我国是一个水资源严重短缺的国家，全国600多个城市中有近一半的城市缺水，而且缺水量逐年增加。与此同时，约有1/3的工业废水和4/5的生活污水未经处理直接排入江、河、湖、海，据统计2011年我国废水排放总量659.2亿吨，2012年为684.8亿吨，2013年为695.4亿吨，2014年为716.2亿吨，呈现逐年上升的趋势，使水环境受到了严重的污染。水资源的匮乏和严重污染制约着我国经济和社会的可持续发展，污水处理成为水处理工作者最急迫的工作。
目前，国内外污水处理或循环水零排污的主要途径为高浓缩倍率的循环水系统排污水和各种生产污水经过膜法处理后，处理水再返回循环水系统或作他用;排掉浓水继续经过浓缩器和结晶器，把盐类分离出来，浓缩和结晶过程中产生的蒸汽经冷却后，把冷凝水返回循环水系统或作他用。这种工艺操作繁琐，成本高，很难在全世界的循环冷却水系统、污水处理系统推广和普及。
欣格瑞(山东)环境科技有限公司查阅大量文献、借鉴国内外先进水处理技术并与十几年的水处理经验相结合，经过数百次实验，深入研究了“污水回用于循环水系统零排污整体解决方案”，可以实现废水经简单处理后回用于循环水系统不排污或少排污，利用循环水系统自身优势促使污水被降解、消耗，且保证循环水系统设备长期运行不结垢、不腐蚀，实现企业废水低成本的零排污。
一、实验室研究成果
1、取某焦化厂废水，具体分析结果如下：
2、旋转挂片试验
在温度45℃条件下，零排污阻垢缓蚀剂不同浓度加到废水中，转速调至80r/min，烧杯不加盖自然蒸发，每隔1-2小时向烧杯中补加含有对应零排污阻垢缓蚀剂的试验用水，使液面保持在原始刻度。试验金属材质选用20#碳钢、70铜、304不锈钢连续运行47天。
(1)金属污垢沉积率汇总
注：整个试验过程中70铜、304不锈钢试片没有污垢附着。
(2)金属腐蚀速率汇总
结论：根据以上试验，药剂加药量600mg/L效果最好，可以满足废水回用于循环水系统长期正常运行。
2、动态模拟实验
用试验管放入换热系统内测定其污垢热阻、污垢沉积率和腐蚀速率，再在进口和出口分别放入碳钢、铜、不锈钢试片辅助测定金属的腐蚀速率，从而确定药剂的阻垢和缓蚀性能。试验条件：
循环水量：180L/h 保有水量：100L 蒸汽温度：99±1oC 流速：1m/s
进口水温：30±2 oC 加药浓度：600mg/L 时间：51天零排污运行
实验结果：
(1)试验挂片数据
(2)试验碳钢管数据
由动态模拟试验结果表明：当添加零排污缓蚀阻垢剂600mg/L，可使废水在循环水系统中无限浓缩，且各项指标均(如腐蚀率、污垢热阻值、粘附速率)优于《工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2007》的要求。
一、零排污技术理论探讨
1、循环水系统具有污水处理的所有条件：
(1)循环冷却水系统具备废水处理所需的厌氧、好氧、升温催化及无限循环的最佳环境。废水停留时间长，直到变成水蒸汽为止。
(2)循环水系统能满足菌藻生长所需要的氧气、温度、营养、光照等环境，好氧、厌氧、产气、产酸、产碱等多种微生物群落可以生存，对废水中的有机物、氨氮、酚、氰等有毒有害物质的降解更全面、更充分、更彻底。
(3)循环水系统保有水量大，抗废水冲击能力强，对废水有很好的稀释作用，有利于各种微生物的生长繁殖和对有机物的代谢及降解。
(4)循环水在通过循环泵后的加压、换热器的加温过程中，对有机物的氧化还原反应起到了促进或催化作用。
2、零排污缓蚀阻垢剂同时含有强酸基团(一S03H)、非离子基团(—C—O—R、—R—O—R、—OH)、弱酸基团(一COOH)。这些基团经有效结合，能产生最佳协同效应。在污水回用循环水系统零排污运行中同时具有除垢、除锈、预保护膜、阻垢、分散等功能。
(1)缓蚀功能：在系统中存在两道防腐线，一是在运行中通过螯合、分散功能除掉整个水系统中形成的老垢和锈蚀产物，这就等于除掉了腐蚀电池的阴极，使以电化学腐蚀为主的水系统只剩下金属阳极，从根本上阻止了腐蚀;二是捕捉水中的重金属离子在金属表面形成氧化膜、吸附膜、沉积膜混合而成的保护膜，使金属处于钝化状态，从而将金属与水中的腐蚀性气体、离子隔离开，降低腐蚀趋势。
(2)阻垢功能：溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，能与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到阻垢作用;溶于水后吸附在无机盐的微晶上，使微粒间斥力增加，阻碍它们的聚结，并使其处于良好的分散状态，从而防止垢物的形成;吸附在无机盐晶核或微晶上，占据了一定位置，阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长，减慢了晶体的增长速率，从而形成没有附着能力的水渣。
(3)分散功能：由于非离子基团的结构特点，对体系中的生物粘泥具有很好的渗透、分散、剥离作用，能保证数百到近千的浊度也不会形成粘泥沉积，且还具有一定的杀菌增效作用。
(4)运行除垢功能：通过多种不同性质的基团，对系统中各种不同性质的污垢进行渗透，消溶、剥离、分散、络合及强化络合处理，将其溶入水中予以清除，保障设备表面清洁，露出金属本体，在运行中将粘泥、硬垢、锈蚀产物等除去。
二、废水回用循环水系统零排污系统改造
1、在动态模拟试验过程中，污水中的悬浮物、无机盐形成的水渣开始在水流缓慢的储水池底部沉积，当污垢沉积到达循环水泵吸水口高度时，循环水的浊度迅速上升且换热设备换热效果开始下降，在循环水回水管道上增加一支并联的旁滤装置，过滤量为循环水流量的10%，循环水悬浮物、换热器换热效果趋于稳定。《工业循环水设计规范》规定循环水系统要有旁滤装置，旁滤流量为循环水流量的1%-5%，考虑到污水的特点和零排污的要求，建议在循环水系统安装旁滤设备，滤料建议使用石英砂，旁滤流量建议为10%-15%。
2、在动态模拟试验过程中，金属设备污垢沉积率、腐蚀率均远远低于《工业循环水设计规范》标准，但挂入储水池的水泥板在硫酸根含量超出10000mg/L时出现腐蚀现象，且随着零排污浓缩倍数的提高，水泥板腐蚀加剧。建议污水回用循环水系统定时适量从储水池底部排出部分污水，经过絮凝沉降、生化处理后再回用，以降低生产的隐患。或在循环水系统回流水管道上增加一支并联的小型沉淀设备，投加絮凝剂和专用除盐剂，上清液回用循环水系统，沉积物进行压滤除去。
三、结论
利用循环水系统本身设施进行简单改造，配合化学稳定处理技术，可以实现污水回用循环水系统零排污。这项技术是目前污水处理、水资源节约最简单最高效的方法，是根治污水排放最有效的措施，虽然技术上还有一些难点亟待攻关，但为污水处理、水资源的洁净提供了一条划时代的研究之路，在水处理工作者不断地研究中，污水排放将成为历史。
