CN109133451A - 一种工业循环冷却水零排放工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种工业循环冷却水零排放工艺，包括以下步骤：(1)预处理工序，采用型砂过滤器对循环过滤水进行预处理；(2)电处理工序，采用电化学法对步骤(1)处理后的水进行处理；(3)光催化处理工序，基于步骤(2)后，采用光催化材料固载、光源浸入水体的方式处理水体，如此，在不引入杂质离子、不改变水体的前提下，利用型砂过滤器去除悬浮物、沙砾，将成垢离子以结晶沉淀的形式沉积在电吸附循环水处理装置的负电极上，再以软垢的形式从水体中取出，同时电处理工序、光催化处理工序产生的线态氧可以清除老垢、杀菌灭藻、催生防腐膜。
Description
技术领域：
本发明涉及循环水处理技术领域，具体地，涉及一种工业循环冷却水零排放工艺。
背景技术：
我国是一个水资源非常匮乏的国家，随着经济的发展，水资源短缺问题逐渐凸显。在工业用水中冷却水占70％～80％，节约冷却水是工业节水的关键，循环用水则是节约冷却水的最有效措施。但是循环冷却水运行过程中会不可避免的出现水垢、污垢、菌藻、腐蚀等问题，对换热设备造成损害，甚至影响换热效率。为节能、节水，一般是采用投加药剂(阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂等)的方式使水体更稳定，控制腐蚀、结垢和菌藻。
一般循环水中不加药剂，浓缩倍数达到2倍左右，就必须排出浓水，加入新鲜水进行稀释；加入阻垢缓蚀剂，则可以达到3-5倍，甚至5-8倍。磷系水处理药剂的使用给工业排放水带来了大量的含磷化合物，引起水体富营养化发展，循环水排水必然不能按照清净下水进行排放。因此，在不添加任何化学药剂的情况下，提高循环水的浓缩倍数，同时解决结垢、腐蚀问题，大大提高节水效率，具有重大经济和社会效益。
发明内容：
本发明克服现有技术的缺陷，提供一种工业循环冷却水零排放工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案实现：一种工业循环冷却水零排放工艺，包括以下步骤：
(1)预处理工序，采用型砂过滤器对循环过滤水进行预处理；
(2)电处理工序，采用电化学法对步骤(1)处理后的水进行处理；
(3)光催化处理工序，基于步骤(2)后，采用光催化材料固载、光源浸入水体的方式处理水体。
优选的，所述步骤(1)中，采用粒度为1～2mm的精制石英砂使得出水浊度在5NTU以内。
优选的，所述步骤(2)中的电处理工序是经由电吸附循环水处理装置处理的，所述电吸附循环水处理装置，包括循环水处理箱，所述循环水处理箱的两端分别间隔布置有通电的正电极与负电极，且各所述正电极与各负电极交错排列，正电极、负电极与循环水处理箱围合形成水流通道，所述循环水处理箱的一侧设有进水口，循环水处理箱的另一侧设有出水口，循环水经由进水口进入所述水流通道并从出水口流出。
优选的，各所述正电极、负电极分别经由绝缘丝杆固联在循环水处理箱上；各所述正电极、负电极之间还设有绝缘密封垫；所述绝缘丝杆的两端分别伸出循环水处理箱，并经由绝缘螺母与所述循环水处理箱固联；还包括用于给正电极、负电极通低压直流电的控制柜，所述控制柜经由导线分别与正电极、负电极电连接。
优选的，所述步骤(3)中是将可见光响应光催化材料负载在20ppi的陶瓷发泡体上。
优选的，所述步骤(3)的光源为365nm的紫灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请提供的一种工业循环水零排放工艺，是在不引入杂质离子、不改变水体的前提下，利用型砂过滤器去除悬浮物、沙砾，将成垢离子(主要是钙、镁离子)以结晶沉淀的形式沉积在电吸附循环水处理装置的负电极上，再以软垢的形式从水体中取出，同时电处理工序、光催化处理工序产生的线态氧可以清除老垢、杀菌灭藻、催生防腐膜。
附图说明：
图1为本发明实际运用流程图；
图2为为本发明的电吸附循环水处理装置；
图中：1～循环水处理箱；2～正电极；3～负电极；4～水流通道；5～进水口；6～出水口；7～绝缘丝杆；8～绝缘密封垫；9～绝缘螺母；10～控制柜；20～型砂过滤器；21～电吸附循环水处理装置；22～光催化模块；23～冷水箱；24～泵；25～流量计；26～换热部分；27～热水箱。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：
一种工业循环冷却水零排放工艺，包括以下步骤：
(1)预处理工序，采用型砂过滤器对循环过滤水进行预处理；
(2)电处理工序，采用电化学法对步骤(1)处理后的水进行处理；
(3)光催化处理工序，基于步骤(2)后，采用光催化材料固载、光源浸入水体的方式处理水体。
步骤(1)中，采用粒度为1～2mm的精制石英砂使得出水浊度在5NTU以内。
本申请提供的一种工业循环水零排放工艺，是在不引入杂质离子、不改变水体的前提下，利用型砂过滤器去除悬浮物、沙砾，将成垢离子(主要是钙、镁离子)以结晶沉淀的形式沉积在电吸附循环水处理装置的负电极上，再以软垢的形式从水体中取出，同时电处理工序、光催化处理工序产生的线态氧可以清除老垢、杀菌灭藻、催生防腐膜。
如图2所示，一种电吸附循环水处理装置用于电处理工序，包括循环水处理箱1，循环水处理箱1的两端分别间隔布置有通电的正电极2与负电极3，且各正电极2与各负电极3交错排列，正电极2、负电极3与循环水处理箱1围合形成水流通道4，循环水处理箱1的一侧设有进水口5，循环水处理箱1的另一侧设有出水口6，循环水经由进水口5进入所述水流通道4并从出水口6流出。
本发明提供的一种电吸附循环水装置，是通过正电极2、负电极3之间形成电场，循环水在通过经由正电极2、负电极3与循环水处理箱1之间的水流通道4时，水中离子或者带电粒子将分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸引，存储在电极表面所形成的双垫层中，随着离子或者带电粒子在电极表面富集浓缩，使得水流通道内的循环水中的溶解盐类，胶体颗粒及其它带电物质的浓度大大降低，从而实现液体的净化脱盐。
如图2所示，各正电极2、负电极3分别经由绝缘丝杆7固联在循环水处理箱1上，各正电极2、负电极3之间还设有绝缘密封垫8，绝缘丝杆7的两端分别伸出循环水处理箱1，并经由绝缘螺母9与循环水处理箱1固联，还包括用于给正电极2、负电极3通低压直流电的控制柜10，控制柜10经由导线分别与正电极2、负电极3电连接。
实施例2：
本实施例内容与实施例1的内容基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：
本申请还提供一种用于电吸附循环水处理装置的正电极、负电极的电极片：
一种电极片，包括活性物质75kg、造孔剂2kg、导电剂2.5kg、粘接剂1.5kg、溶剂50kg；
并经由以下步骤制备所述电极片：
(1)制备活性物质；
(2)将步骤(1)中的活性物质分别与造孔剂、导电剂、粘接剂以及溶剂混合，并制备形成浆料A、浆料B；
(3)所述步骤(2)中的浆料A、B涂覆在集流体上，在50～55℃、65～75℃、80～85℃、75～80℃下干燥处理，辊压，分切，得到所述电极片。
本实施例中，所述造孔剂为聚苯乙烯球，所述造孔剂的粒径≤2.0um，所述导电剂为乙炔黑，所述溶剂为无水乙醇。
本实施例中，所述活性物质经由以下步骤制备：
(1)将质量比2：1石墨烯和碳纳米管投入到乙醇中，并通过超声初步粉碎处理后，在常温下混合搅拌4～6分钟，然后在惰性气体保护的环境下以2～4℃/min的速度升温至40～60℃，再保温4～6h，然后自然冷却至室温，得到混合溶液；
所述石墨烯为多层石墨烯，所述多层石墨烯的内部呈三维立体导电网络结构，所述碳纳米管插嵌在该三维立体导电网络内，多层石墨烯和碳纳米管作用后形成的颗粒粒径为700nm～22um；
(2)将步骤(1)制备的混合溶液加入雾化器中进行喷雾干燥处理，该过程中是在保护气体作用下吹入气态碳源，使所述气态碳源在改性中间体表面裂解形成无定形碳，该无定型碳包覆在石墨烯和碳纳米管的表面并形成均匀的包覆层；
(3)将步骤(2)中得到的粉末颗粒在真空烘干，在250～350℃和保护气体作用下煅烧3～4小时，得到活性物质。
所述步骤(2)中是将及混合溶液投入到雾化器中，并在氮气保护的状态下升温至500～700℃进行退火处理，然后由保护气体载入24～26％的气态碳源，气体流速50～1000ml/min，同时开启雾化器，保护气体将雾化器中雾化的细小成分带到高温炉中，保温1～12小时，使所述气态碳源在改性中间体表面裂解形成无定形碳，该无定型碳包覆在石墨烯与碳纳米管的表面并形成均匀的包覆层，其厚度为0.3nm～30nm。
本申请中，在制备活性物质时，所述包覆层为均匀致密的无定型碳，该无定型碳包覆在石墨烯与碳纳米管的表面并形成均匀的包覆层，其厚度为0.3nm～30nm，这使其除了具备传统包覆层的优点外，纳米量级厚度的超薄包覆层还有利于降低离子、电子在包覆层中的迁移路径，进一步提高材料的倍率性能，使其具有良好传导特性。
本申请中，在制备活性物质时，利用石墨烯和碳纳米管的高电导率，所述石墨烯为多层石墨烯，多层石墨烯的内部呈三维立体导电网络结构，进而提升电子在包覆层中的迁移速度，碳纳米管插嵌在该三维立体导电网络内，多层石墨烯和碳纳米管作用后形成的颗粒粒径为700nm～22um，该过程是在常温下混合搅拌4～6分钟，然后在惰性气体保护的环境下以2～4℃/min的速度升温至40～60℃，再保温4～6h，然后自然冷却至室温，得到混合溶液，这样能够进一步排走多层石墨烯和纳米碳管之间的微小气泡，形成稳定的结合层，有利于更好的发挥石墨烯和碳纳米管的导电特性。
实施例3：
本实施例内容和实施例2内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：包括活性物质70kg、造孔剂1kg、导电剂2kg、粘接剂1kg、溶剂40kg。
实施例4：
本实施例内容和实施例1内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：包括活性物质80kg、造孔剂3kg、导电剂3kg、粘接剂2kg、溶剂60kg。
对比例1：
本对比例采用申请号CN201210380360.X制备形成的电极极片进行测试。
电池性能测试
在同样的压实密度的条件下，通过使用压汞仪测量电极的孔隙率，并对实施例2至实施例4以及对比1中制备的电极片进行循环使用结果如下表1：
表1
实施例5
本实施例是结合附图1具体参数本发明的实际应用：
如图1所示：
1、本发明的工业循环冷却水零排放工艺具体运用于对循环水的冷却，包括循环冷却部分和热水部分，循环冷却部分包括依次经由管路连通的冷水箱23、泵24、型砂过滤器20、电吸附循环水处理装置21和光催化模块22，热水部分包括依次经由管路连通的热水箱27、泵24，热水部分经由换热部分26与循环冷却部分进行热交换。
2、具体地。型砂过滤器20采用粒度为1-2mm的精制石英砂使得出水浊度在5NTU以内；电吸附循环水处理装置21的控制柜10提供的为直流电源，电压为0～30V连续可调，电流为0～30A连续可调。光催化模块22将可见光响应光催化材料负载在20ppi的陶瓷发泡体上，光源为365nm的紫灯。
实验测试：
取某化工厂的循环冷却水作为实验水样，采用本申请提供的一种工业循环冷却水零排放工艺对实验水样进行处理，处理周期为2个循环周期；4个循环周期；6个循环周期和10个循环周期。
采用相同的实验水样，但不使用本申请提供的一种工业循环冷却水零排放工艺，作为对照组，实验过程中，控制冷水箱出水温度为23℃，热水箱出水温度为70℃，实验结果如表1所示：
表1
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理工序，采用型砂过滤器对循环过滤水进行预处理；
(2)电处理工序，采用电化学法对步骤(1)处理后的水进行处理；
(3)光催化处理工序，基于步骤(2)后，采用光催化材料固载、光源浸入水体的方式处理水体。
2.根据权利要求1所述的工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，采用粒度为1～2mm的精制石英砂使得出水浊度在5NTU以内。
3.根据权利要求1所述的工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的电处理工序是经由电吸附循环水处理装置处理的，所述电吸附循环水处理装置，包括循环水处理箱，所述循环水处理箱的两端分别间隔布置有通电的正电极与负电极，且各所述正电极与各负电极交错排列，正电极、负电极与循环水处理箱围合形成水流通道，所述循环水处理箱的一侧设有进水口，循环水处理箱的另一侧设有出水口，循环水经由进水口进入所述水流通道并从出水口流出。
4.根据权利要求3所述的工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：各所述正电极、负电极分别经由绝缘丝杆固联在循环水处理箱上；各所述正电极、负电极之间还设有绝缘密封垫；所述绝缘丝杆的两端分别伸出循环水处理箱，并经由绝缘螺母与所述循环水处理箱固联；还包括用于给正电极、负电极通低压直流电的控制柜，所述控制柜经由导线分别与正电极、负电极电连接。
5.根据权利要求1所述的工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：所述步骤(3)中是将可见光响应光催化材料负载在20ppi的陶瓷发泡体上。
6.根据权利要求1所述的工业循环冷却水零排放工艺，其特征在于：所述步骤(3)的光源为365nm的紫灯。
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