CN108862794A - 一种控制循环水品质的闭环系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制循环水品质的闭环系统及控制方法，属于废水处理技术领域。所述控制循环水品质的闭环系统包括循环水补充管路、预脱盐处理设备、生产过程冷却水循环系统、循环水池和回水管路；所述预脱盐处理设备布置在生产过程冷却水循环系统前面，与循环水补充管路连通，用于去除补充水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮、含磷的物质；所述循环水池与生产过程冷却水循环系统连通，用于为生产过程冷却水循环系统提供水源；所述回水管路连接在循环水池的出水口和预脱盐处理设备进水口之间，在回水管路中设置流量控制装置。本发明通过闭环运行方式将循环水的水质控制在恒定区间内，达到了降低生产成本、减少对环境污染的目的。

Description

一种控制循环水品质的闭环系统及方法
技术领域
本发明涉及一种控制循环水品质的闭环系统及方法，属于水资源处理和应用技术领域。
背景技术
在钢铁、石油、化工、制药、造纸等生产企业，冷却水系统是重要的公用工程系统，该系统运行质量直接关系到生产设备的安全和工作的稳定性，目前在国内水资源短缺形势日益严峻情况下，循环冷却水系统的节水问题得到广泛专注。现有技术中，循环冷却水系统通常采用原水作为补充水，对循环水池中因为冷却过程而大量蒸发的水进行补充，由于不断蒸发、不断补充，存在浓缩效应，循环水的盐度必然越来越高，故必须排掉一部分，即一边补水、一边排水。
上述以原水作为循环冷却水系统补充水的方式存在以下缺陷，一是原水中存在钙、镁离子(即水的硬度)，浓缩效应的存在使得循环水硬度提高，而循环水用于带走生产过程产生的热量，在高温环境下，循环水中钙、镁离子会凝固附着在水管内壁，造成结垢，严重时堵塞管路，因此，需要在循环水中投入阻垢剂；二是原水中存在有机质及含氮、含磷的物质，随着浓缩的进行，其浓度较高，为微生物提供了繁殖的条件，循环水中会生长大量藻类、菌类，造成微生物粘泥，对冷却系统造成损害，因此，需要在循环水中投入大量有毒的杀菌剂、灭藻剂；三是原水中存在的三价铁离子、氯离子等，随着浓缩的进行，其浓度升高，对碳钢材质的水管(实际使用中占很大比例)具有严重的锈蚀作用，因此，还需要在循环水中投入缓蚀剂；上述投入的阻垢剂、杀菌剂、灭藻剂、缓蚀剂，随着循环水盐度不断提高不断排放，而这些药剂又需要不断补充，因此不但增加了循环冷却水系统运行的成本，而且在很大程度上对环境造成了污染，同时按照环保指令要求，生产企业还必须再把这些投入的药剂分离出来，由此进一步增大了生产成本。
发明内容
本发明提供一种控制循环水品质的闭环系统及控制方法，旨在通过闭环运行方式将循环水的水质控制在恒定区间内，达到降低生产成本、减少对环境污染的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种控制循环水品质的闭环系统，包括循环水补充管路、预脱盐处理设备、生产过程冷却水循环系统、循环水池和回水管路；所述预脱盐处理设备布置在生产过程冷却水循环系统前面，与循环水补充管路连通，用于去除补充水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮、含磷的物质；所述循环水池与生产过程冷却水循环系统连通，用于为生产过程冷却水循环系统提供水源；所述回水管路连接在循环水池的出水口和预脱盐处理设备进水口之间，在回水管路中设置流量控制装置。
上述控制循环水品质的闭环系统，所述流量控制装置包括电导检测仪、控制器、电磁线圈和流量阀；所述电导检测仪用于实时测量循环水池中水的电导率，其信号输出端与控制器信号输入端连接；所述控制器的信号输出端与电磁线圈连接，通过电磁线圈控制流量阀的开度。
上述控制循环水品质的闭环系统，在所述循环水池上布置用于减少循环水蒸发量的节水装置。
上述控制循环水品质的闭环系统，还设有污水处理设备和废水深度氧化装置；所述污水处理设备用于对生产过程中排放的废水进行处理；所述废水深度氧化装置的进水口与污水处理设备连接，其出水口通过中水回用管路连接预脱盐处理设备进水口，通过废水深度氧化装置实现中水的回用。
一种控制循环水品质的方法，采用上述控制循环水品质的闭环系统，通过闭环运行方式将循环水的水质控制在恒定区间内，并通过预脱盐处理设备将水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除，具体操作步骤如下：
a、根据生产设备运行情况，预先设定循环水的电导率极限值，使循环水的电导率处于恒定区间内；
b、电导检测仪实时测量循环水池中水的电导率,并将测量数据传送给控制器，控制器将测量数据与设定值进行比对、判断，然后向电磁线圈发送动作指令，控制流量阀的开度；
c、部分循环水池中的水经回水管路、循环水补充管路进入预脱盐处理设备，将循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除；
d、经预脱盐处理的水进入生产流程，其中流经生产过程冷却水循环系统的水回流至循环水池中，生产过程中产生的工业废水进入污水处理设备。
上述控制循环水品质的方法，在所述步骤a中，预先设定循环水的电导率在A、B两个值之间，其中A＞B。
上述控制循环水品质的方法，在所述步骤b中，当测量得到的电导率数据＞A时：控制器发出增大流量阀开度指令，在流量阀开度增大后，控制器再根据电导检测仪实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＜(A+B)/2，控制器发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≮(A+B)/2，控制器发出增大流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀开度增大，直到电导率数据＜(A+B)/2，流量阀开度保持稳定；当测量得到的电导率数据＜B时：控制器发出减小流量阀开度指令，在流量阀开度减小后，控制器再根据电导检测仪实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＞(A+B)/2，控制器发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≯(A+B)/2，控制器发出减小流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀开度减小，直到电导率数据＞(A+B)/2，流量阀开度保持稳定。
上述控制循环水品质的方法，在所述步骤c中，预脱盐处理设备经脱盐、蒸发、结晶步骤去除循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质。
上述控制循环水品质的方法，在所述步骤d后，生产过程中产生的工业废水经污水处理设备处理后，再经废水深度氧装置处理，然后经中水回用管路回流至循环水补充管路，经预脱盐处理设备后进入生产过程冷却水循环系统，实现中水的循环利用。
本发明提供一种控制循环水品质的闭环系统及方法，通过控制循环水品质的闭环系统中设置的预脱盐处理设备，在补水之前就先进行水的分离，将循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除，由于补充的水中极少存在钙离子、镁离子、有机质、氮磷肥料，故不需要在循环水池中投入阻垢剂、杀菌剂和灭藻剂；本发明通过控制循环水品质的闭环系统中设置的流量控制装置，对循环水的电导率进行测量，并与设定值进行比对、判断，然后由控制器发出动作指令，控制流量阀的开度，从而控制从循环水池中回水的流量，达到对循环水水质控制的目的。由于采用本发明所述控制循环水品质的闭环系统及方法，不需要排出含盐污水，而且减少了药剂使用量，因此大大降低了生产成本，有效避免了对环境的污染。
附图说明
图1是控制循环水品质的闭环系统示意图；
图2是流量控制装置逻辑框图。
图中各标号清单为：1、循环水补充管路，2、预脱盐处理设备，3、生产过程冷却水循环系统，4、循环水池,5、电导检测仪，6、控制器，7、电磁线圈，8、流量阀，9、污水处理设备，10、废水深度氧化装置，11、回水管路，12、节水装置，13、中水回用管路。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
参看图1，本发明所述控制循环水品质的闭环系统，包括循环水补充管路1、预脱盐处理设备2、生产过程冷却水循环系统3、循环水池4和回水管路11；所述预脱盐处理设备2布置在生产过程冷却水循环系统4前面，与循环水补充管路1连通，用于去除补充水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮、含磷的物质；所述循环水池4与生产过程冷却水循环系统3连通，在循环水池4上布置用于减少循环水蒸发量的节水装置12，循环水池4用于为生产过程冷却水循环系统3提供水源；所述回水管路11连接在循环水池4的出水口和预脱盐处理设备2进水口之间，在回水管路11中设置流量控制装置；所述流量控制装置包括电导检测仪5、控制器6、电磁线圈7和流量阀8；所述电导检测仪5用于实时测量循环水池4中水的电导率，其信号输出端与控制器6的信号输入端连接；所述控制器6的信号输出端与电磁线圈7连接，通过电磁线圈7控制流量阀8的开度。
参看图1，本发明所述控制循环水品质的闭环系统，它还设有污水处理设备9和废水深度氧化装置10；所述污水处理设备9用于对生产过程中排放的废水进行处理；所述废水深度氧化装置10的进水口与污水处理设备9连接，其出水口通过中水回用管路13连接预脱盐处理设备2进水口，通过废水深度氧化装置10实现中水的回用。
参看图1、图2，本发明所述控制循环水品质的方法，采用上述控制循环水品质的闭环系统，通过闭环运行方式将循环水的水质控制在恒定区间内，并通过预脱盐处理设备2将水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除，具体操作步骤如下：
a、根据生产设备运行情况，预先设定循环水的电导率在A、B两个值之间，其中A＞B；
b、电导检测仪5实时测量循环水池4中水的电导率,并将测量数据传送给控制器6，当测量得到的电导率数据＞A时：控制器6发出增大流量阀开度指令，在流量阀8开度增大后，控制器6再根据电导检测仪5实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＜(A+B)/2，控制器6发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≮(A+B)/2，控制器6发出增大流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀8的开度增大，直到电导率数据＜(A+B)/2，流量阀8开度保持稳定；当测量得到的电导率数据＜B时：控制器6发出减小流量阀开度指令，在流量阀8开度减小后，控制器6再根据电导检测仪5实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＞(A+B)/2，控制器发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≯(A+B)/2，控制器发出减小流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀8开度减小，直到电导率数据＞(A+B)/2，流量阀8开度保持稳定；
c、部分循环水池中的水经回水管路11、循环水补充管路1进入预脱盐处理设备2，预脱盐处理设备2经脱盐、蒸发、结晶步骤去除循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质；
d、经预脱盐处理的水进入生产流程，其中流经生产过程冷却水循环系统3的水回流至循环水池4中，生产过程中产生的工业废水进入污水处理设备9,经污水处理设备9处理后，再经废水深度氧装置10处理，然后经中水回用管路13回流至循环水补充管路1，经预脱盐处理设备2后进入生产过程冷却水循环系统3，实现中水的循环利用。
参看图1、图2，本发明提供了一种控制循环水品质的闭环系统，它设置了预脱盐处理设备2，在补水之前就先进行水的分离，将循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除，由于补充的水中极少存在钙离子、镁离子、有机质、氮磷肥料，故不需要在循环水池4中投入阻垢剂、杀菌剂和灭藻剂；本发明还提供了一种控制循环水品质的方法，其设计原理是：由于水的电导率与盐度呈现正相关，因此可通过对水的电导率控制实现控制盐度的目的，首先通过电导检测仪5来测量水的电导率数据，并将测量结果输入到控制器6中，控制器6将测量结果与设定值进行比对、判断，然后通过电磁线圈7控制流量阀8的开度，对回水管路11中流量的控制，将电导率控制在设定的A、B两个值之间，例如设定A＝1.2uS/cm，B＝1.0uS/cm，采用上述控制循环水品质的方法既可将循环水的电导率控制在1.0uS/cm至1.2uS/cm之间，从而水的盐度也恒定在与之对应的范围。

Claims (9)

1.一种控制循环水品质的闭环系统，其特征是，它包括循环水补充管路(1)、预脱盐处理设备(2)、生产过程冷却水循环系统(3)、循环水池(4)和回水管路(11)；所述预脱盐处理设备(2)布置在生产过程冷却水循环系统(4)前面，与循环水补充管路(1)连通，用于去除补充水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮、含磷的物质；所述循环水池(4)与生产过程冷却水循环系统(3)连通，用于为生产过程冷却水循环系统(3)提供水源；所述回水管路(11)连接在循环水池(4)的出水口和预脱盐处理设备(2)进水口之间，在回水管路(11)中设置流量控制装置。
2.根据权利要求1所述的控制循环水品质的闭环系统，其特征是，所述流量控制装置包括电导检测仪(5)、控制器(6)、电磁线圈(7)和流量阀(8)；所述电导检测仪(5)用于实时测量循环水池(4)中水的电导率，其信号输出端与控制器(6)的信号输入端连接；所述控制器(6)的信号输出端与电磁线圈(7)连接，通过电磁线圈(7)控制流量阀(8)的开度。
3.根据权利要求1或2所述的控制循环水品质的闭环系统，其特征是，在所述循环水池(4)上布置用于减少循环水蒸发量的节水装置(12)。
4.根据权利要求3所述的控制循环水品质的闭环系统，其特征是，它还设有污水处理设备(9)和废水深度氧化装置(10)；所述污水处理设备(9)用于对生产过程中排放的废水进行处理；所述废水深度氧化装置(10)的进水口与污水处理设备(9)连接，其出水口通过中水回用管路(13)连接预脱盐处理设备(2)进水口，通过废水深度氧化装置(10)实现中水的回用。
5.一种控制循环水品质的方法，其特征是，采用权利要求1至4中任一项所述的控制循环水品质的闭环系统，通过闭环运行方式将循环水的水质控制在恒定区间内，并通过预脱盐处理设备(2)将水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除，具体操作步骤如下：
a、根据生产设备运行情况，预先设定循环水的电导率极限值，使循环水的电导率处于恒定区间内；
b、电导检测仪(5)实时测量循环水池(4)中水的电导率,并将测量数据传送给控制器(6)，控制器(6)将测量数据与设定值进行比对、判断，然后向电磁线圈(7)发送动作指令，控制流量阀(8)的开度；
c、部分循环水池中的水经回水管路(11)、循环水补充管路(1)进入预脱盐处理设备(2)，将循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质全部去除；
d、经预脱盐处理的水进入生产流程，其中流经生产过程冷却水循环系统(3)的水回流至循环水池(4)中，生产过程中产生的工业废水进入污水处理设备(9)。
6.根据权利要求5所述的控制循环水品质的方法，其特征是，上述控制循环水品质的方法，在所述步骤a中，预先设定循环水的电导率在A、B两个值之间，其中A＞B。
7.根据权利要求6所述的控制循环水品质的方法，其特征是，在所述步骤b中，当测量得到的电导率数据＞A时：控制器(6)发出增大流量阀开度指令，在流量阀(8)开度增大后，控制器(6)再根据电导检测仪(5)实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＜(A+B)/2，控制器(6)发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≮(A+B)/2，控制器发出增大流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀(8)的开度增大，直到电导率数据＜(A+B)/2，流量阀(8)开度保持稳定；当测量得到的电导率数据＜B时：控制器(6)发出减小流量阀开度指令，在流量阀(8)开度减小后，控制器(6)再根据电导检测仪(5)实时测量的数据进行判断，如果电导率数据＞(A+B)/2，控制器发出保持流量阀开度指令，如果电导率数据≯(A+B)/2，控制器发出减小流量阀开度指令，延时一定时间后，流量阀(8)开度减小，直到电导率数据＞(A+B)/2，流量阀(8)开度保持稳定。
8.根据权利要求7所述的控制循环水品质的方法，其特征是，在所述步骤c中，预脱盐处理设备(2)经脱盐、蒸发、结晶步骤去除循环水中的钙离子、镁离子、有机质及含氮和磷的物质。
9.根据权利要求8所述的控制循环水品质的方法，其特征是，在所述步骤d中，生产过程中产生的工业废水经污水处理设备(9)处理后，再经废水深度氧装置(10)处理，然后经中水回用管路(13)回流至循环水补充管路(1)，经预脱盐处理设备(2)后进入生产过程冷却水循环系统(3)，实现中水的循环利用。
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