民生活僅為城鎮(zhèn)居民生活用水（不包括公共用水）農(nóng)村居民生活僅為農(nóng)村居民生活用水（不包括牲畜用水）河道外生產(chǎn)農(nóng)業(yè)農(nóng)田灌溉水田水稻等水澆地小麥、玉米、棉花、蔬菜、油料等菜田菜田林牧漁畜灌溉林果地果樹、苗圃、經(jīng)濟(jì)林等灌溉草場(chǎng)人工草場(chǎng)、灌溉的天然草場(chǎng)、飼料基地等牲畜大、小牲畜魚塘魚塘補(bǔ)水工業(yè)高用水工業(yè)紡織、造紙、石化、冶金、化工、食品一般工業(yè)除高用水工業(yè)和火（核）電工業(yè)外的工業(yè)行業(yè)火(核)電工業(yè)循環(huán)式、直流式建筑業(yè)土木工程建筑業(yè)、線路管道和設(shè)備安裝業(yè)、裝修裝飾業(yè)第三產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)、城市消防用水和城市特殊用水等表1-4用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)一、用水分類(續(xù))

一、用水分類(續(xù))

河道外生態(tài)環(huán)境城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綠化用水、城鎮(zhèn)河湖補(bǔ)水、環(huán)境衛(wèi)生用水等農(nóng)村生態(tài)環(huán)境湖泊、沼澤、濕地補(bǔ)水，林草、植被建設(shè)，地下水回灌河道內(nèi)生產(chǎn)水力發(fā)電水力發(fā)電業(yè)航運(yùn)內(nèi)河、內(nèi)湖運(yùn)輸業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖自然水體的淡水養(yǎng)殖業(yè)（不包括魚塘）其他漂木、水上旅游觀光等生態(tài)環(huán)境維持河道一定功能生態(tài)基流、輸沙、水生生物等河口生態(tài)環(huán)境沖淤保港、防潮壓咸、河口生物表1-4用水戶分類及其層次結(jié)構(gòu)（續(xù)）

二、社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水過程

圖1-2城市用水過程示意圖

二、社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水過程（續(xù)）

城市用水過程須經(jīng)由取水系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、用水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中取水系統(tǒng)和輸水系統(tǒng)常合并稱為給水系統(tǒng)。

（一）城市給水系統(tǒng)1、組成水源工程系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、二級(jí)水泵站、輸配水系統(tǒng)。2、基本類型統(tǒng)一給水系統(tǒng)、分質(zhì)給水系統(tǒng)。（二）城市用水系統(tǒng)1、組成由各個(gè)用水單元組成?？煞譃樯a(chǎn)型用水單元和消耗型用水單元。生產(chǎn)型用水單元是有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的用水單位，如工業(yè)企業(yè)、建筑企業(yè)等；消耗型用水單元主要是指生活用水場(chǎng)所，如居民住宅。

2、基本類型（以工業(yè)生產(chǎn)用水為例）直流用水系統(tǒng)循環(huán)用水系統(tǒng)回用水系統(tǒng)（包括循序用水系統(tǒng)）（以框圖表示）1、組成城市排水系統(tǒng)包括廠區(qū)排水管網(wǎng)、工業(yè)廢水回收利用處理裝置、城市排水管網(wǎng)、污(雨)水提升泵站、城市污水處理廠。

城市污水的種類：生活污水、工業(yè)廢水、被污染的雨水。城市污水的最主要污染指標(biāo)：懸浮物和生物需氧量。處理的一般程序：一級(jí)處理：主要應(yīng)用格柵、沉砂池和一級(jí)沉淀池分離截留較大的懸浮物。一級(jí)處理污水BOD5去除率約30%。（三）城市排水系統(tǒng)二級(jí)處理：在一級(jí)處理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用生物曝氣池和二級(jí)沉淀池去除廢、污水中呈膠體或溶解狀態(tài)的有機(jī)物。二級(jí)處理污水BOD5去除率達(dá)90%以上。三級(jí)處理：采用生物脫氮、混凝沉淀、

活性炭吸附、離子交換等技術(shù)進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)素。2、分類合流制排水系統(tǒng)——雨水與廢污水采用同一排水管網(wǎng)。分流制排水系統(tǒng)——雨水與廢污水用不同的排水管網(wǎng)。二、灌區(qū)用水過程

圖1-3灌區(qū)用水過程示意圖

一、水資源短缺狀況農(nóng)業(yè)缺水300多億m3。全國有山西、重慶、天津、陜西、河南、貴州、四川、北京、山東等9個(gè)?。ㄖ陛犑校┤司盟啃∮?00m3。山西、重慶、天津不足200m3。全國660多座城市中，400余座城市缺水，約200座嚴(yán)重缺水，全國城市年缺水量為60億m3左右。1.3我國水資源危機(jī)與對(duì)策全國地級(jí)市以上缺水城市缺水程度示意圖一、水資源短缺狀況（續(xù)）一、水資源短缺狀況（續(xù)）缺水類型資源型：水資源量不足水質(zhì)型：水資源質(zhì)量達(dá)不到要求工程型：開發(fā)利用工程不足管理型：管理措施和手段落后混合型缺水：以上兩種以上類型情況需水供水多年平均年缺水量為500億m316億2030年1750m3/人嚴(yán)重缺水的國家

在充分考慮節(jié)水的情況下用水總量為：

7000～8000億m3

全國實(shí)際可利用的水資源量約為：8000～9000億m3！預(yù)計(jì)2030年我國出現(xiàn)用水高峰我國以全球6%的可更新水資源，9%的耕地資源，保障了全球22%人口的溫飽和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。如果不采取有力措施，我國有可能在未來出現(xiàn)嚴(yán)重的水危機(jī)。二、現(xiàn)狀用水效率和效益萬元GDP用水量工業(yè)水的重復(fù)利用率農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用系數(shù)中國121m363％85％0.5230.7～0.8發(fā)達(dá)國家用水指標(biāo)城市自來水管網(wǎng)漏失率20％55m3

5%～10%萬元工業(yè)增加值用水量68m317m3單方灌溉用水約生產(chǎn)糧食1公斤2.5-3公斤

我國用水效率與世界先進(jìn)水平相比還有較大差距，公眾節(jié)水意識(shí)有待提高，用水浪費(fèi)現(xiàn)象依然嚴(yán)重。

根據(jù)《中國21世紀(jì)議程——中國21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》，我國21世紀(jì)水資源保護(hù)與可持續(xù)利用的總體目標(biāo)是：“積極開發(fā)利用水資源和實(shí)行全面節(jié)約用水，以緩解目前存在的城市和農(nóng)村嚴(yán)重缺水危機(jī)，使水資源的開發(fā)利用獲得最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水量和水質(zhì)日益增長(zhǎng)的需求?！比?、解決水資源短缺的對(duì)策二、解決水資源短缺的對(duì)策（續(xù)）以節(jié)水為本，發(fā)揮有限水資源的最大效率和效益。強(qiáng)化水資源統(tǒng)一管理，建立健全相應(yīng)的法規(guī)與制度，提高用水(節(jié)水)的科學(xué)管理水平。通過多種渠道開源，有計(jì)劃地進(jìn)行水利工程的建設(shè)，建立新水源。(利用海水、苦咸水、劣質(zhì)水、污水，跨流域調(diào)水等)改善生態(tài)環(huán)境，加強(qiáng)水體保護(hù)、水土保持，涵養(yǎng)水源，增加可利用水量。

在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的大背景下，節(jié)水不應(yīng)被理解為是在現(xiàn)有的社會(huì)系統(tǒng)上增加節(jié)水的內(nèi)容，而是在社會(huì)各個(gè)層面和各個(gè)領(lǐng)域的具體實(shí)踐活動(dòng)中，都以節(jié)水作為其社會(huì)行為的基本準(zhǔn)則之一。1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

節(jié)水內(nèi)涵：在生活和生產(chǎn)過程中，在水資源開發(fā)利用的各個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿對(duì)水資源的節(jié)約和保護(hù)意識(shí)，以完備的管理體制、運(yùn)行機(jī)制和法制體系為保障，在政府、用水單位和公眾的共同參與下，通過法律、行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和工程等措施，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)用水在生產(chǎn)和消費(fèi)上的高效合理，保持區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

根據(jù)用水類別劃分，可分為生活節(jié)水和生產(chǎn)節(jié)水。根據(jù)實(shí)現(xiàn)節(jié)水的手段劃分，可分為技術(shù)節(jié)水和管理節(jié)水。技術(shù)節(jié)水的突出特點(diǎn)是通過運(yùn)用節(jié)水技術(shù)，投入足夠的財(cái)力改善供用水設(shè)施。管理節(jié)水又大致包括宏觀管理節(jié)水、微觀管理節(jié)水兩個(gè)層面。

結(jié)構(gòu)性節(jié)水——通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來節(jié)水。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)包括第一、二、三產(chǎn)業(yè)之間的比例關(guān)系（簡(jiǎn)稱大結(jié)構(gòu)）及各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部行業(yè)之間的比例關(guān)系（簡(jiǎn)稱小結(jié)構(gòu)）。

宏觀管理節(jié)水是站在全局的高度，考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，把握全社會(huì)節(jié)水的總體思路和做法，致力于建立促進(jìn)全社會(huì)節(jié)水的管理體制和運(yùn)行機(jī)制。宏觀管理節(jié)水主要包括結(jié)構(gòu)性節(jié)水和社會(huì)資本節(jié)水兩個(gè)方面。1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

在三種產(chǎn)業(yè)中，第一產(chǎn)業(yè)用水系數(shù)最大，其次是第二產(chǎn)業(yè)，再者是第三產(chǎn)業(yè)。2000年我國生產(chǎn)用水量為5196億m3。假設(shè)以同樣的生產(chǎn)用水效率，實(shí)現(xiàn)同樣的GDP目標(biāo)，但按照1980年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，需要的水量為8630億m3，比2000年實(shí)際用水量多了66%?？梢?，第一、二、三產(chǎn)業(yè)之間的比例關(guān)系對(duì)用水的影響相當(dāng)大。

2000年1980年第一產(chǎn)業(yè)比例16%30%第二產(chǎn)業(yè)比例51%49%第三產(chǎn)業(yè)比例33%21%1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

第一產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)層次：一是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)；二是農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)常采用水田、水澆地、菜田、林果灌溉、草場(chǎng)灌溉、魚塘補(bǔ)水6個(gè)子類的灌溉面積之比表示來表示。2000年灌溉總用水為3861億m3，假設(shè)以同樣的灌溉效率，但按照1980年的結(jié)構(gòu)進(jìn)行灌溉，則灌溉同樣的面積，需要的水量為4032億m3，比2000年實(shí)際用水量多用171億m3。

1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

第二產(chǎn)業(yè)中，根據(jù)工業(yè)內(nèi)部各行業(yè)用水特點(diǎn)，可將其分為高用水工業(yè)、一般工業(yè)、火（核）電工業(yè)。2000年，我國工業(yè)用水量1160億m3，火（核）電工業(yè)占工業(yè)增加值比重的2.9%。若其他條件均不變，而假設(shè)火電工業(yè)比重為1980年的比重（4.2%），則實(shí)現(xiàn)同樣工業(yè)增加值，需要1318億m3水量，比實(shí)際用水量增加158億m3，即增加13.7%的水量。

1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

對(duì)海河流域的調(diào)研表明，各種用水的經(jīng)濟(jì)效益有極大差異：稻田灌溉的產(chǎn)值人民幣1元/m3，菜田12.3元/m3，制造業(yè)21.3元/m3，服務(wù)業(yè)33.7元/m3，而以2007年為例，我國總用水量5819億m3中，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和其他用水的比例為61.9%、24.1%和14%，大部分取水量用在生產(chǎn)率極低的農(nóng)業(yè)上。

可見，在實(shí)現(xiàn)相同經(jīng)濟(jì)總量的前提下，不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)全社會(huì)水需求的影響非常之大。中國萬元GDP用水量遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)國家，一方面與用水效率低有關(guān)，另一方面也與我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)大有關(guān)系。1.5節(jié)約用水的內(nèi)涵（續(xù)）

社會(huì)資本節(jié)水主要通過政府行政、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)激勵(lì)、軟環(huán)境制度建設(shè)等促進(jìn)和指導(dǎo)全社會(huì)節(jié)水。

目前一般認(rèn)為“節(jié)約用水”所指的是“節(jié)約水質(zhì)達(dá)標(biāo)的徑流資源”，所以通過利用非常規(guī)水源（如海水、雨水、苦咸水），減少淡水資源取用量的做法，也應(yīng)該屬于節(jié)約用水。從這個(gè)意義上講，海水利用、雨水利用等非常規(guī)水源利用也屬于節(jié)水范疇。

黨的十七大以來，中央對(duì)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式作出了一系列重要部署，把加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式作為今后一個(gè)時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主線。

2009年年初召開的全國水利工作會(huì)議上，回良玉副總理第一次明確提出：“從我國的基本水情出發(fā)，必須實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，對(duì)水資源進(jìn)行合理開發(fā)、綜合治理、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)，建立健全流域與區(qū)域相結(jié)合、城市與農(nóng)村相統(tǒng)籌、開發(fā)利用與節(jié)約保護(hù)相協(xié)調(diào)的水資源綜合管理體制”。

2009年2月14日，在全國水資源工作會(huì)議上，陳雷部長(zhǎng)就實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度作出了全面動(dòng)員和總體部署，提出要堅(jiān)持6個(gè)原則，實(shí)現(xiàn)6個(gè)轉(zhuǎn)變，做好8個(gè)方面工作，完善6項(xiàng)保障措施，并指出當(dāng)前的重點(diǎn)任務(wù)是建立并落實(shí)水資源管理的“三條紅線”。

在2009的全國水資源工作會(huì)議上（陳雷部長(zhǎng)）

：談到當(dāng)前我國水資源管理要加快推進(jìn)六個(gè)轉(zhuǎn)變，其中有三個(gè)轉(zhuǎn)變與節(jié)約用水有關(guān)。1.在管理理念上，要加快從供水管理向需水管理轉(zhuǎn)變

供水管理:通過對(duì)水資源供給側(cè)的管理，提高供水能力，滿足水資源需求；需水管理:通過對(duì)水資源需求側(cè)的管理，提高用水效率和效益，抑制不合理用水需求，實(shí)現(xiàn)水資源的供需平衡。2.在規(guī)劃思路上，要把水資源開發(fā)利用優(yōu)先轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)約保護(hù)優(yōu)先轉(zhuǎn)變規(guī)劃編制思路，把節(jié)約保護(hù)放在首要位置，貫徹“先節(jié)水、后調(diào)水，先治污、后通水，先環(huán)保、后用水”的“三先三后”原則。

3.在用水模式上，要加快從粗放利用向高效利用轉(zhuǎn)變要大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，樹立節(jié)約用水觀念，倡導(dǎo)文明用水方式，堅(jiān)持節(jié)水優(yōu)先、治污為本、合理開源的用水模式。

2011年中央1號(hào)文件和中央水利工作會(huì)議，明確提出實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度，要把嚴(yán)格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措。2011年中央1號(hào)文件中央水利工作會(huì)議（2011.7.8-7.9）

2012年1月，國務(wù)院以國發(fā)〔2012〕3號(hào)文件發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》，對(duì)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度作出全面部署和具體安排。

2012年國務(wù)院3號(hào)文件最嚴(yán)格水資源管理制度的核心內(nèi)容

水功能區(qū)限制納污紅線水資源開發(fā)利用控制紅線用水效率控制紅線水功能區(qū)限制納污制度水資源管理責(zé)任與考核制度用水總量控制制度用水效率控制制度三條紅線四項(xiàng)制度課程內(nèi)容第一章緒論第二章工業(yè)節(jié)水技術(shù)第三章工業(yè)節(jié)水管理第四章農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)與管理第五章生活節(jié)水技術(shù)與管理第六章節(jié)水綜合管理第七章非常規(guī)水源利用第八章節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃教材李國芳，夏自強(qiáng).節(jié)水技術(shù)及管理.中國水利水電出版社，2011.網(wǎng)絡(luò)資源/

全國節(jié)水網(wǎng)/

中國節(jié)水農(nóng)業(yè)網(wǎng)/

中國節(jié)水灌溉網(wǎng)/

北京節(jié)水網(wǎng)第二章工業(yè)節(jié)水技術(shù)一、工業(yè)用水的特點(diǎn)工業(yè)用水量大；工業(yè)廢水排放是導(dǎo)致水體污染的主要原因；工業(yè)用水效率總體水平較低；工業(yè)用水相對(duì)集中。二、工業(yè)用水的影響因子

地區(qū)工業(yè)產(chǎn)值；地區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)；工業(yè)用水價(jià)格；工業(yè)用水的重復(fù)利用率?！侵腹I(yè)用水系統(tǒng)中重復(fù)利用水量占總用水量的百分比。

2.1概述

工業(yè)用水中70～80%是冷卻水，其中70～80%的水是間接冷卻水。間接冷卻水使用后的主要水質(zhì)變化——水溫升高。2.2循環(huán)冷卻水節(jié)水技術(shù)一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)用水系統(tǒng)——將使用過的水經(jīng)適當(dāng)處理(包括冷卻)后重新用于同一用水單元。1、密閉式

——循環(huán)水不與大氣接觸，處于密閉循環(huán)狀態(tài)。循環(huán)水幾乎沒有消耗，可使用純水保證被冷卻裝置的安全可靠性。適用散熱量小，工作可靠度要求高的生產(chǎn)系統(tǒng)。以循環(huán)水是否與大氣接觸劃分：核能發(fā)電原理圖以循環(huán)水是否與大氣接觸劃分：2、敞開式

——升溫后的循環(huán)水通過冷卻構(gòu)筑物與大氣直接接觸進(jìn)行冷卻，以達(dá)到循環(huán)利用的目的。根據(jù)循環(huán)水與被冷卻對(duì)象的接觸程度不同，分為清循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、污循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和集塵循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

水的作用水質(zhì)變化水處理清間接冷卻物料升溫,含鹽量增加降溫,排污,補(bǔ)新水污直接冷卻物料另含較多雜質(zhì)另需除油,除垢集不僅直接接觸另含大量雜質(zhì)另需除塵,除垢塵還具淋洗，吸出水渾濁度高進(jìn)行水質(zhì)澄清附雜質(zhì)的作用處理,調(diào)節(jié)PH

清、污、集塵循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的要求是依次下降的，故在有條件的情況下，可用前一系統(tǒng)的排污水作為后一系統(tǒng)的補(bǔ)充水，以提高水的利用率。(一)循環(huán)水冷卻原理對(duì)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，水通過冷卻構(gòu)筑物與空氣接觸，通過(蒸發(fā)、熱傳導(dǎo)、熱輻射)三種方式散熱。夏季——蒸發(fā)散熱占總散熱量的90%以上；冬季——熱傳導(dǎo)作用增強(qiáng)，占至50%以上。二、循環(huán)水的冷卻1、水面蒸發(fā)散熱

單位時(shí)間單位面積水面的蒸發(fā)散熱量(qE)與水的蒸發(fā)速率(L)有關(guān)：q

E=

0L

(

0—水的汽化潛熱)

L的影響因素：a.水溫——由生產(chǎn)工藝過程決定；

b.

蒸汽分子向空氣深處散發(fā)的速度。措施：加大水-氣交界面相對(duì)流速，利用低濕度空氣。

水面?zhèn)鲗?dǎo)散熱效果(單位時(shí)間單位面積散熱量)與接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)、水-氣交界面與空氣氣流的溫差有關(guān)：q=

(tw-ta)水-氣交界面相對(duì)流速越大，

值越大。措施：加大水-氣交界面相對(duì)流速，利用低溫空氣。1.提高水-氣交界面的空氣流速2.利用低溫、低濕度空氣3.增大水氣接觸面積，延長(zhǎng)水氣接觸時(shí)間3、總結(jié)

提高冷卻構(gòu)筑物對(duì)循環(huán)水的冷卻效果：2、水面?zhèn)鲗?dǎo)散熱(二)冷卻構(gòu)筑物1、冷卻池天然冷卻池噴水冷卻池冷卻池冷卻池的特點(diǎn)2、冷卻塔（1）冷卻塔的特點(diǎn)占地面積小、冷卻效率高、水的損耗小。（2）冷卻塔的一般構(gòu)造

塔體：冷卻塔的外殼，氣流通道。

配水系統(tǒng)：將需要冷卻的循環(huán)水均勻分配到淋水裝置。

淋水裝置：擴(kuò)大需要冷卻的循環(huán)水與空氣的接觸面積，延長(zhǎng)水氣接觸時(shí)間，提高冷卻效率。2、冷卻塔的一般構(gòu)造（續(xù)）點(diǎn)滴式淋水裝置板條布置形式水滴在淋水裝置中運(yùn)動(dòng)示意圖2、冷卻塔的一般構(gòu)造（續(xù)）

通風(fēng)設(shè)備：不同類型的風(fēng)機(jī)。

收水器：攔截即將排除塔體的冷卻后的小水滴。

集水池：收集、儲(chǔ)存冷卻的循環(huán)水。冷卻塔自然通風(fēng)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔鼓風(fēng)式抽風(fēng)式按塔內(nèi)氣流方向劃分：

逆流式、橫流式（3）冷卻塔的分類（3）冷卻塔的分類（續(xù)）按塔內(nèi)氣流方向劃分：

逆流式、橫流式逆流式、自然通風(fēng)冷卻塔逆流式、鼓風(fēng)式冷卻塔橫流式、抽風(fēng)式冷卻塔1—配水系統(tǒng)；2—淋水填料；3—百葉窗；4—集水池；5—空氣分配區(qū)；6—風(fēng)機(jī)；7—風(fēng)筒；8—除水器1、水量平衡

Vcy+Vf=Vcy+Vco+Vd+Vl

Vco=蒸發(fā)損失水量(E)+吹散損失水量(W)

補(bǔ)充新水量Vf=W

+E+Vd+Vl2、鹽量平衡

Vf×Cf=(W+Vd+Vl)×Ccy

吹散、漏失、排出水量中含鹽量為Ccy

3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)

N=Ccy

/Cf（定義）

N=Vf

/(W+Vd+Vl)=

Vf

/(Vf-E)

三、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水量平衡與鹽量平衡4、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中各種水量的估算（1）蒸發(fā)損失水量E的估算

E

的估算式為：E=K·(t1-t2)·Vcy

在氣溫、冷卻構(gòu)筑物進(jìn)水水溫(t1)

、出水水溫(t2)確定的情況下，蒸發(fā)損失水量只與循環(huán)水量有關(guān)。

表2-3系數(shù)K值與氣溫的關(guān)系氣溫/ｏC-10010203040K/（1/ｏC）0.00080.0010.00120.00140.00150.0016（2）吹散損失水量W的估算

W的估算式為：W=Kc·Vcy

Kc——吹散損失率，%。

表2-4Kc值與冷卻塔型的關(guān)系塔型敞開噴水式冷卻塔敞開點(diǎn)滴式冷卻塔機(jī)械通風(fēng)冷卻塔（有收水器）風(fēng)筒式冷卻塔Kc

/（%）1.5～2.00.5～1.50.1～0.50.5～1.0（3）補(bǔ)充水量Vcy的估算

N=Ccy/Cf=Vf

/

(Vf-E)Vf=[N/(N-1)]*E鹽量平衡式：Vf

×Cf=(W+Vd+Vl)×Ccy

補(bǔ)充新水量Vf=W+E+Vd+Vl（4）排污水量Vd的估算

Vd=Vf-W-E-Vl當(dāng)忽略漏水量Vl時(shí)，Vd=E/(N-1)-W-VlVd=E/(N-1)-W【例】設(shè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)量Vcy為5000m3/h，冷卻塔進(jìn)、出口的水溫分別為42℃和32℃，空氣溫度為30℃，試求濃縮倍數(shù)取下表所列值時(shí)的補(bǔ)充水量Vf。N1.0直流水1.52.03.04.05.06.0冷卻水的循環(huán)量Vcy（m3/h）5000500050005000500050005000進(jìn)、出口水溫差（℃）10101010101010蒸發(fā)損失水量VE

（m3/h）0757575757575補(bǔ)充水量Vf

（m3/h）5000225150112.510093.7590補(bǔ)充水量占循環(huán)水量比例Vf/Vcy(%)1004.503.002.252.001.8751.80Δ(Vf/Vcy)/ΔN(%)——97.000.750.250.1250.075

當(dāng)N=1時(shí)，實(shí)際上為直流冷卻水系統(tǒng)，不存在水的循環(huán)利用；

當(dāng)N>1時(shí)，新水量迅速減小，但當(dāng)N達(dá)5-6后，減小速度明顯減慢。

N越大，節(jié)水程度越高，但新水和循環(huán)水的處理費(fèi)用也增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)進(jìn)行綜合比較分析后確定。圖2-9

濃縮倍數(shù)N與補(bǔ)充水量Vf

的關(guān)系1、改直流式用水系統(tǒng)為循環(huán)用水系統(tǒng)2、選高效節(jié)能和性能優(yōu)良的冷卻構(gòu)筑物

a.選水量損失少的冷卻構(gòu)筑物

b.選冷卻效率高的填料(接觸面積,時(shí)間,親水性,強(qiáng)度等)

c.選高效低噪音的風(fēng)機(jī)

d.根據(jù)循環(huán)水量確定冷卻塔的規(guī)模3、控制循環(huán)水水質(zhì)循環(huán)水系統(tǒng)的主要水質(zhì)變化：產(chǎn)生污垢、沉積和腐蝕。循環(huán)水水質(zhì)控制的主要目標(biāo)：阻抑污垢；控制腐蝕；殺滅微生物或抑制其生長(zhǎng)，將濃縮倍數(shù)N控制在適當(dāng)范圍。4、采用密閉式的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)四、提高工業(yè)用水循環(huán)利用程度的途徑一、概述工藝節(jié)水——就是指通過工業(yè)生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理變革，使生產(chǎn)用水得以合理利用的一種節(jié)水途徑的統(tǒng)稱。

2.3工藝節(jié)水技術(shù)

工藝節(jié)水效果——是對(duì)生產(chǎn)同一產(chǎn)品的兩種不同生產(chǎn)方法、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)用水方式而言，如生產(chǎn)某產(chǎn)品原單位產(chǎn)量的新水量為Wf，采用新的生產(chǎn)方法、工藝、設(shè)備或用水方式后單位產(chǎn)量新水量為，則工藝節(jié)水率（節(jié)水效果）為(Wf－)/Wf二、逆流洗滌工藝節(jié)水技術(shù)(一)逆流洗滌工藝2.3工藝節(jié)水技術(shù)水洗工藝單級(jí)水洗多級(jí)水洗分流洗滌逆流洗滌逆流洗滌：新水從最后一個(gè)水洗槽加入，依次向前一水洗槽流動(dòng)，最后從第一水洗槽排出。被洗滌產(chǎn)品從第一個(gè)水洗槽依次由前向后逆水流方向前進(jìn)。二、逆流洗滌工藝節(jié)水技術(shù)(續(xù))(二)洗滌方程—反映洗滌效果及其影響因素間的定量關(guān)系

1）逆流洗滌方程（以布坯染色水洗工藝為例）

布坯吸附染料浮色量A=染料分配系數(shù)K×水中染料濃度Cii+1i-1新水布坯指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入第i槽的布坯本身所帶染料：(PVt)Ai-1進(jìn)入第i槽的水流中所帶染料：(QCi+1)進(jìn)入第i

槽的布坯所帶水中的染料：(PVt)WCi-1在第i

槽洗完后布坯本身所帶染料：(PVt)Ai

在第i

槽洗完后布坯帶水中的染料：(PVt)WCi

在第i槽洗完后水中的染料：(QCi)單位長(zhǎng)度布坯質(zhì)量布坯行進(jìn)速度指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入第i槽的布坯本身所帶染料：(PVt)Ai-1

進(jìn)入第i槽的布坯帶水中的染料：(PVt)WCi-1

進(jìn)入第i槽的水流中所帶染料：(QCi+1)

在第i槽洗完后布坯本身所帶染料：(PVt)Ai

在第i

槽洗完后布坯帶水中的染料：(PVt)WCi

在第i

槽洗完后水中的染料：(QCi)由質(zhì)量守恒原理：(PVt)Ai+(PVt)WCi+(QCi)=(PVt)Ai-1+(PVt)WCi-1+QCi+1選擇適當(dāng)?shù)?/p>

t，使PVt=1，將Ai=KCi代入，則：(K+W)Ci+QCi=(K+W)Ci-1+QCi+1

設(shè)F=Q/(K+W)

，則：

(1+F)Ci=Ci-1+FCi+1

(逆流洗滌基本方程)(1+F)

Ci=Ci-1+FCi+1

(逆流洗滌基本方程)

n=1時(shí):C1/C0=1/(1+F)

（i=1;C2=0,新水濃度）

n=2時(shí):C2/C0=1/(1+F+F2)（i=1,2;C3=0,同上）

第n個(gè):

Cn/C0=1/(1+F+F2+F3+…+Fn)2）分流洗滌方程分流洗滌方程中Ci+1

始終為0，故：Ci/Ci-1=1/(1+F)Cn/C0=1/(1+F)n（三）逆流洗滌節(jié)水效果分析

1）新水量(Q)一定時(shí)的洗滌效果比較

設(shè)逆流洗滌的稀釋率為F，則分流洗滌的稀釋率為F/n:

Cn分/Cn逆=(1+F+F2+F3+…+Fn)/(1+F/n)n>1

說明用同樣多的水，逆流洗滌洗得更干凈(即效果更好)。F=(Ci-1-Ci)/(Ci-Ci+1)表示相鄰三水洗槽間染料濃度梯度比。F是洗滌過程中的重要參數(shù)——稀釋率。從定義出發(fā):F=Q/(K+W)從方程出發(fā)：(1+F)Ci=Ci-1+FCi+1設(shè)逆流洗的稀釋率為F逆,分流洗的稀釋率為F分:

若兩者的洗滌效果相同，則下式成立：

Cn分/Cn逆=[(F逆n+1-1)/(F逆-1)]/(1+F分)n=1.0

逆流洗滌的節(jié)水率：

r=(Q分-Q逆)/Q分=(nF分-F逆)/(nF分)

當(dāng)n和F分(或F逆)確定的情況下，可求出節(jié)水率。2）洗滌效果相同時(shí)的節(jié)水率(四)逆流洗滌工藝在其它行業(yè)的應(yīng)用

逆流洗滌工藝也可用在電鍍、造紙、水處理工藝中離子交換樹脂或其他水處理劑的逆流再生等。2）洗滌效果相同時(shí)的節(jié)水率（續(xù)）F節(jié)水率n=2n=3n=5逆流洗滌工藝的節(jié)水率（五）其它高效洗滌方法與洗滌工藝噴淋洗滌法噴淋洗滌法是指被洗滌物件以一定移動(dòng)速度通過噴洗槽，同時(shí)用按一定速度噴出的射流水噴射洗滌被洗滌物件。一般多采取二、三級(jí)噴淋洗滌工藝，用過的水被收集到貯水槽中并可以逆流洗滌方式回用。氣氣霧水氣霧噴洗法氣霧噴洗主要由特制的噴射器產(chǎn)生的氣霧噴洗待清洗的物件。（五）其它高效洗滌方法與洗滌工藝(續(xù))震蕩水洗法以機(jī)械振蕩方法加強(qiáng)清洗物件與水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以增大需清除物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，提高洗滌效果。

氣水沖洗法氣水沖洗是指用一部分空氣代替水進(jìn)行沖洗，以減少?zèng)_洗水量的一種方法。此法與氣霧噴洗法相似，但不形成霧狀氣水混合物，有時(shí)氣、水可交替使用。

如水處理過濾裝置采用氣水反沖洗法。水處理過濾裝置沖洗的目的是在水、氣的作用下使濾料層“膨脹”，同時(shí)使濾料顆?；ハ嗯鲎材ゲ?，以去除被截留于濾料顆粒表面的雜質(zhì)，恢復(fù)過濾裝置的“截污”能力。

（五）其它高效洗滌方法與洗滌工藝(續(xù))高壓水洗法高壓水洗是相對(duì)于低壓噴水管水洗而言，是噴水管孔眼改用直徑1mm的噴嘴，水壓由0.1～0.4MPa增至2～3MPa，以增加水射流強(qiáng)度，噴嘴往復(fù)運(yùn)動(dòng)沖洗，以確保沖洗均勻，沖洗效率成倍提高。

三、物料換熱節(jié)水技術(shù)

在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，有許多反應(yīng)過程是在溫度較高的反應(yīng)器中進(jìn)行的。進(jìn)入反應(yīng)器的原料(進(jìn)料)通常需要預(yù)熱到一定溫度后再進(jìn)入反應(yīng)器參加反應(yīng)。反應(yīng)生成物(出料)的溫度較高，在離開反應(yīng)器后需用水冷卻到一定溫度方可進(jìn)入下一生產(chǎn)工序。

三、物料換熱節(jié)水技術(shù)(續(xù))

物料換熱技術(shù)——用溫度較低的進(jìn)料與溫度較高的出料進(jìn)行熱交換，可達(dá)到加熱進(jìn)料與冷卻出料的雙重目的。采用物料換熱技術(shù)，可以完全或部分地解決進(jìn)、出料之間的加熱、冷卻問題，可以相應(yīng)地減少用以加熱的能源消耗量。