地热温泉

温泉废水常见综合利用的方法

  温泉水是从地下自然涌出或人工钻井取得,且 水温大于或等于25℃, 含有多种对人体健康有益的微量元素的矿水。传统温泉水使用主要是用来洗浴, 然后洗浴废水直接排入环境中。不仅造成温泉水中热量的浪费,同时还污染环境。在此背景下,拓宽温泉水的利用渠道,使温泉水资源合理高效利用。温泉水的综合利用是资源节约与环境保护的双赢。
 
  温泉废水热能的回收利用
 
  温泉水经洗浴排出后,仍有大量的热能。如何从温泉废水中回收热能, 变废为宝,是当下建设资源节约型、环境友好型社会面对的课题。
 
  我国温泉水资源总量丰富,但目前在温泉水资源的利用上还比较单一。主要用于温泉洗浴,然后作为废水排出, 势必造成温泉洗浴水中大量热量的浪费。科技部十一五课题中,设立了水源热泵的研究课题。
 
  目前,全国已有北京天津河北、内蒙、河南山东等20多个省(市、自治区)在推广地下水热泵空调技术。表1为重庆市温泉洗浴水中的检测结果,该 检测结果由“重庆岩土工程检测中心”提供。 从表1可知:洗浴水呈弱碱性,水中含有大量的 可溶性固体(TDS)、游离二氧化碳、SO2- 4、 Ca2+和Mg2+。洗浴废水容易在水源热泵管道中结垢,并对一般的金属材料有腐蚀作用。赵峰等分析:利用 物理方法、化学方法可以有效防止水源热泵管道结垢;添加缓蚀剂可以满足不同金属材料的防腐蚀要求。由于水源热泵对水质有一定要求,目前水源热泵技术在温泉水以及江河湖水中的运用不多,在污水中的运用则更少,但有所涉及。庞南柱等认为水源 热泵可以运用到南宁市小区的生活污水, 而且经济效益可观。王凤翔认为水源热泵用于污水处理厂未 经处理的污水原水也是可以的, 但机组设备需要具有强抗堵塞以及抗腐蚀性。水源热泵是一项系统工程,热泵系统中的很多因素,包括取水水温、水质、水流量等,都会直接或间接的影响水源热泵的运行。吴艳菊认为 [6] 为了保证地热资源的充分利用,对地表水源热泵系统作整体适宜性评价及规划迫在眉睫。根据目前水源热泵技术的应用现状和存在问题, 潘登[7] 认为需针对水源热泵不同系统形式的特殊性及其特点,开展以下几个方面的关键技术研究:1)不同形式的水源热泵换热系统关键技术研究;2)高效可靠专用分布式水源热泵机组开发;3)防堵防蚀取水、高效能技术及设备的开发研究;4)基于全生命周期的水源热泵技术评价指标体系的研究。
 
  国水源热泵研究相对一些发达国家起步较晚,目前仍处在发展阶段。但该技术的很多优势都已有了显现,并得到很多专家学者的论证。张勇认为 水源热泵地板辐射采暖较传统采暖方式有如下优点:1)节能效果显著;2)占地少、安全、环保;3)地板采暖相对于暖气片和风机盘管更具有优点。张晓清分析温泉热能用于南京总医院汤山分院的效果,假定该建筑冬季空调时间为12月、1月和2月,则3个月总的热负荷统计为219278kW ·h。可见,温泉水经过热泵技术利用于空调,节能效果明显。此外,楚广明等人对水源热泵机组燃气锅炉和电锅炉的初投 资和运行费用做横向比较。水源热泵机组供热系统燃气锅炉供热系统投资增加了70万元,但是运行费用每天节省约3000元, 1年多即可收回增加的投资,而电锅炉供热系统运行费用太高,建议尽量不 要采用。MíguezTabarésJL等[12] 认为:对水源热泵 的经济效益分析,需综合考虑热泵系统投资费用、使用寿命等因素。 综上所述,水源热泵无论在技术上还是经济上都是可行的。洗浴后的温泉水相对直接利用地热水在成分上会复杂一些;同时,不同地区的温泉水在成分上会存在一些差异。孙艺伟认为,就地热资 源的开发利用与内在机理等方面开展更深层次和更大领域的研究。需要尽快加强以下几个方面的工作:1)提高地热资源在国内的应用程度和分布认识,强化对地热资源的来源、 储藏、循环以及再生机理方面的研究;2)探索地热开采勘探规划、利用与监督管理等方面配套机制。
 
  2.2 温泉废水用作植物的灌溉 温泉水中含有丰富的矿物质和微量元素。经过洗浴的温泉水较刚出的泉水,其COD、BOD及水中某些离子的含量发生变化,因属于可再利用水的范畴。而且温泉洗浴水出水量稳定,用其替代饮用水浇灌植物,即拓宽了温泉废水的利用范围,又节约了成本。 我国现行的对灌溉水的标准一般采用GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》 。 其中包括pH值、五日生化需氧量(BOD5)、浊度(NTU)、溶解氧等13个指标。根据重庆南温泉洗浴水测得的指标, 孔维平认为符合污水综合排放要求。现根据徐茂 其等人的化学水质指数评价法 ,参照GB/T18920— 2002标准,对南温泉洗浴废水中的主要化学指标进行评 价。王齐等认为中水灌溉绿地的5个主要控制指标 为:氯化物、余氯、盐度、悬浮物、pH值。温泉洗浴水中未涉及余氯,故在此不予考虑。标准中关于中水用于城市 绿化涉及的盐度有氨氮,故在该评价中选择了亚硝酸盐、 NH+4、NO-3的含量。结合南温泉洗浴水的特殊性,增加色度作为其中评价的对象。
 
  经计算得南温泉洗浴水综合指数为6.162,在3~7,属于轻度污染。本文对照标准是以生活饮用水标准进行的, 对于灌溉用水,可以适当放宽。根据国外的《灌溉水质量标准分类》,指标主要包括盐浓度、可渗透性、具体离子毒性及其他方面的指标 [20] 。国内外标准对灌溉水的指标上存在一些差异。而国内现行的规范标准中还没有温泉废水用于植物灌溉的标准指标。所以, 在温泉废水符合国内相近的植物灌溉水指标的同时,有必要参考国外的相关 指标。AndrewAkoAko等[21] 认为判断泉水是否适合 灌溉, 需要考虑残余性碳酸钠含量(RSC)、钠吸附比(SAR)、盐度危害等指标。现根据重庆市南温泉洗浴用水的测量数据,计算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) 计算结果显示:RSC<0,这是由于南温泉洗浴废 水中,其阴离子主要是SO2-4,与实际相符合。SAR< 3,满足灌溉水要求。 上述温泉洗浴水的指标是有限的,而温泉废水在成分上相对一般灌溉水成分要复杂。目前应运而生的处理技术有人工湿地系统。我国学者路学军、潘继征提出用人工湿地法处理温泉废水。人工湿地处理工艺集中水处理和景观绿化于一体, 不仅省去灌溉用水、景观补水,还能提供再生水,保证景观用水的水 质、水量,减少了占地、基建、设备、维护等多项投资,实现真正的生态型废水处理。
 
  温泉废水养殖
 
  温泉水用于水产养殖在国内外均有先例。日本利用温泉水养殖甲鱼缩短饲养周期。我国学者在几年前对温泉水养殖方面就有过论述。高举认为人 工加温可以提高甲鱼的高效饲养。其中,使用温泉水 就是人工加温的方式之一。方国波等认为,稚鳖 喜温厌冷,在寒冷季节生长停滞,越冬养殖难度甚大,而通过温泉水养殖便较好地解决了上述问题。王毅在北方冬季利用温泉水养殖罗非鱼苗种,为了 保持养殖水温在25℃以上,根据养殖水温情况酌量加注不同温度的温泉水来调节。黄银生等人认为:内陆地区冬季温度偏低,不利于罗非鱼生长。 随着技术的发展,现可以利用温泉水进行罗非鱼养殖, 并产生良好的经济效益。宋宗岩等认为, 利用温泉水可以高密度养殖史氏鳃。试验中,水沮调控最佳适应温度22~24℃。 温泉水经过洗浴后,温泉水中的某些无机盐离子含量、 BOD、COD及大肠菌群等显著增加。如果把洗浴水用于水产养殖, 一方面,水中有机物将为水生物提供大量的食物,且温泉洗浴水中还有一定的热量,可以提供养殖中鱼类需要的温度;另一方面,过量的BOD、COD、细菌及无机盐离子会造成鱼类致命伤害。王建明通过实验证明:紫外消毒器对养殖污水照射77s后,能杀灭97.9%的细菌和100%的弧菌,杀菌效果显著。向燕等认为  :在养殖水环境中加微 生态制剂会调节养殖水生态系统中环境因子,其中的环境因子包括COD、有机物、氨氮、亚硝氮、PO3- 4 -P等;影响养殖水生态系统中生物群落。 综上考虑:温泉养殖中,鱼类普遍对水质的要求较高。所以在实际养殖过程中需要根据具体情况,控制好养殖中的各个参数,使之符合相关的卫生学标准。