CN109987815A - 一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统和方法，所述系统包括吸泥机、预处理器、泥水分离筛、淤泥脱水机、除垢、杀微生物装置、旋流过滤防垢装置和除离子装置；吸泥机用于吸收池底淤泥；预处理器用于处理淤泥中的间隙水、吸附水和结合水；泥水分离筛用于对泥水进行分离；淤泥脱水机用于脱水处理；除垢、杀微生物装置用于处理水体中的成垢物质及杀灭微生物；旋流过滤防垢装置用于处理水体中的浊度，澄清循环水和防垢；除离子装置用于清除水体中的阴阳离子。本发明工作稳定、操作简单、不影响生产、运行成本低、运行稳定，对持续保持换热系统的工作效率及节水和环保等方面具有重大意义。

Description

一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统和方法

技术领域

本发明涉及一种循环水池清理系统和方法，具体涉及一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统和方法。

背景技术

循环冷却水系统是一种以水作为冷却介质并循环使用的一种冷却运行系统，是石油化工、电力等大多数行业必备的辅助系统。绝大多数的循环冷却水系统都是开式循环系统，循环冷却水系统主要有冷却塔、水池、管线及循环水泵等部件组成。对于开式循环系统，原理是利用与水与空气对流接触蒸发方式，降低循环水温度；循环水在空气的接触过程中，空气中悬浮物、灰尘、微量油份、微生物等逐步进入循环水系统，菌藻类的繁殖、滋生、新陈代谢产生的分泌物及微生物残骸的沉积不断的增加增大循环水的浊度。另外，大量的微生物在新陈代谢中分泌出的黏液与循环水中的悬浮物、有机物及少量的盐类粘合，使无附着力的物质粘附、节流、沉积形成生物污垢并逐步增大，一部分沉积在换热管内部，一部分沉积在水池的底部。

循环冷却水系统在长期的运行过程中，会有金属腐蚀问题的发生，并形成腐蚀产物、泥渣沉积物，一部分沉积在换热器内部，一部分被循环水带入循环水池。

在循环冷却水中难溶盐的离子积超过其溶解度积，溶液达到过饱和状态，促使溶液中产生晶核，然后晶核长大成为晶体，由晶体再生长为晶粒，这些微小的晶粒在溶液中由于布朗运动不断的相互接触、碰撞、长大，一部分在溶液中漂流，最后到水池里沉积，另一部分和换热壁结合形成水垢。

另外，循环冷却水系统在运行过程冷却水会有有蒸发损失和飘散损失，为保持循环水量不变，需要向补充新鲜水。新鲜水是来自地表水、地下水或者是中水，一些泥沙及粘泥等杂物带入循环水系统。其中大部分泥沙及粘泥不断沉积在凉水塔水池底部，一小部分泥沙及粘泥被循环水带入管道和换热器里面沉积下来。

上述多种原因都会不断的增加水池中的沉积物，这种沉积物由上述的多种物质组成，成分非常复杂，一般统称为淤泥。随着水池中淤泥的增多，使水池有效容积变小，造成水池原有的净化能力减弱或丧失，再加上淤泥是一种非常松软的状态，导致循环水的浊度升高，使循环水带着泥沙、粘泥等进入换热器，又会加剧附着在换热表面上的机会，从而打破了原来换热面上结垢过程中附着和剥离过程的动态平衡，在原来结垢的基础上形成恶性循环，加快了结垢过程的附着速度，在换热器的换热面上迅速积累增厚，导致换热效率下降，轻者增大能耗，重者危及设备安全运行，造成停产检修。

为了避免循环水里的泥沙、粘泥影响换热器的换热效率和影响凉水塔及水池正常运行，常规的方法是只有在全厂停产停机大检修期间，再对循环水池里的淤泥进行彻底清理。其清理的方法是先把水池里的水放掉，再用人工或机械的方法把池底的淤泥清理出来，或者把淤泥排放到另外一个地方，这种方法不但浪费水资源，而且会产生严重的二次污染问题，而且浪费大量的人力物力。这种方法只能在固定的间隔时间内进行，在设备的正常运行期间还会不断的产生新淤泥的沉积，到达一定程度还会循环水的浊度升高，并在换热管内形成沉积和结垢，持续影响循环水系统的冷却效率。

石油化工、电力等行业循环水系统的保有水量都比较大，一般在几千立方米到几万立方米，而且池底淤泥除了体量大之外，其成分也比较复杂，而且水和泥之间的关系和普通的污泥类似，即除了自由水和间隙水之外还有淤泥内部水（吸附水、结合水）等，还含有大量的微生物、重金属、无机盐、有机物等，因此石油化工、电力等行业循环水池的污垢净化和池底淤泥清理的处理的难度更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统和方法，在循环水系统正常运行的情况，在短时间内在线快速将水池里淤泥清理出来，并对淤泥进行无害化预处理、脱水处理后排出循环水系统，同时把高浊度的循环水进行过滤澄清，并进行杀菌灭藻、除垢除锈等操作后，再返回到循环水池里，降低循环水浊度，提高循环水品质，减少或杜绝排污、降低循环水补水量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，包括吸泥机、预处理器、泥水分离筛、淤泥脱水机、除垢、杀微生物装置、旋流过滤防垢装置和除离子装置；

所述吸泥机用于吸收池底淤泥；

所述预处理器用于处理所述淤泥中的间隙水、吸附水和结合水，减轻和加快后面工序中泥和水分离负荷和速度，同时兼顾杀菌灭藻功能；

所述泥水分离筛用于对泥水进行分离；

所述淤泥脱水机用于将分离处理的淤泥进行脱水处理；

所述除垢、杀微生物装置用于处理水体中的成垢物质及杀灭微生物，同时去除一部分重金属和氯离子；

所述旋流过滤防垢装置用于处理水体中的浊度，进一步澄清循环水和防垢；

所述除离子装置用于清除水体中的阴阳离子。

优选的，上述吸泥机包括吸泥泵、吸泥盘、管道及移动和定位系统，所述吸泥泵安装在水池的外面，移动和定位系统控制吸泥盘在池底移动吸收淤泥并通过管道运输至预处理器。

优选的，上述吸泥机包括吸泥泵、吸泥盘、管道、浮漂及移动和定位系统，所述浮漂上安装吸泥泵、管道及移动和定位系统，所述移动和定位系统用于对循环水池的架构和面积数据进行计算，确定浮漂的移动距离和其拖带的吸泥盘的移动距离，能够确保浮漂在水面上移动，在水下拖带的吸泥盘能够移动到池底的任何位置，所述移动和定位系统同时用于记录吸泥盘行走路线。

优选的，上述预处理器为电渗透预处理设备、变频静电预处理设备或超声预处理设备中任意一种或任意组合。

优选的，上述泥水分离筛包括泥水分离筛入口管、泥水分离筛出口、旋流片、旋转滤桶、反冲洗装置、集水箱、泥出口、水出口和旋转装置；

所述泥水分离筛入口管用于导流并承担支撑旋转滤桶；

所述在泥水分离筛入口管的下端设置有泥水分离筛出口，用于保证足够的通量；

所述泥水分离筛入口管上设置有旋流片和旋转滤桶；所述旋流片设置在泥水分离筛入口管和旋转滤桶中间，并彼此紧密连接；

所述泥水分离筛入口管下端设置有动力旋转装置；

所述旋转滤桶外设有反冲洗装置；反冲洗装置由高压风机和风力气刀装置组成，风力气刀和旋转滤筒沿着轴线方向平行布置，风力气刀的出气口对着旋转滤筒，在高压风机的驱动下，风力气刀出口输出高速气流，对旋转滤网内部的堵塞物进行反冲击，致使堵塞物脱落，到达滤网清洗再生的目的，实现滤网在过滤过程中始终保持较高的过滤效果。根据旋转滤网的大小和清除堵塞物的难易程度等特点，可以设置多个风力气刀。

过滤时，旋转装置带动泥水分离筛入口管旋转，旋流片和旋转滤桶同步旋转，从泥水分离筛入口管进入的泥水从泥水分离筛出口排到旋转滤桶的底部，泥水分离，没有及时分离的泥水跟着旋转，增大过滤面积，在旋转过程中泥水翻滚，使含水量大的淤泥接触过滤网进行过滤；随着不停的旋转，泥水随着旋流片向上移动并持续的被过滤，直到通过最上端的泥出口进入淤泥脱水机；过滤出的水汇集到集水箱，通过集水箱下面设置的水出口流进除垢、杀微生物装置里面进行下一阶段的处理。

优选的，上述淤泥脱水机为螺旋挤压机，所述淤泥脱水机处理后的干泥由干泥贮存或外运设备处理，产生的废水输送到泥水分离筛设备的泥水分离筛入口管，进行过滤处理。

优选的，上述除垢、杀微生物装置包括进水管、出水管、浮渣输出管、沉渣输出管、吸垢网、电絮凝极板、大罐、吸垢电源和电絮凝电源；

所述泥水分离筛过滤的泥水经所述进水管进入大罐的下部，在大罐外筒里面设置有电絮凝极板和吸垢网；

所述电絮凝极板的极板两侧施加的电絮凝电源，经电絮凝极板和电絮凝电源处理的污染物，上浮部分成为浮渣，从浮渣输出管排出，进入泥水分离筛入口管；下沉部分成为沉积物，通过沉渣输出管进入泥水分离筛入口管，中间水体为清澈水；

所述吸垢电源控制吸垢网，采用正极和负极电源极性换向的方法，使吸附的水垢自行脱落，并落到大罐的最底部，和电絮凝形成的沉积物一同经过沉渣输出管排出大罐，进入泥水分离筛入口管；

在大罐中处理后的循环水进入出水管，所述出水管的进水口设置在水面下方和吸垢网上方，出水管的出水口和旋流过滤防垢装置的进水口连接。

优选的，上述旋流过滤防垢装置包括循环水入口、循环水室、过滤网管、旋流管、上管板、电子防垢器、下管板、循环水室清洗管、循环水室排污管、循环水出口、循环水浓水箱和出口、罐体和防垢器电源；

所述罐体的最上边设置有循环水出口，所述罐体的最下边设置有循环水浓水箱和出口，所述罐体的上中部设置有上管板和下管板，所述上下管板之间形成的空腔为循环水室，所述循环水室的中部位置设置有循环水入口；所述循环水室里设置有循环水室清洗管；所述下管板上设置有4个循环水室排污管，每个排污管上均设置有阀门；在上管板和下管板上开有若干个对应的孔，每一个孔上都安装旋流管，所述旋流管和上下管板之间为密封设置；旋流管的入口设置在循环水室部位，净水出口在上面，浓水出口在下面；在旋流管内设置有过滤网管，在过滤网管内部设有电子防垢器，防垢器电源给每个电子防垢器供电，确保在过滤工作过程中过滤网不结垢；

所述旋流过滤防垢装置的罐体内安装若干旋流管，形成多个旋流管并联旋流分离和过滤分离，从而保证分离精度和分离数量。

优选的，上述除离子装置采用双极膜电渗析处理技术，所述电渗析的操作模式采用恒流、恒压或脉冲式电流，所述除离子装置处理后的清水直接进入循环水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。

一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理方法，包括：

吸泥机将水池里的淤泥吸出进入预处理器；

预处理器对淤泥的间隙水、吸附水和结合水进行处理，使这三种水和泥分离，同时使微小的泥颗粒聚合，进入泥水分离筛中进一步泥水分离处理；

所述泥水分离筛处理后的泥水混合物进入旋转滤桶的底部，泥水随旋转滤桶翻滚，过滤出的水进入集水箱，泥水随旋流片向泥出口滚动和过滤；

泥水分离筛过滤后的泥进入到淤泥脱水机进行脱水，脱水得到的干泥由干泥贮存或外运设备处理；产生的废水输送到泥水分离筛入口管重新过滤处理；

从泥水分离筛的水出口出来的水进入到除垢、杀微生物装置的进水管，进行电吸附、电气浮、电絮凝一系列的杀菌、灭藻、除垢、除色、聚合、絮凝沉淀处理，沉渣经沉渣输出管排出进入到泥水分离筛入口管进行重新过滤处理；浮渣经浮渣输出管排出，进入泥水分离筛入口管进行重新过滤处理；

除垢、杀微生物装置处理后的循环水经过出水管输送到旋流过滤防垢装置的循环水入口，进行旋流分离和过滤分离，使循环水进一步澄清，同时进行防垢处理；

所述旋流过滤防垢装置产生的浓缩水从循环水浓水箱和出口排出输送到泥水分离筛入口管进行重新过滤处理；所述旋流过滤防垢装置处理后的水从循环水出口输送到除离子装置进行除阴阳离子；

所述除离子装置处理后的清水直接进入循环水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。

本发明具有如下优点：

1.快速对循环水系统的全部水进行澄清处理，还进行全面的杀菌、灭藻、除垢、除色、聚合、絮凝沉淀、澄清等处理。

2.本发明系统的多个装置均采用标准化和模块化设计，快速组装设计，性价比高，适合于大规模生产和应用。

3.本发明装置的各个易堵塞的部件，都进行了防堵和反冲洗的设计和设置，能够保持长期稳定运行。

4.根据现场实际的具体情况和要求，本发明中的多个装置可以灵活组合应用，也可以单独应用。

附图说明

图1为本发明一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统框图；

图2为本发明实施例中泥水分离筛结构图；

图3为本发明实施例中除垢、杀微生物装置结构图；

图4为本发明实施例中旋流过滤防垢装置结构图。

图1中，1吸泥机、2预处理器、3泥水分离筛、4淤泥脱水机、5除垢、杀微生物装置、6旋流过滤防垢装置、7除离子装置、8干泥贮存或外运设备；

图2中，泥水分离筛入口管31、泥水分离筛出口32、旋流片33、旋转滤桶34、反冲洗装置35、集水箱36、泥出口37、水出口38、旋转装置39；

图3中，进水管51、出水管52、浮渣输出管53、沉渣输出管54、吸垢网55、电絮凝极板56、大罐57、吸垢电源58、电絮凝电源59；

图4中，循环水入口61、循环水室62、过滤网管63、旋流管64、上管板65、电子防垢器66、下管板67、循环水室清洗管68、循环水室排污管69、循环水出口610、循环水浓水箱和出口611、罐体612、防垢器电源613。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，包括吸泥机1、预处理器2、泥水分离筛3、淤泥脱水机4、除垢、杀微生物装置5、旋流过滤防垢装置6和除离子装置7；

所述吸泥机1用于吸收池底淤泥；

实施例中，所述吸泥机1包括吸泥泵、吸泥盘、管道、浮漂和移动和定位系统。

其中关键部件是吸泥盘，它不但能够把软泥吸出来，而且还可以破碎并吸出较硬的已经结疤的硬泥，同时在池底还可以自行移动和准确定位，以便以不重复的路径高效均匀的吸收池底的淤泥，避免有的地方吸不到，有的地方反复吸。

浮漂也要具有自行移动和定位功能，因为是在线全自动清理淤泥，必须实现无人值守功能。事先对循环水池的架构和面积数据进行计算，确定浮漂的移动距离和拖带的吸泥盘的移动距离，能够确保浮漂在水面上移动，在水下拖带的吸泥盘能够移动到池底的任何位置。

在浮漂上安装吸泥泵、管道及移动和定位系统，移动和定位系统可以记录吸泥盘行走路线，可以清晰的观察对池底淤泥的清理进程。

对于较小的循环水池，可以不用浮漂，将吸泥泵安装在水池的外面，只有吸泥盘在池底移动吸收淤泥就可以完成作业。

所述预处理器2用于处理淤泥中的间隙水、吸附水和结合水，减轻和加快后面工序中泥和水分离负荷和速度，同时兼顾杀菌灭藻功能；

实施例中，所述预处理器2主要是用来处理淤泥中的间隙水、吸附水和结合水，减轻和加快后面工序中泥和水分离负荷和速度，同时兼顾一定的杀菌灭藻功能。因为是在线处理，必须做到单位时间内处理量大才能满足现场要求。

根据水分存在的形式，一般将污泥中的水分大致分为 4 类：

1.自由水，被大小污泥颗粒包围着的游离水，并不与污泥固体颗粒直接结合，作用力弱，因而很容易分离。自由水一般占污泥总含水量的 70%左右，是污泥浓缩的主要对象。

2.间隙水，存在于污泥固体颗粒接触表面之间、固体颗粒自身裂缝中的毛细管结合水，占污泥总含水量 20%左右。由于毛细现象形成的间隙水受到液体凝聚力和液体表面张力作用，要分离出这部分水分需要有较高的机械作用和能量，可以用与液体表面张力相反的作用力，例如离心力、负压抽真空、电渗力或热渗力等。

3.吸附水，污泥常处于胶体状态，胶体颗粒很小，比表面积大，所以表面张力作用的吸附水分较多。普通的浓缩脱水方法去除吸附水比较困难，通常用混凝电解质使胶体颗粒的电荷中和，颗粒凝聚，比表面减小，表面张力降低，吸附水随之从颗粒上脱离。

4.结合水，一部分污水被包裹在微生物的细胞膜中形成内部结合水，必须破坏细胞膜才能去除。机械方法对结合水的去除不起作用，可利用微生物自身好氧/厌氧堆肥等生化作用分解细胞，或采用其他方法破坏细胞膜，使内部水变成外部液体从而进行去除。

根据现场淤泥的具体特点，采用的预处理器2的结构形式和技术原理是不同的，在本发明实施例中推荐采用以下三种预处理技术：

1.电渗透预处理设备，该设备主要由电源、电场电极、容器和管道、控制系统等组成。本发明中采用直流偏置变频电源供电，电场电极采用电催化不溶解技术，确保设备长期稳定高效运行。该工艺能够快速破坏污泥颗粒表面的双电层，驱离污泥颗粒表面的水分。该工艺可除掉80%以上的吸附水和一部分结合水，配合挤压机能够将污泥脱水至含水率为65%~75%，污泥重量会减少过半。另外，细菌菌体在电场力的作用下会破碎，释放出更多的水分。为了延长电渗透预处理设备对本处理淤泥的作用时间和节省占地空间，本发明中的电渗透预处理设备采用管道式在管道中安装电渗透设备和罐体式两种结合的安装方式。

2.变频静电预处理设备，该设备主要由电源、静电电极、容器和管道、控制系统等组成。本发明中采用高压变频脉冲电源供电，静电电极采用耐高频电晕的绝缘技术，确保设备长期稳定高效运行。在交变静电场作用下,电极板所带电荷极性不断发生变化,使污泥颗粒表面的电荷方向也随静电场的变化而不断改变, 同样是破坏污泥颗粒表面的双电层，驱离污泥颗粒表面的水分，实现泥水分离。随施加的静电电场增强,驱离效率增加。

3.超声预处理设备，该设备主要由超声电源、超声反应器等组成。本发明中采用非空化脉冲超声反应器技术，主要处理淤泥的间隙水和吸附水，超声反应器制成管道形式并代替部分管道功能，反应器和超声电源组成模块结构，应用方便不占用空间。在运行过程中管道式超声反应器产生强烈的空压效应，使流经该反应器的淤泥中的间隙水和吸附水被迅速挤压出来。

实施例中，上述三种预处理设备可以单独使用，组合使用处理效果会更好。

所述泥水分离筛3用于对泥水进行分离；

实施例中，所述泥水分离筛3用来对泥水进行初级分离，具有单位时间内分离量大、占地面积小、分离精度高、不堵塞，长期稳定运行等特点。

本发明实施例中采用了特殊结构设计的底部供料螺旋滚动筛结构，如图2所示：

泥水分离筛3设备包括泥水分离筛入口管31、泥水分离筛出口32、旋流片33、旋转滤桶34、反冲洗装置35、集水箱36、泥出口37、水出口38和旋转装置39。

泥水分离筛入口管31由具有一定强度的金属管制成，不但起到导流的作用还要承担支撑旋转滤桶34的作用。在泥水分离筛入口管31的下端设置有泥水分离筛出口32，要能够保证足够的通量，在泥水分离筛入口管31上还设置有旋流片33和旋转滤桶34。旋流片33设置在泥水分离筛入口管31和旋转滤桶34中间，并彼此紧密连接。在泥水分离筛入口管31下端还设置有动力旋转装置39。旋转滤桶34采用单丝细网和加强粗网制成，达到在符合过滤精度的基础上能够彻底反冲洗再生。反冲洗装置35采用高压风刀技术，反冲洗效果好，而且不增加水分。

正常过滤时，旋转装置39带动泥水分离筛入口管31旋转，旋流片33和旋转滤桶34同步旋转，从泥水分离筛入口管31进来的大量泥水从泥水分离筛出口32迅速排到旋转滤桶34的底部，泥水迅速分离，没有及时分离的泥水跟着旋转，增大过滤面积，在旋转过程中泥水翻滚，使含水量大的淤泥接触过滤网进行过滤；随着不停的旋转，泥水随着旋流片33向上移动，持续的被过滤，直到最上端泥出口37处出来进入淤泥脱水机4里面。

过滤出来的水汇集到了集水箱36里面，在其下面设置有水出口38，然后流进除垢、杀微生物装置5里面进行下一阶段的处理。

所述淤泥脱水机4用于将初级分离处理的淤泥进行脱水处理；

实施例中，所述淤泥脱水机4用来将初及过滤分离处理的淤泥进行进一步脱水处理，由于上面流程进行了预处理和初级泥水分离处理，本环节中采用一般的螺旋挤压机就可以满足要求。当处理量比较大时，也可以应用带式脱水机。在本发明中不进行单独设计。

淤泥脱水机4处理后的比较干的淤泥可以运输到合适的地方处理，产生的废水输送到泥水分离筛3设备的泥水分离筛入口管31，再进行过滤处理。

所述除垢、杀微生物装置5用于处理水体中的成垢物质及杀灭微生物，同时去除一部分重金属和氯离子；

实施例中，所述除垢、杀微生物装置5主要用来处理水体中的成垢物质及杀灭微生物，同时还可以去除一部分重金属和氯离子。在本装置中采用了电吸附、电气浮、电絮凝技术。装置具体组成如图3所示。

除垢、杀微生物装置5组成包括进水管51、出水管52、浮渣输出管53、沉渣输出管54、吸垢网55、电絮凝极板56、大罐57、吸垢电源58和电絮凝电源59。

进水管51的水来自上一个环节的泥水分离筛3过滤出口，首先进入大罐57的下部，在大罐57外筒里面设置有电絮凝极板56和吸垢网55。

絮凝极板56是可溶性金属铁铝板，在极板两侧施加的电絮凝电源59为高压脉冲换向电源，能够有效防止电极钝化，电极工作效率高耗能低，电极板采用串联方式，在工作过程中阳极发生电化学腐蚀，持续释放出金属离子进入水中成为絮凝中心。释放的金属离子通过 中和微粒的电荷、电化学反应、电化学沉淀、吸附等多种复合作用去除水体中的污染物。此外，胶状微粒、油或其他污染物在通过整个电场时，还存在电离、电解、水解和生成自由基的反应，改变水体中污染物的物理化学特性，致使污染物的溶解能力被降低或被破坏，有效杀灭微生物，分解有机物，被处理的污染物一部分上浮成为浮渣，从浮渣输出管53排出，进入泥水分离筛入口管31；一部分下沉成为沉积物，经过沉渣输出管54排出，进入泥水分离筛入口管31，中间水体变为比较清澈。

吸垢网55采用钛金属网制作，由正极和负极组成，并在正极和负极的钛金属网上面都涂耐腐蚀的催化涂层，成为不溶解电极。吸垢电源58为低压变频直流偏置电流，由两个正极和一个负极组成，两个正极之间施加变频方波电流信号，在两个正极和负极之间施加恒定安全电压。吸垢网55在工作过程中，吸垢电源58控制负极周围PH值迅速变升高成碱性环境，从而产生和聚集大量的碳酸根离子；在正极电场力的推动下和在负极电场力的吸引下，大量的钙镁离子向负极移动和聚集，在负极上就会快速形成碳酸钙或碳酸镁等水垢沉积在负极上。采用正极和负极电源极性换向的方法，使吸附的水垢自行脱落，并落到大罐57的最底部，和电絮凝形成的沉积物一同经过沉渣输出管54排出大罐57，进入泥水分离筛入口管31。

吸垢网55在工作过程中在两个正极上施加的变频方波电流信号具有很好的直接和间接的催化氧化功能，能快速的杀灭细菌、病毒、藻类等各种微生物和分解一些有机物，同时具有很好的出色除锈功能，水体中的氯离子在正极得到电子而还原变成氯气释放出来，还具有减少水体中氯离子的功能，另外，在正极和负极上还会释放大量的氧气和氢气微气泡在大罐57中不断的上升，具有非常好的气浮功能，使水体中的杂质聚结或上浮，从而进一步清澈水体；上浮到水面上的浮渣通过从浮渣输出管53排出，进入泥水分离筛入口管31。

吸垢网55采用标准化和模块化生产制造，基本结构是相同的，每个吸垢网55都有独立的供电电源，在吸垢网上设置悬浮装置和两个吸垢网之间的定位装置，在应用过程中只要把吸垢网放进大罐57就可以，不用在罐内设置固定吸垢网的装置，多个吸垢网在罐内自行排列，根据现场循环水处理量的不同，选择不同容积的大罐57，或相同规格的大罐串联使用，这情况下只是应用吸垢网55数量的不同，这样有利于控制产品成本和质量，应用和维护方便适应大规模的市场应用。

在大罐57中处理后的循环水的出水管52的进水口位置设置在水面下的300mm左右、吸垢网55上边位置，出水管52的出水口和旋流过滤防垢装置6的进水口连接。

所述旋流过滤防垢装置6用于处理水体中的浊度，进一步澄清循环水和防垢；

实施例中，所述旋流过滤防垢装置6主要用来处理水体中的浊度，进一步澄清循环水和防垢。在上述环节中虽然采用了电吸附、电气浮、电絮凝技术，但由于水的流量大，在大罐57内部没有静止的绝对澄清的水层；但通过上一环节的处理已经破坏的水体中的胶团及不易聚合的物质，使水体中的杂质变成了微小的颗粒状态，尤其是吸垢网55脱垢过程中没有来得及沉淀的一部分垢质颗粒会随着出水管52排出。

本装置的特点是单位体积内过滤量大，过滤精度在2.2微米到55微米，错流过滤不易堵塞，电子防垢功能强，确保后面的设备不再结垢。

在本实施例的旋流过滤防垢装置6中采用旋流、过滤和电子防垢等三项综合处理技术，具体结构如图4所示。

旋流过滤防垢装置6组成包括循环水入口61、循环水室62、过滤网管63、旋流管64、上管板65、电子防垢器66、下管板67、循环水室清洗管68、循环水室排污管69、循环水出口610、循环水浓水箱和出口611、罐体612、防垢器电源613。

在罐体612的最上边设置有循环水出口610，在罐体612的最下边设置有循环水浓水箱和出口611，在罐体612的上中部设置有上管板65和下管板67，在上下管板之间形成一个空腔为循环水室62，所述循环水室62的中部位置设置有循环水入口61。在循环水室62里设置有循环水室清洗管68。在下管板67上设置有4个循环水室排污管69，每个排污管上都设置有阀门。

在上管板65和下管板67上开有若干个对应的孔，在每一个孔上都安装旋流管64，旋流管64和上下管板之间是密封设置。旋流管64的入口设置在循环水室62部位，净水出口在上面，浓水出口在下面。

在旋流管64内设置有过滤网管63，在过滤网管63内部设有电子防垢器66，防垢器电源613给每个电子防垢器66供电。过滤网管63采用单层微孔过滤材料的滤网制作，在过滤过程中是错流过滤不易污染和堵塞，单层过滤网容易反冲洗；由于在每个过滤网管63内部安装了电子防垢器66，可以确保在过滤工作过程中过滤网不结垢，再配合错流和反冲洗，能够确保本旋流过滤防垢装置6长期稳定运行。

长时间的过滤运行，在循环水室62内部也会沉积一些杂物，可以定期开启循环水室排污管69上的阀门进行清洗。

在下管板67的下面为循环水浓水箱和出口611。

根据水力旋流分离的基本原理可知，离心分离因数近似与旋流管64半径的3次方成反比，旋流管64的直径稍有减少，旋流器的分离效果就得到明显改善。为此，由图4所示，本发明实施例的旋流过滤防垢装置6是由多个较细的旋流管64安装在一个罐体612里面，形成多个旋流管64并联旋流分离和过滤分离，不但能够保证分离精度还能保证分离的数量。

所述除离子装置7用于清除水体中的阴阳离子。

实施例中，循环水在多次循环冷却过程中水体中的离子浓度会不断的增加，这样会加速结垢和腐蚀，为了维持离子浓度保持在一个合理的水平，循环水系统要进行定期或不定期的排污，不但浪费水资源，而且增加二次污染。在本发明中设置了除离子装置，可以清楚水体中的阴阳离子，在前面工序中除垢杀菌灭藻絮凝气浮等环节的配合下，能够真正的实现循环水系统废水零排放的要求。

在本发明实施例的除离子装置7上采用双极膜电渗析处理技术，双极膜电渗析不同于普通电滲析过程，其采用了一种能够在线催化水解离的新型离子交换膜－双极膜，双极膜一般由阳离子交换膜层、中间水解离催化层以及一张阴离子交换膜叠加而成，在电场的作用下，双极膜能够在水解离催化层中发生水解离，使得水分子在线的转化为Ｈ＋和OH-，并在电场的驱动下分别透过阳离子交换膜层以及阴离子交换膜层迁移至与双极膜接触的两侧溶液中。

双极膜电渗析的传质过程类似于普通电渗析过程，除了料液室中的阴／阳离子透过普通的阴／阳离子交换膜的传质之外，还存在着产酸产碱的质子／氢氧根的传质过程。

一般情况下，由于循环水中的易污染组分以及金属离子形成的氨氧化物和碳酸盐容易阻塞膜孔，引起严重的膜污染，影响双极膜的工作效率和使用寿命，严重时造成双极膜的彻底报废。在本发明中，由于在除离子装置前进行了除垢杀菌灭藻絮凝气浮等环节的预处理，为双极膜的长期稳定工作奠定了基础。

电渗析的操作模式可以采用恒流、恒压或脉冲式电流，恒流操作可以维持溶液中离子以稳定的速率进行传质过程，但是在工作过程中容易达到极限电流密度，在膜的表面发生水解离。采用恒压操作时，膜堆两端的电流随着膜堆电阻的增加而减小，虽然操作中不易达到极限电流密度，但是过程中传质速率较慢。脉冲式的电渗析操作主要优点是可以减少电渗析过程中的膜污染，特别是当处理容易引起膜结垢的有机料液体系时。在本发明中根据现场的具体情况采用首选恒流电源，以提高工作效率。

所述除离子装置7处理后的清水直接进入循环水水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。

一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理方法，包括：

吸泥机1将水池里的淤泥吸出进入预处理器2；

预处理器2对淤泥的间隙水、吸附水和结合水进行处理，使这三种水和泥分离，同时使微小的泥颗粒聚合成较大的颗粒，有利于在泥水分离筛3进行快速泥水分离；

在泥水分离筛3中预处理后的泥水混合物进入旋转滤桶34的底部，泥水随旋转滤桶34翻滚，过滤出的水进入集水箱36，泥水随旋流片33向泥出口37滚动和过滤；

过滤后的泥进入到淤泥脱水机4进行脱水，脱水得到的干泥进行固废处理；

在淤泥脱水机4进行挤压出来的水由于含有一定的固体杂质，输送到泥水分离筛入口管31重新过滤处理；

从泥水分离筛3的水出口38出来的水进入到除垢、杀微生物装置5的进水管51，进行电吸附、电气浮、电絮凝一系列的杀菌、灭藻、除垢、除色、聚合、絮凝沉淀等处理，沉渣经沉渣输出管54排出进入到泥水分离筛入口管31进行重新过滤处理；浮渣经浮渣输出管53排出，进入泥水分离筛入口管31进行重新过滤处理；

除垢、杀微生物装置5处理后的循环水经过出水管52输送到旋流过滤防垢装置6的循环水入口61，进行旋流分离和过滤分离，使循环水得到进一步的澄清，同时进行防垢处理；所述旋流过滤防垢装置6产生的浓缩水从循环水浓水箱和出口611排出输送到泥水分离筛入口管31进行重新过滤处理；所述旋流过滤防垢装置6处理后的水从循环水出口610输送到除离子装置7进行除阴阳离子；

所述除离子装置7处理后的清水直接进入循环水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。

本发明的有效实施可以实现循环水系统不排污、不换水、不结垢，同时可以杜绝换热器的无机盐垢、生物粘结垢和泥沙沉积垢，确保循环水系统中的换热器高效长期稳定换热。

本发明在线清理循环水池里的淤泥，并进行预处理，污泥除水率高，不产生二次污染，效率高，处理量大。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：包括吸泥机（1）、预处理器（2）、泥水分离筛（3）、淤泥脱水机（4）、除垢、杀微生物装置（5）、旋流过滤防垢装置（6）和除离子装置（7）；

所述吸泥机（1）用于吸收池底淤泥；

所述预处理器（2）用于处理所述淤泥中的间隙水、吸附水和结合水，减轻和加快后面工序中泥和水分离负荷和速度，同时兼顾杀菌灭藻功能；

所述泥水分离筛（3）用于对泥水进行分离；

所述淤泥脱水机（4）用于将分离处理的淤泥进行脱水处理；

所述除垢、杀微生物装置（5）用于处理水体中的成垢物质及杀灭微生物，同时去除一部分重金属和氯离子；

所述旋流过滤防垢装置（6）用于处理水体中的浊度，进一步澄清循环水和防垢；

所述除离子装置（7）用于清除水体中的阴阳离子。

2.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述吸泥机（1）包括吸泥泵、吸泥盘、管道及移动和定位系统，所述吸泥泵安装在水池的外面，移动和定位系统控制吸泥盘在池底移动吸收淤泥并通过管道运输至预处理器（2）。

3.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述吸泥机（1）包括吸泥泵、吸泥盘、管道、浮漂及移动和定位系统，所述浮漂上安装吸泥泵、管道及移动和定位系统，所述移动和定位系统用于对循环水池的架构和面积数据进行计算，确定浮漂的移动距离和其拖带的吸泥盘的移动距离，能够确保浮漂在水面上移动，在水下拖带的吸泥盘能够移动到池底的任何位置，所述移动和定位系统同时用于记录吸泥盘行走路线。

4.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述预处理器（2）为电渗透预处理设备、变频静电预处理设备或超声预处理设备中任意一种或任意组合。

5.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述泥水分离筛（3）包括泥水分离筛入口管（31）、泥水分离筛出口（32）、旋流片（33）、旋转滤桶（34）、反冲洗装置（35）、集水箱（36）、泥出口（37）、水出口（38）和旋转装置（39）；

所述泥水分离筛入口管（31）用于导流并承担支撑旋转滤桶（34）；

所述在泥水分离筛入口管（31）的下端设置有泥水分离筛出口（32），用于保证足够的通量；

所述泥水分离筛入口管（31）上设置有旋流片（33）和旋转滤桶（34）；所述旋流片（33）设置在泥水分离筛入口管（31）和旋转滤桶（34）中间，并彼此紧密连接；

所述泥水分离筛入口管（31）下端设置有动力旋转装置（39）；

所述旋转滤桶（34）外设有反冲洗装置（35）；

过滤时，旋转装置（39）带动泥水分离筛入口管（31）旋转，旋流片（33）和旋转滤桶（34）同步旋转，从泥水分离筛入口管（31）进入的泥水从泥水分离筛出口（32）排到旋转滤桶（34）的底部，泥水随旋转滤桶（34）翻滚并接触过滤网进行过滤，同时泥水随旋流片（33）向上移动并持续的被过滤，直到通过最上端的泥出口（37）进入淤泥脱水机（4）；过滤出的水汇集到集水箱（36），通过集水箱（36）下面设置的水出口（38）流进除垢、杀微生物装置（5）里面进行下一阶段的处理。

6.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述淤泥脱水机（4）为螺旋挤压机，所述淤泥脱水机（4）处理后的干泥由干泥贮存或外运设备（8）处理，产生的废水输送到泥水分离筛（3）设备的泥水分离筛入口管（31），进行过滤处理。

7.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述除垢、杀微生物装置（5）包括进水管（51）、出水管（52）、浮渣输出管（53）、沉渣输出管（54）、吸垢网（55）、电絮凝极板（56）、大罐（57）、吸垢电源（58）和电絮凝电源（59）；

所述泥水分离筛（3）过滤的泥水经所述进水管（51）进入大罐（57）的下部，在大罐（57）外筒里面设置有电絮凝极板（56）和吸垢网（55）；

所述电絮凝极板（56）的极板两侧施加的电絮凝电源（59），经电絮凝极板（56）和电絮凝电源（59）处理的污染物，上浮部分成为浮渣，从浮渣输出管（53）排出，进入泥水分离筛入口管（31）；下沉部分成为沉积物，通过沉渣输出管（54）进入泥水分离筛入口管（31），中间水体为清澈水；

所述吸垢电源（58）控制吸垢网（55），采用正极和负极电源极性换向的方法，使吸附的水垢自行脱落，并落到大罐（57）的最底部，和电絮凝形成的沉积物一同经过沉渣输出管（54）排出大罐（57），进入泥水分离筛入口管（31）；

在大罐（57）中处理后的循环水进入出水管（52），所述出水管（52）的进水口设置在水面下方和吸垢网（55）上方，出水管（52）的出水口和旋流过滤防垢装置（6）的进水口连接。

8.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述旋流过滤防垢装置（6）包括循环水入口（61）、循环水室（62）、过滤网管（63）、旋流管（64）、上管板（65）、电子防垢器（66）、下管板（67）、循环水室清洗管（68）、循环水室排污管（69）、循环水出口（610）、循环水浓水箱和出口（611）、罐体（612）和防垢器电源（613）；

所述罐体（612）的最上边设置有循环水出口（610），所述罐体（612）的最下边设置有循环水浓水箱和出口（611），所述罐体（612）的上中部设置有上管板（65）和下管板（67），所述上下管板之间形成的空腔为循环水室（62），所述循环水室（62）的中部位置设置有循环水入口（61）；所述循环水室（62）里设置有循环水室清洗管（68）；所述下管板（67）上设置有4个循环水室排污管（69），每个排污管上均设置有阀门；在上管板（65）和下管板（67）上开有若干个对应的孔，每一个孔上都安装旋流管（64），所述旋流管（64）和上下管板之间为密封设置；旋流管（64）的入口设置在循环水室（62）部位，净水出口在上面，浓水出口在下面；在旋流管（64）内设置有过滤网管（63），在过滤网管（63）内部设有电子防垢器（66），防垢器电源（613）给每个电子防垢器（66）供电，确保在过滤工作过程中过滤网不结垢；

所述旋流过滤防垢装置（6）的罐体（612）内安装若干旋流管（64），形成多个旋流管（64）并联旋流分离和过滤分离，从而保证分离精度和分离数量。

9.根据权利要求1所述的一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理系统，其特征在于：所述除离子装置采用双极膜电渗析处理技术，所述电渗析的操作模式采用恒流、恒压或脉冲式电流，所述除离子装置（7）处理后的清水直接进入循环水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。

10.一种循环水池污垢净化和池底淤泥在线清理方法，其特征在于：包括：

吸泥机（1）将水池里的淤泥吸出进入预处理器（2）；

预处理器（2）对淤泥的间隙水、吸附水和结合水进行处理，使这三种水和泥分离，同时使微小的泥颗粒聚合，进入泥水分离筛（3）中进一步泥水分离处理；

所述泥水分离筛（3）处理后的泥水混合物进入旋转滤桶（34）的底部，泥水随旋转滤桶（34）翻滚，过滤出的水进入集水箱（36），泥水随旋流片（33）向泥出口（37）滚动和过滤；

泥水分离筛（3）过滤后的泥进入到淤泥脱水机（4）进行脱水，脱水得到的干泥由干泥贮存或外运设备（8）处理；产生的废水输送到泥水分离筛入口管（31）重新过滤处理；

从泥水分离筛（3）的水出口（38）出来的水进入到除垢、杀微生物装置（5）的进水管（51），进行电吸附、电气浮、电絮凝一系列的杀菌、灭藻、除垢、除色、聚合、絮凝沉淀处理，沉渣经沉渣输出管（54）排出进入到泥水分离筛入口管（31）进行重新过滤处理；浮渣经浮渣输出管（53）排出，进入泥水分离筛入口管（31）进行重新过滤处理；

除垢、杀微生物装置（5）处理后的循环水经过出水管（52）输送到旋流过滤防垢装置（6）的循环水入口（61），进行旋流分离和过滤分离，使循环水进一步澄清，同时进行防垢处理；

所述旋流过滤防垢装置（6）产生的浓缩水从循环水浓水箱和出口（611）排出输送到泥水分离筛入口管（31）进行重新过滤处理；所述旋流过滤防垢装置（6）处理后的水从循环水出口（610）输送到除离子装置（7）进行除阴阳离子；

所述除离子装置（7）处理后的清水直接进入循环水池，浓缩水进入浓缩池，或直接进行蒸发处理。