CN102531147A

CN102531147A - 改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法

Info

Publication number: CN102531147A
Application number: CN2010106065800A
Authority: CN
Inventors: 邱真真
Original assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102531147B

Abstract

本发明涉及一种改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法，使得传统的循环冷却水的臭氧处理设备能够实现臭氧和超声协同作用，从而提高水处理效果。该方法包括：将臭氧处理设备的臭氧注入管道设于集水槽底部的一侧；并且在集水槽底部的远离臭氧注入管道的另一侧，设置一超声波发射器，且超声波发射器的发射口与臭氧注入管道相对。

Description

改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法

技术领域

本发明涉及循环冷却水处理的自动化处理设备，尤其采用了一种改造传统循环冷却水的臭氧处理设备，使之能够实现臭氧、超声协同作用的方法。

背景技术

中央空调及大型工艺冷却系统通常以水作为冷却的介质通过开放式冷却塔进行冷却降温。冷却水通常循环利用，以节约水资源。然而循环冷却水在运行过程中，水中存在的许多物质不断浓缩，大气中的微尘、微生物也不断带入体系，若不能很好的对循环冷却水进行处理，将会发生设备管道的腐蚀、结垢和系统内部微生物滋生，进而发生设备管道穿孔、管路堵塞、热交换效率下降，能耗大幅增加，进而带来经济损失。

目前，常采用化学药剂法与物理方法进行循环冷却水处理。这种方法通常要等系统出现异常了才进行配方的调整，存在水质控制滞后的问题。而且，药剂杀菌常伴随有因微生物耐药性而失效的问题。再者，常年累月成吨计的化学药剂的使用，给企业带来了长期经济压力，也带来环境污染。

臭氧法处理循环冷却水可以很好的控制系统的杀菌、灭藻、缓蚀和阻垢，并能大大提高循环冷却水的循环次数，节水节能。但单独臭氧水处理技术在保有水量大的系统，或冷却塔下设置大体积集水槽的系统中，臭氧耗量大，处理费用高。且臭氧作为单一的处理手段时，在设备性能衰减或循环水系统发生污染时，需要辅助手段应对突发状况。

超声波是一种新兴物理技术，其特有的热效应、空化效应和机械效应等物理性质可以有效阻止化学垢的形成。然而单独进行超声波对循环冷却水处理无法实现系统的缓蚀和杀菌，同时因其无法有效阻止生物垢的产生而使得阻垢效果不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法，通过改造传统的循环冷却水的臭氧处理设备，实现臭氧和超声协同作用来提高水处理效果。

本发明为解决上述技术问题而提出一种改造传统循环冷却水的臭氧处理设备的方法，该方法包括：将臭氧处理设备的臭氧注入管道设于集水槽底部的一侧；并且在集水槽底部的远离臭氧注入管道的另一侧，设置一超声波发射器，且超声波发射器的发射口与臭氧注入管道相对。

在上述的方法中，上述臭氧注入管道前端引出一倾斜的臭氧注入口，该臭氧注入口与集水槽底部中心线之间的夹角为15-75°。

在上述的方法中，上述超声波发射器的发射口相对集水槽底部平面的仰角为5-30°。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，采用超声波辅助臭氧进行循环冷却水的处理，使得臭氧和超声波的协同作用达到杀菌、灭藻、缓蚀和阻垢效果，实现更优效果的循环冷却水处理。另外，臭氧注入孔和超声波发射器的发射口的设置，有利于提高气水混合效果和协同效果。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出根据本发明一实施例的循环冷却水的自动化处理设备示意图。

图2示出臭氧注入口和超声发射器的一种布置实施例。

图3示出臭氧注入口和超声发射器的另一种布置实施例。

图4示出臭氧注入口和超声发射器的又一种布置实施例。

图5示出臭氧处理装置的电原理图。

具体实施方式

在描述本发明实施例的改造方法前，先参照图1描述一种期望的循环冷却水的自动化处理设备。

图1示出根据本发明一实施例的循环冷却水的自动化处理设备示意图。参照图1所示，通常循环冷却水处理设备100包括冷却塔102、热交换器104、以及循环泵组106。冷却塔102下通常设置集水槽108。在一些系统中，采用集水槽蓄冷，通常水槽体积较大。

臭氧处理装置典型地包括臭氧发生器112、气水混合装置114以及臭氧注入管道116。臭氧发生器112以氧气为气源，产生臭氧气体，输送给气水混合装置114。气水混合装置114将气体与来自注入泵107的水混合后，通过臭氧注入管道116将混合有臭氧的水注入集水槽108。在系统运行期间，臭氧发生器112持续地检测水中的臭氧浓度，来确保这一臭氧浓度保持在期望的水平。如本领域技术人员所周知的，可以在循环冷却水系统的典型位置采集臭氧浓度，来反映系统的臭氧浓度真实水平。

在一实施例中，气水混合装置114可包括射流器、气水混合泵、静态混合腔、喷嘴、接触塔等单一或组合装置。

在传统的臭氧处理设备中，并未对臭氧注入管道116的位置进行限定，因此臭氧注入管道116往往只是随意的布置在集水槽108中。但是臭氧注入管道116不同的布置方式，对于臭氧气体与集水槽108中的水的混合效果不同。因而在下述实施例描述中，将说明臭氧注入管道116的较佳布置方式。

另外，在本发明的一实施例中，在不破坏现场循环冷却水系统的前提下，在集水槽102中安装了超声波发射器120，用于发射超声波，和臭氧联合处理循环冷却水。值得一提的是，臭氧和超声波的协同作用，也受到臭氧注入管道116与超声波发射器120的发射口的相对位置的影响。图2一种较佳佳实施方式。

在图2所示的臭氧注入管道和超声发射器一起布置集水槽底部的一种实施例中，臭氧注入管道116选择设置在集水槽底部的边缘。超声波发射器120沉浸在集水槽108底部，并置于集水槽另一侧的边缘。臭氧注入管道116和超声波发射器120的连线穿过集水槽108的中心。试验证明，当超声波发射器120的发射口和臭氧注入管道116在同侧时，注入的已经初步气水混合的臭氧水极易被高能量的超声波打散，反而影响了气水混合的效果，当超声波发射器120的发射口和臭氧注入管道116分布在水槽的两侧，且超声波的发射口正对臭氧注入管道时的气水混合效果较佳。

在图2所示实施例中，超声波发射器120的发射口指向集水槽108的中心。

在图3所示的改进实施例中，臭氧注入管道116前端引出倾斜的臭氧注入口116a，与集水槽的中心线保持15-75°的夹角θ，使臭氧在集水槽中回旋射流，增加臭氧气水混合的时间。在此，臭氧注入管道116的主体仍然与超声波发射器120的发射口正对。

另外，在一较佳实施例中，发射口与集水槽108底部平面保持5-30°仰角。由于冷却塔102通常置于室外，大气中的灰尘沙石会沉积于冷却塔集水槽108的底部，且集水槽108是整个循环冷却水系统中水流速度最慢的地方，管道中的悬浮物和脱落的污垢也极易在此处沉积下来，因此集水槽底部高低不平。超声波发射口采用向上微仰5-30°的角度，可以防止超声波能量流遇到底部的凸起物而发生的折射现象，避免超声和臭氧的协同作用效果受到影响。同时，该角度不可过高，否则超声波的能量流与水体接触的线路过短，不能有效的作用于含有臭氧的集水槽的水体中，协同作用的效果也受到很大的影响。

从以上设备的结构中可以概括出本发明的实施例的改造方法，参照图1-图4，将该方法描述如下：

一方面，将臭氧处理设备的臭氧注入管道116设于集水槽108底部的一侧。

另一方面，在集水槽108底部的远离臭氧注入管道116的另一侧，设置一超声波发射器120，且超声波发射器120的发射口与臭氧注入管道相对。

通常地，臭氧注入管道116设置在集水槽108底部一侧的边缘，而超声波发射器120位于集水槽108底部另一侧的边缘，使二者的连线经过集水槽底部的中心线。

在一较佳实施例中，从臭氧注入管道116的前端引出一倾斜的臭氧注入口，臭氧注入口与集水槽底部中心线之间的夹角为15-75°。

在另一较佳实施例中，超声波发射器120的发射口相对集水槽108底部平面的仰角为5-30°。

采用上述布置方式进行臭氧超声协同处理比单独臭氧法处理时，腐蚀率和污垢热阻都大大降低，尤其是纯铝的腐蚀率仅为单独臭氧处理时的15％。水中表征有机物含量的指标COD降解率也提高了51％。

在本发明的实施例中，臭氧发生器112可基于已知的任何臭氧发生控制器。同时，为了达到突发状况实时应急的功能，配备自动监测控制系统，可通过ORP传感器或DO₃传感器实时监测水中臭氧浓度。系统正常运行时，水中残留臭氧浓度使用闭环反馈控制系统框图如图5所示。臭氧发生112控制产生的臭氧量，实时监测仪表132检测注入水中的臭氧浓度。

由图5中可见，根据设定的目标值ORP1或DO₃1与测量值ORP2或DO₃2的偏差，控制臭氧发生量，从而确保水中臭氧浓度保持在某一范围内(例如0.01-0.1mg/L)。而当应急状况发生时，臭氧发生量达到设备最大输出量长达8小时。在一实施例中，8小时的时间可以通过人工输入进行设定和调整。

在一实施例中，设定当水中臭氧浓度仍然无法保持在设定浓度时，臭氧发生112自动开启超声波发射器120，使超声波和臭氧发生器协同作用，进行循环冷却水处理。在如图5所示的例子中，将控制超声波发射器120的功能集成到臭氧发生器112中。可以理解，在未图示的其他实施例中，可以设置额外的控制器来控制超声波发射器120。此时，该控制器需与臭氧发生器112协作，以获知臭氧浓度何时无法保持在设定浓度。

在超声波发射器120开启后，水中臭氧浓度保持在设定浓度时，且臭氧发生量逐渐减小，至臭氧发生器的工作电流降至最大电流的预设比例时，自动关闭超声波发射器。该预设比例可根据个别场合进行调节，例如设置为60％。

可以理解的是，本发明并不限定超声波发射器与臭氧协同作用的方式。举例来说，超声波发射器可以以预定或可变的功率发射超声波，从而，臭氧浓度得以保持在所期望的水平，而臭氧发生器不会满负荷工作。

由于臭氧处理设备目前广泛使用于许多厂家，因此本发明适用于对存量的循环冷却水的臭氧处理设备进行臭氧和超声协同的改造，以提高处理效率。

下面例举本发明的循环冷却水的自动化处理设备实际应用例。

在一个应用例中，某电子铸件公司由于生产高负荷运转，致使循环冷却水水温持续高于设计值，原本设计的臭氧处理循环冷却水的系统由于高水温使得臭氧半衰期缩短而使得臭氧发生器持续在满负荷状态运转，但仍无法保证臭氧浓度在设定范围内。水处理效果受到了影响。针对此情况，通过简单的安装，将单独臭氧处理循环冷却水的工艺改成了超声波臭氧协同作用处理循环冷却水工艺。该集水池为方形水池，如图4所示，臭氧注入口116′选择在集水池一边的中央，且与集水池壁夹角θ＝30°。超声波发射器120′安装在集水池底部另一边，与臭氧注入口116′相对。

需要注意的时，现场安装要使得超声波作用的范围内最少碰到障碍物，超声波与水槽底部夹角为10°，超声波发射器供电电源线不可盘绕。为了固定超声波作用方向，超声波发射器以支架固定安装。

现场进行超声波和臭氧协同作用后，水中臭氧浓度回复到设定的范围，且臭氧发生量降低80％。

在另一应用例中，由于某新材料化工公司公司生产的某种新产品有少量的挥发性有机物的产生，与外界接触的冷却塔会将空中的挥发性有机物洗脱，从而使少量的有机物进入了循环冷却水系统，从而增加臭氧发生器的发生量。在有机物浓度过高时，会发生臭氧发生量不足，影响水处理效果。因此，在该公司的循环冷却水系统中加装了超声波发射器，安装方式如图1和图2所示，并通过自动控制系统和原臭氧循环冷却水处理系统协同作用。

当该公司进行该新产品生产时，由于水中臭氧浓度低于设定浓度，且臭氧发生器满负荷运转了8小时仍不能使臭氧浓度上升至设定浓度的要求，超声波发射器自动开启，进行超声和臭氧的协同作用，从而保证了循环冷却水处理的效果。当水中有机物浓度下降，臭氧发生器持续40％的发生量工作就可以维持水中臭氧浓度满足设定浓度的要求时，系统自动关闭了超声波发射器。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种改造循环冷却水的臭氧处理设备的方法，用于使用臭氧处理设备的循环冷却水系统，该循环冷却水系统包括冷却塔，冷却塔下设有集水槽，该方法包括：

将臭氧处理设备的臭氧注入管道设于集水槽底部的一侧；

在所述集水槽底部的远离所述臭氧注入管道的另一侧，设置一超声波发射器，且所述超声波发射器的发射口与所述臭氧注入管道相对。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧注入管道位于上述集水槽底部一侧的边缘。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波发射器位于所述集水槽底部另一侧的边缘。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧注入管道前端引出一倾斜的臭氧注入口，该臭氧注入口与集水槽底部中心线之间的夹角为15-75°。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波发射器的发射口相对集水槽底部平面的仰角为5-30°。