地熱溫泉

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,同時還污染環(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)境保護的雙贏。
 
  溫泉廢水熱能的回收利用
 
  溫泉水經洗浴排出后,仍有大量的熱能。如何從溫泉廢水中回收熱能, 變廢為寶,是當下建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會面對的課題。
 
  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, 勢必造成溫泉洗浴水中大量熱量的浪費。科技部十一五課題中,設立了水源熱泵的研究課題。
 
  目前,全國已有北京天津河北、內蒙、河南山東等20多個省(市、自治區(qū))在推廣地下水源熱泵空調技術。表1為重慶市溫泉洗浴水中的檢測結果,該 檢測結果由“重慶巖土工程檢測中心”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垢,并對一般的金屬材料有腐蝕作用。趙峰等分析:利用 物理方法、化學方法可以有效防止水源熱泵管道結垢;添加緩蝕劑可以滿足不同金屬材料的防腐蝕要求。由于水源熱泵對水質有一定要求,目前水源熱泵技術在溫泉水以及江河湖水中的運用不多,在污水中的運用則更少,但有所涉及。龐南柱等認為水源 熱泵可以運用到南寧市小區(qū)的生活污水, 而且經濟效益可觀。王鳳翔認為水源熱泵用于污水處理廠未 經處理的污水原水也是可以的, 但機組設備需要具有強抗堵塞以及抗腐蝕性。水源熱泵是一項系統(tǒng)工程,熱泵系統(tǒng)中的很多因素,包括取水水溫、水質、水流量等,都會直接或間接的影響水源熱泵的運行。吳艷菊認為 [6] 為了保證地熱資源的充分利用,對地表水源熱泵系統(tǒng)作整體適宜性評價及規(guī)劃迫在眉睫。根據目前水源熱泵技術的應用現狀和存在問題, 潘登[7] 認為需針對水源熱泵不同系統(tǒng)形式的特殊性及其特點,開展以下幾個方面的關鍵技術研究:1)不同形式的水源熱泵換熱系統(tǒng)關鍵技術研究;2)高效可靠專用分布式水源熱泵機組開發(fā);3)防堵防蝕取水、高效能技術及設備的開發(fā)研究;4)基于全生命周期的水源熱泵技術評價指標體系的研究。
 
  國水源熱泵研究相對一些發(fā)達國家起步較晚,目前仍處在發(fā)展階段。但該技術的很多優(yōu)勢都已有了顯現,并得到很多專家學者的論證。張勇認為 水源熱泵地板輻射采暖較傳統(tǒng)采暖方式有如下優(yōu)點:1)節(jié)能效果顯著;2)占地少、安全、環(huán)保;3)地板采暖相對于暖氣片和風機盤管更具有優(yōu)點。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時間為12月、1月和2月,則3個月總的熱負荷統(tǒng)計為219278kW ·h。可見,溫泉水經過熱泵技術利用于空調,節(jié)能效果明顯。此外,楚廣明等人對水源熱泵機組燃氣鍋爐和電鍋爐的初投 資和運行費用做橫向比較。水源熱泵機組供熱系統(tǒng)燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)投資增加了70萬元,但是運行費用每天節(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)運行費用太高,建議盡量不 要采用。MíguezTabarésJL等[12] 認為:對水源熱泵 的經濟效益分析,需綜合考慮熱泵系統(tǒng)投資費用、使用壽命等因素。 綜上所述,水源熱泵無論在技術上還是經濟上都是可行的。洗浴后的溫泉水相對直接利用地熱水在成分上會復雜一些;同時,不同地區(qū)的溫泉水在成分上會存在一些差異。孫藝偉認為,就地熱資 源的開發(fā)利用與內在機理等方面開展更深層次和更大領域的研究。需要盡快加強以下幾個方面的工作:1)提高地熱資源在國內的應用程度和分布認識,強化對地熱資源的來源、 儲藏、循環(huán)以及再生機理方面的研究;2)探索地熱開采勘探規(guī)劃、利用與監(jiān)督管理等方面配套機制。
 
  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和微量元素。經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,因屬于可再利用水的范疇。而且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。 我國現行的對灌溉水的標準一般采用GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》 。 其中包括pH值、五日生化需氧量(BOD5)、濁度(NTU)、溶解氧等13個指標。根據重慶南溫泉洗浴水測得的指標, 孔維平認為符合污水綜合排放要求。現根據徐茂 其等人的化學水質指數評價法 ,參照GB/T18920— 2002標準,對南溫泉洗浴廢水中的主要化學指標進行評 價。王齊等認為中水灌溉綠地的5個主要控制指標 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。標準中關于中水用于城市 綠化涉及的鹽度有氨氮,故在該評價中選擇了亞硝酸鹽、 NH+4、NO-3的含量。結合南溫泉洗浴水的特殊性,增加色度作為其中評價的對象。
 
  經計算得南溫泉洗浴水綜合指數為6.162,在3~7,屬于輕度污染。本文對照標準是以生活飲用水標準進行的, 對于灌溉用水,可以適當放寬。根據國外的《灌溉水質量標準分類》,指標主要包括鹽濃度、可滲透性、具體離子毒性及其他方面的指標 [20] 。國內外標準對灌溉水的指標上存在一些差異。而國內現行的規(guī)范標準中還沒有溫泉廢水用于植物灌溉的標準指標。所以, 在溫泉廢水符合國內相近的植物灌溉水指標的同時,有必要參考國外的相關 指標。AndrewAkoAko等[21] 認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。現根據重慶市南溫泉洗浴用水的測量數據,計算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) 計算結果顯示:RSC<0,這是由于南溫泉洗浴廢 水中,其陰離子主要是SO2-4,與實際相符合。SAR< 3,滿足灌溉水要求。 上述溫泉洗浴水的指標是有限的,而溫泉廢水在成分上相對一般灌溉水成分要復雜。目前應運而生的處理技術有人工濕地系統(tǒng)。我國學者路學軍、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、景觀補水,還能提供再生水,保證景觀用水的水 質、水量,減少了占地、基建、設備、維護等多項投資,實現真正的生態(tài)型廢水處理。
 
  溫泉廢水養(yǎng)殖
 
  溫泉水用于水產養(yǎng)殖在國內外均有先例。日本利用溫泉水養(yǎng)殖甲魚縮短飼養(yǎng)周期。我國學者在幾年前對溫泉水養(yǎng)殖方面就有過論述。高舉認為人 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,根據養(yǎng)殖水溫情況酌量加注不同溫度的溫泉水來調節(jié)。黃銀生等人認為:內陸地區(qū)冬季溫度偏低,不利于羅非魚生長。 隨著技術的發(fā)展,現可以利用溫泉水進行羅非魚養(yǎng)殖, 并產生良好的經濟效益。宋宗巖等認為, 利用溫泉水可以高密度養(yǎng)殖史氏鰓。試驗中,水沮調控最佳適應溫度22~24℃。 溫泉水經過洗浴后,溫泉水中的某些無機鹽離子含量、 BOD、COD及大腸菌群等顯著增加。如果把洗浴水用于水產養(yǎng)殖, 一方面,水中有機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、細菌及無機鹽離子會造成魚類致命傷害。王建明通過實驗證明:紫外消毒器對養(yǎng)殖污水照射77s后,能殺滅97.9%的細菌和100%的弧菌,殺菌效果顯著。向燕等認為  :在養(yǎng)殖水環(huán)境中加微 生態(tài)制劑會調節(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,魚類普遍對水質的要求較高。所以在實際養(yǎng)殖過程中需要根據具體情況,控制好養(yǎng)殖中的各個參數,使之符合相關的衛(wèi)生學標準。