公布日:2023.12.19
申请日:2023.09.17
分类号:C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F5/08(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F5/
14(2023.01)N;C02F5/12(2023.01)N;C02F5/10(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,包含工业循环水系统、废水调制单元、加药单元和结晶除渣单元。工业循环水系统采用废水作为循环冷却水和补水,利用系统设施所具有的厌氧好氧、化学氧化、物理处理、蒸发结晶等废水处理功能和长期循环运行的特点,在循环水运行过程中降解、脱除各类污染物,并将无机盐类蒸发浓缩、结晶形成水渣后分离脱除,实现废水处理;通过药剂介入和结晶除渣,确保工业循环水系统在过饱和溶液结晶状态下不结垢、不腐蚀、不影响换热效果,实现长期稳定运行。本发明开发了工业循环水系统的废水处理功能;提供了一种新的废水处理工艺和方法;将工业循环水系统和废水处理系统合二为一。
权利要求书
1.一种工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:包含工业循环水系统、废水调制单元、加药单元和结晶除渣单元;所述工业循环水系统为敞开式工业循环水系统,由循环水池(1)、上水管道(2)、循环泵(3)、换热器(4)、回水管道(5)、冷却塔(6)等组成,提供了处理废水、实现蒸发结晶的场所,在循环水的运行过程中处理废水,降解、脱除各类污染物,并将各类无机盐蒸发浓缩、过饱和溶液结晶析出形成水渣,从系统中移除;所述废水调制单元由废水调节池(7)、补水泵(8)、补水管(9)组成,通过补水管(9)在所述循环水池(1)和所述循环泵(3)之间的上水管道(2)上接入所述工业循环水系统,对废水进行预处理,并将废水注入工业循环水系统;所述加药单元由加药撬(10)、加药管(11)组成,通过加药管(11)在循环水池(1)和补水管(9)之间的上水管道(2)上接入工业循环水系统,向工业循环水系统中投加除垢阻垢缓蚀组合药剂,调控水质,使工业循环水系统在高污染物浓度、高盐、过饱和溶液结晶状态下不结垢、不腐蚀、不堵塞,不影响换热效果,长期稳定运行;所述结晶除渣单元由水渣分离器(13)、分流泵(12)、集盐池(15)、反冲洗泵(14)、换热器(4)、冷却塔(6)、循环水池(1)等组成,持续不断地在工业循环水系统中生成水渣,并通过从水渣分离器中分离和在循环水池中沉淀这两种方式,将水渣移出所述工业循环水系统,完成废水处理。
2.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述工业循环水系统采用废水作为循环冷却水,也采用废水作为循环水补水。
3.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述工业循环水系统在正常运行时,经过换热器(4)加热后的循环水,从换热器(4)到循环水池(1),处于高盐水溶液和过饱和溶液结晶状态,并通过持续注入废水补水和持续由冷却塔(6)蒸发水分,维持所述高盐水溶液和过饱和溶液结晶状态。
4.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述水渣为所述工业循环水系统在运行过程中产生的、最终被分离、移出工业循环水系统的所有固态污染物的总称,包含了无机盐结晶物、有机物降解残留物、水垢、粘泥、锈块等所有悬浮物、漂浮物、沉淀物;过饱和溶液状态下无机盐结晶析出生成水渣、并将水渣移出系统,是本发明脱除污染物、实现废水处理的主要途径。
5.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:在所述废水调节池(7)里,对废水进行预处理,调节并控制废水的PH值在6-10之间;沉淀、过滤等方法除去大部分漂浮物悬浮物,使浊度小于200NTU;除去浮渣和浮油。
6.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述加药撬(10)至少由ABC三个药剂罐和配套计量加药泵组成,其中:A罐为阻垢缓蚀剂;B罐为协同增强剂;C罐为备用药剂。
7.根据权利要求6所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述A罐阻垢缓蚀剂为聚磷酸盐/磺酸/唑类/膦酸盐复合配方阻垢缓蚀剂;所述B罐协同增强剂为聚羧酸、羟基亚乙基二膦酸和苯并三氮唑的混合水溶液;所述C罐备用药剂为偶尔需要投加的杀生剂和除泥剂。
8.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述水渣分离器(13)安装在换热器(4)之后、冷却塔(6)之前的回水管道(5)的旁路上,分离、脱除旁路循环水中的水渣,持续从系统中脱除污染物,降低浊度,净化水质。
9.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于:所述集盐池(15)有反冲洗排渣管(16)与所述水渣分离器(13)的入口相连,用于收集、存储水渣分离器(13)的反冲洗水渣;所述集盐池有反冲洗泵(14)与水渣分离器(13)的出口相连,利用反冲洗泵(14)将集盐池上清液送至水渣分离器(13),用于反冲洗;所述集盐池(15)有排泥管(17)与外部污泥处理设施相连,将集盐池(15)底部沉泥送至外部污泥处理设施进行处理;所述集盐池(15)有回流管(18)与循环水池(1)相连,集盐池上清液经回流管(18)回流至循环水池(1)。
10.根据权利要求1所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,其特征在于,同时提供了工业循环水系统用于废水处理的如下操作方法和步骤:第一步,循环水系统准备:按现行的工业循环水运行管理办法运行所述工业循环水系统,使其保持正常运行状态,即以自来水为循环冷却水,并以自来水为循环水补水,定期排污,补水,投加常规的循环水处理药剂;第二步,配套设施准备:制造所述废水调制单元、加药单元和结晶除渣单元的相关设施设备,并连接到所述工业循环水系统;第三步,药剂替代:启动所述加药单元的加药撬(10),根据所述工业循环水系统的水质条件、结垢、腐蚀和菌藻滋生情况,向所述工业循环水系统投加所述A罐阻垢缓蚀剂、B罐协同增强剂、C罐备用药剂中的一种或多种,同时停止投加原有的各类常规循环水处理药剂。第四步,废水调制:在所述废水调制单元的废水调节池(7)里,对废水进行预处理,调节并控制废水的PH值在6-10之间;沉淀、过滤等方法除去大部分漂浮物悬浮物,使浊度小于200NTU;除去浮渣和浮油;第五步,废水补水:启动所述废水调制单元里的补水泵(8),将上述第四步经过调制的废水以循环水补水的方式,注入所述工业循环水系统中,同时停止原有的循环水补水,并停止排污;第六步,结晶除渣:启动分流泵(12),分流部分循环水并使其流过所述水渣分离器(13),分离、除去循环水中的水渣,分离掉水渣的循环水返回到回水管道(5)去冷却塔(6),水渣经过反冲洗,由反冲洗排渣管(16)排入集盐池(15),在集盐池(15)沉淀分离,得到上清液和盐泥,上清液经回流管(18)回流到循环水池(1),盐泥由排泥管(17)送往外部污泥处理设施进行处理;第七步,清泥:定期清理循环水池(1)池底,抽取池底沉泥,送往外部污泥处理设施进行处理。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,使工业循环水系统具有废水处理功能,能够用于废水处理,即循环水系统可以采用废水作为循环冷却水,在其为生产设备和物料提供冷却降温的运行过程中,同时完成对所用废水的净化处理,脱除污染物。
本发明的上述目的,是通过如下技术方案实现的:
本发明是基于以下三个基本事实和原理,
一、敞开式工业循环水系统由冷却塔、循环水池、循环泵、换热器、上水管道和回水管道等组成,设施庞大,具有降解、脱除污染物的生化处理功能、化学氧化处理功能、吸附沉淀等物理处理功能和蒸发结晶功能。
二、工业循环水系统的结垢、腐蚀、菌藻滋生、粘泥问题,是可以通过投加相关药剂的方法来解决的。
三、过饱和溶液结晶原理。
本发明所述的工业循环水系统用于废水处理的工艺和方法,包含工业循环水系统、废水调制单元、加药单元和结晶除渣单元。所述工业循环水系统为敞开式工业循环水系统,由循环水池(1)、上水管道(2)、循环泵(3)、换热器(4)、回水管道(5)、冷却塔(6)等组成,提供了处理废水、蒸发结晶的场所,在循环水的运行过程中处理废水,降解、脱除各类污染物,并将各类无机盐蒸发浓缩、过饱和溶液结晶析出形成水渣,从系统中移除;所述废水调制单元由废水调节池(7)、补水泵(8)、补水管(9)组成,通过补水管(9)在所述循环水池(1)和所述循环泵(3)之间的上水管道(2)上接入所述工业循环水系统,对废水进行预处理,并将废水注入工业循环水系统;所述加药单元由加药撬(10)、加药管(11)组成,通过加药管(11)在循环水池(1)和补水管(9)之间的上水管道(2)上接入工业循环水系统,向工业循环水系统中投加除垢阻垢缓蚀组合药剂,调控水质,使工业循环水系统在高污染物浓度、高盐、过饱和溶液结晶状态下不结垢、不腐蚀、不堵塞,不影响换热效果,能长期稳定运行;所述结晶除渣单元由水渣分离器(13)、分流泵(12)、集盐池(15)、反冲洗泵(14)、换热器(4)、冷却塔(6)、循环水池(1)等组成,持续不断地在工业循环水系统中生成水渣,并通过从水渣分离器中分离和在循环水池中沉淀这两种方式,将水渣移出工业循环水系统,实现固液分离,完成废水处理。
上述技术方案中,所述工业循环水系统采用废水作为循环冷却水,也采用废水作为循环水补水。
上述技术方案中,所述工业循环水系统在正常运行时,经过换热器(4)加热后的循环水,从换热器(4)到循环水池(1),处于高盐水溶液和过饱和溶液结晶状态,并通过持续注入废水补水和持续由冷却塔(6)蒸发水分,维持所述高盐水溶液和过饱和溶液结晶状态。
上述技术方案中,所述水渣为所述工业循环水系统在运行过程中产生的、最终被分离、移出工业循环水系统的所有固态污染物的总称,包含了无机盐结晶物、有机物降解残留物、水垢、粘泥、锈块等所有悬浮物、漂浮物、沉淀物。过饱和溶液状态下无机盐结晶析出生成水渣、并将水渣移出系统,是本发明脱除污染物、实现废水处理的主要途径。
上述技术方案中,在所述废水调节池(7)里,对废水进行预处理,调节并控制废水的PH值在6-10之间;沉淀、过滤等方法除去大部分漂浮物悬浮物,使浊度小于200NTU;除去浮渣和浮油。
上述技术方案中,所述加药撬(10)至少由ABC三个药剂罐和配套计量加药泵组成,其中:A罐为阻垢缓蚀剂;B罐为协同增强剂;C罐为备用药剂。
优选的,所述A罐阻垢缓蚀剂为聚磷酸盐/磺酸/唑类/膦酸盐复合配方阻垢缓蚀剂;所述B罐协同增强剂为聚羧酸、羟基亚乙基二膦酸和苯并三氮唑的混合水溶液;所述C罐备用药剂为偶尔需要投加的杀生剂和除泥剂。
上述技术方案中,所述水渣分离器(13)安装在换热器(4)之后、冷却塔(6)之前的回水管道(5)的旁路上,分离、脱除旁路循环水中的水渣,持续从系统中脱除污染物,降低浊度,净化水质。
优选的,可以采用多套水渣分离器。
优选的,所述水渣分离器(13)采用反冲洗石英砂过滤器。
优选的,所述反冲洗石英砂过滤器两个并联,一过滤一反冲洗,交替连续运行。
上述技术方案中,所述集盐池(15)有反冲洗排渣管(16)与所述水渣分离器(13)的入口相连,用于收集、存储水渣分离器(13)的反冲洗水渣;所述集盐池有反冲洗泵(14)与水渣分离器(13)的出口相连,利用反冲洗泵(14)将集盐池上清液送至水渣分离器(13),用于反冲洗;所述集盐池(15)有排泥管(17)与外部污泥处理设施相连,将集盐池(15)底部沉泥送至外部污泥处理设施进行处理;所述集盐池(15)有回流管(18)与循环水池(1)相连,集盐池上清液经回流管(18)回流至循环水池(1)。
本发明同时提供了工业循环水系统用于废水处理的操作方法和步骤:
第一步,循环水系统准备:按现行的工业循环水运行管理办法运行所述工业循环水系统,使其保持正常运行状态,即以自来水为循环冷却水,并以自来水为循环水补水,定期排污,补水,投加常规的循环水处理药剂。
第二步,配套设施准备:制造所述废水调制单元、加药单元和结晶除渣单元的相关设施设备,并连接到第一步所述工业循环水系统。
第三步,药剂替代:启动所述加药单元的加药撬(10),根据所述工业循环水系统的水质条件、结垢、腐蚀和菌藻滋生情况,向所述工业循环水系统投加所述A罐阻垢缓蚀剂、B罐协同增强剂、C罐备用药剂中的一种或多种,同时停止投加原有的各类常规循环水处理药剂。
第四步,废水调制:在所述废水调制单元的废水调节池(7)里,对废水进行预处理,调节并控制废水的PH值在6-10之间;沉淀、过滤等方法除去大部分漂浮物悬浮物,使浊度小于200NTU;除去浮渣和浮油。
第五步,废水补水:启动所述废水调制单元里的补水泵(8),将上述第四步经过调制的废水以循环水补水的方式,注入所述工业循环水系统中,同时停止原有的循环水补水,并停止排污。
第六步,结晶除渣:启动分流泵(12),分流部分循环水并使其流过所述水渣分离器(13),分离、除去循环水中的水渣,分离掉水渣的循环水返回到回水管道(5)去冷却塔(6),水渣经过反冲洗,由反冲洗排渣管(16)排入集盐池(15),在集盐池(15)沉淀分离,得到上清液和盐泥,上清液经回流管(18)回流到循环水池(1),盐泥由排泥管(17)送往外部污泥处理设施进行处理。
第七步,清泥:定期清理循环水池(1)池底,抽取池底沉泥,送往外部污泥处理设施进行处理。
本发明的优点是:
1,开发了工业循环水系统一种新的功能和作用:废水处理。
2,拓宽了工业循环水系统运行条件,使工业循环水系统的运行管理更简单,运行更稳定。现行的工业循环水系统需严控循环水水质,对碱度、硬度、钙度、氯离子浓度、COD、浊度等都有严格的要求,运行管理复杂,须定期排污。本发明是利用各类废水,尤其是可以采用高盐、高COD、高氨氮、高生物毒性工业废水作为循环水和循环水补水,工业循环水系统是在高盐、高硬度、高碱度、高COD的过饱和溶液状态下运行,所以,对循环水和补水的水质,几乎不做特别要求,只需控制PH值6到10之间、除去浮渣和浮油即可。本发明也不需要控制浓缩倍数,不排污。
3,解决了工业循环水系统的结垢、腐蚀问题,循环水系统不结垢不腐蚀,使各类含盐水,诸如海水、反渗透浓水、中水,包括含盐废水,可以作为循环水补水,进入循环水系统。
4,提供了一种完全不同于现有各类废水处理工艺的新工艺,即利用工业循环水系统来处理废水的工艺。根据本发明所述的方法,工业企业可以利用现有的工业循环水系统来处理废水,实现废水处理;根据本发明,可以制造一套包含工业循环水系统相关设施的废水处理装置,用于废水处理。
5,将工业循环水系统和废水处理系统合二为一,在工业循环水系统的正常运行过程中,利用现有工业循环水系统的相关设施,完成废水处理,将为企业节省巨额废水处理投资费用和运行费用;同时,利用废水作为循环水补水,无需耗用新鲜自来水,也将为企业节省大量自来水费用。
(发明人:薛世健;薛惠文;杨燕冰)