CN111533221A - 一种工业循环水整体处理系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业循环水处理的技术领域，特别是涉及一种工业循环水整体处理系统及工艺，其可以有效解决腐蚀、菌藻和结垢问题，提高循环水浓缩倍数，提升工业循环水的用水效率，减少工业循环水排污，引导绿色生产；该系统包括循环水冷却塔、换热器、第一电化学处理系统、第二电化学处理系统和第三电化学处理系统，换热器与循环水冷却塔之间设置有循环泵，该工艺包括以下步骤：S1、开启第一循环；S2、设置第一电化学处理系统：在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，对流经的冷却水进行渐进式循环作用；S3、设置第二电化学处理系统；S4、开启第二循环；S5、设置第三电化学处理系统；S6、排液。

Description

一种工业循环水整体处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及工业循环水处理的技术领域，特别是涉及一种工业循环水整体处理系统及工艺。
背景技术
众所周知，石油、煤炭、化工、发电、市政等行业，均离不开循环冷却水系统，其特点是循环水量大、热容量高、降温手段简单，优点是大量节约水资源。但是也随之带来了一些问题，即系统会产生腐蚀，结垢和生物粘泥，循环处理水中的盐分和氯离子含量增加，细菌含量升高，其带来的危害性已经十分清楚了。为消除这些不利影响，需要对循环水进行水质稳定工作。
国外对循环水的治理基本化学方法是使用磷系配方来尽可能的解决问题。这就需要向循环水系统投加大量缓蚀阻垢剂和杀菌剂。这种方法的效果不仅不能达到最佳，而且还存在二次污染、管理困难、增加排污和水质变差等问题，国外循环水在物理处理方法中，尤以阴极保护与膜处理法发展速度较快。
目前国内循环水处理方法主要有三种：
1、源头治理法。所谓的源头治理，是通过在源头补充除盐水来提高循环水的水质，减少设备的结垢。但是盐类太少，缓蚀效果差，会增加缓蚀剂用量。另外除盐水价格高，增加企业的生产成本。
2、中间治理法。所谓中间是在循环水的过程中投加阻垢剂、缓蚀剂进行处理。大量药剂的投加会产生大量的悬浮物和盐，影响循环水的水质和传热效率。
3、末端治理法。所谓末端治理法，是指循环排污水经过收集后，通过化学软化除硬、过滤等预处理以后，再经过双膜法进行处理回用。但是此方法工艺路线冗长复杂，投资大。循环排污水的回收率＜70％。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的一个目的在于提供一种可以有效解决腐蚀、菌藻和结垢问题，提高循环水浓缩倍数，提升工业循环水的用水效率，减少工业循环水排污，引导绿色生产的工业循环水整体处理系统；
本发明的另一个目的在于提供一种可以有效解决腐蚀、菌藻和结垢问题，提高循环水浓缩倍数，提升工业循环水的用水效率，减少工业循环水排污，引导绿色生产的工业循环水整体处理工艺。
本发明的一种工业循环水整体处理系统，包括循环水冷却塔、换热器、第一电化学处理系统、第二电化学处理系统和第三电化学处理系统，所述换热器输入端和输出端分别与循环水冷却塔和第一电化学处理系统连通，并在换热器与循环水冷却塔之间设置有循环泵，所述第一电化学处理系统输出端与循环水冷却塔连通，所述第二电化学处理系统设置于循环水冷却塔中，所述第三电化学处理系统输入端和输出端均与循环水冷却塔连通。
本发明的一种工业循环水整体处理工艺，包括以下步骤：
S1、开启第一循环：将循环泵通电启动，在循环泵的作用下将循环水冷却塔中的冷却水导入至换热器中，对生产物料进行降温处理，升温后的冷却水再回到循环水冷却塔中进行冷却，形成第一循环；
S2、设置第一电化学处理系统：在换热器与循环水冷却塔之间的管路上设置有第一电化学处理系统，升温后的冷却水回流过程中均流经第一电化学处理系统，第一电化学处理系统为管道式电化学容器，并在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，对流经的冷却水进行渐进式循环作用，增加水的能量，提高冷却水对结垢盐的溶解度，同时经过超低频波作用的水可以将原有钙镁硬垢击碎，随水流带出；并且经过超低频波作用的水协助水中的溶解氧，将设备表面氧化成致密的金属氧化物保护膜，起到缓蚀作用；
S3、设置第二电化学处理系统：在循环水冷却塔中设置第二电化学处理系统，第二电化学处理系统浸没在循环冷却水中，并且第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的金属离子，通过带正电的金属离子对循环冷却水起到杀菌抑藻作用；
S4、开启第二循环：在循环水冷却塔排污处设置第二循环，循环水冷却塔中排出的污水经过第二循环处理后回到循环水冷却塔中；
S5、设置第三电化学处理系统：在第二循环的管路上设置有第三电化学处理系统，第三电化学处理系统中设置正负极电极板，并对正负极电极板通电，循环水冷却塔中排出的污水进入第三电化学处理系统中，水中的离子向带有相反电荷的电极迁移并吸附在电极板表面，实现浓水和淡水的分离，处理后的淡水通过第二循环管路回到循环水冷却塔中；
S6、排液：定期对调第三电化学处理系统中的正负极，使吸附在正负电极板表面的浓水不再吸附在电极板上并排出，进入至生化系统中。
进一步的，所述S2中第一电化学处理系统中采用电化学耦合超低频波装置。
进一步的，所述S2中管道式电化学容器中的频率控制为＜30Hz，波长控制为5～15km。
进一步的，所述S3中的第二电化学处理系统为杀菌抑藻装置，所释放的纳米级金属离子为纳米级重金属离子。
进一步的，所以S5中设置的第三电化学处理系统采用并联设计，其设定数量至少为一个。
进一步的，所述S5中第三电化学处理系统所使用的正负极电极板均为惰性电极。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明中第一电化学处理系统中采用电化学耦合超低频波装置，通过外加电场控制不同的频率和波长，对水分子进行渐进式循环作用，使水分子团(链)增大，增加对水中结垢盐的溶解度，减少结垢离子的同向絮凝作用，水分子的偶极子极性增强，通过偶极子阻隔结垢离子，打破结垢离子的化学平衡，同时接受能量的水分子，能够改变原有系统和设备变CaCO3的结晶形态，将其击碎成为粉垢，通过循环水的冲击带走，使循环水对结垢盐的溶解度提高15～20％，管道式电化学容器内通过控制不同的频率和波长耦合水中的溶解氧，可以将设备表面氧化成致密的Fe3O4和Cu2O，在设备表面形成致密的氧化层保护膜，减少设备的腐蚀现象；
本发明中浸没在循环水中的第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的重金属离子，由带正电的重金属离子和带负电的细菌细胞相结合，重金属离子穿透细胞壁与细胞内特定部位的DNA及RNA相结合，破坏细菌细胞的蛋白酶和呼吸酶，造成细菌细胞的溶解和死亡，达到杀菌抑藻的功效，抑菌率达到99％以上，并且其中重金属离子含量极低，符合国标要求，不会对工作人员身体造成影响；
本发明中的第三电化学处理系统运用电吸附的原理，依据电化学中双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中离子的分离，循环排污水在正负极板之间流动时，水中离子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附在极板表面，当电极断电或改变正负极时，最终实现浓水和淡水的分离，淡水回用到原系统，极少量的浓水排入生化系统，并且第三电化学处理系统采用惰性电极，其耐污染程度高，并且其采用并联设计，可按照水量和水质需要调整第三电化学处理系统数量。
1、本发明的工艺流程在对工业循环水进行处理时，无需投加任何的化学药剂，最后排出的循环水浓缩倍数提高1.0～1.5个单位，节水28～31％，有效避免二次污染；
2、本发明的工艺流程在对工业循环水进行处理时，节水效果显著，经过第三电化学处理系统回收大量的淡水，使循环排污水中的循环水排出量降低90～95％，循环排污水的回用率提高20～25％；
3、本发明的工艺流程在对工业循环水进行处理时，可以根据不同的使用要求，调节不同电化学处理系统的电流、电压等，调节反应条件，可控性强；
4、本发明的工艺流程在对工业循环水进行处理时，无需额外增加动力泵，反应条件温和，在常温常压下可高效运行；
5、本发明的工艺流程在对工业循环水进行处理时，其自动化程度高，全自动运行，无需工作人员值守。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
附图中标记：1、循环水冷却塔；2、换热器；3、第一电化学处理系统；4、第二电化学处理系统；5、第三电化学处理系统；6、循环泵。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，本发明的一种工业循环水整体处理系统，包括循环水冷却塔1、换热器2、第一电化学处理系统3、第二电化学处理系统4和第三电化学处理系统5，换热器2输入端和输出端分别与循环水冷却塔1和第一电化学处理系统连通，并在换热器2与循环水冷却塔1之间设置有循环泵6，第一电化学处理系统3输出端与循环水冷却塔1连通，第二电化学处理系统4设置于循环水冷却塔1中，第三电化学处理系统5输入端和输出端均与循环水冷却塔1连通，第一电化学处理系统3为电化学耦合超低频波装置，第二电化学处理系统4为杀菌抑藻装置，第三电化学处理系统5中设置有正负电极板，正负电极板均为惰性电极。
实施例1
将循环泵通电启动，在循环泵的作用下将循环水冷却塔中的冷却水导入至换热器中，对生产物料进行降温处理，升温后的冷却水再回到循环水冷却塔中进行冷却，形成第一循环，在换热器与循环水冷却塔之间的管路上设置有第一电化学处理系统，升温后的冷却水回流过程中均流经第一电化学处理系统，第一电化学处理系统采用电化学耦合超低频波装置，并且其为管道式电化学容器，在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，频率控制为26～27Hz，波长控制为5～6km，对流经的冷却水进行渐进式循环作用，增加水的能量，提高冷却水对结垢盐的溶解度15～16％，同时经过超低频波作用的水可以将原有钙镁硬垢击碎，随水流带出；并且经过超低频波作用的水协助水中的溶解氧，将设备表面氧化成致密的金属氧化物保护膜，起到缓蚀作用；
在循环水冷却塔中设置第二电化学处理系统，第二电化学处理系统浸没在循环冷却水中，并且第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的重金属离子，通过带正电的重金属离子对循环冷却水起到杀菌抑藻作用，杀菌率达到99％以上；
在循环水冷却塔排污处设置第二循环，循环水冷却塔中排出的污水经过第二循环处理后回到循环水冷却塔中，在第二循环管路上设置有第三电化学处理系统，第三电化学处理系统中设置正负极电极板，正负极电极板均为惰性电极，并对正负极电极板通电，循环水冷却塔中排出的污水进入第三电化学处理系统中，水中的离子向带有相反电荷的电极迁移并吸附在电极板表面，实现浓水和淡水的分离，处理后的淡水通过第二循环管路回到循环水冷却塔中，定期对调第三电化学处理系统中的正负极，使吸附在正负电极板表面的浓水不再吸附在电极板上并排出，进入至生化系统中，第三电化学处理系统采用并联设计，其设定数量根据水量的多少进行调整，为一个至多个，循环水浓缩倍数提高1.0～1.1个单位，循环水排出量降低90％以上，循环排污水的回用率提高20～22％，节水28～29％。
在实施过程中，第一电化学处理系统、第二电化学处理系统和第三电化学处理系统同时对工业循环水进行处理。
实施例2
将循环泵通电启动，在循环泵的作用下将循环水冷却塔中的冷却水导入至换热器中，对生产物料进行降温处理，升温后的冷却水再回到循环水冷却塔中进行冷却，形成第一循环，在换热器与循环水冷却塔之间的管路上设置有第一电化学处理系统，升温后的冷却水回流过程中均流经第一电化学处理系统，第一电化学处理系统采用电化学耦合超低频波装置，并且其为管道式电化学容器，在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，频率控制为27～28Hz，波长控制为8～10km，对流经的冷却水进行渐进式循环作用，增加水的能量，提高冷却水对结垢盐的溶解度18～20％，同时经过超低频波作用的水可以将原有钙镁硬垢击碎，随水流带出；并且经过超低频波作用的水协助水中的溶解氧，将设备表面氧化成致密的金属氧化物保护膜，起到缓蚀作用；
在循环水冷却塔中设置第二电化学处理系统，第二电化学处理系统浸没在循环冷却水中，并且第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的重金属离子，通过带正电的重金属离子对循环冷却水起到杀菌抑藻作用，杀菌率达到99％以上；
在循环水冷却塔排污处设置第二循环，循环水冷却塔中排出的污水经过第二循环处理后回到循环水冷却塔中，在第二循环管路上设置有第三电化学处理系统，第三电化学处理系统中设置正负极电极板，正负极电极板均为惰性电极，并对正负极电极板通电，循环水冷却塔中排出的污水进入第三电化学处理系统中，水中的离子向带有相反电荷的电极迁移并吸附在电极板表面，实现浓水和淡水的分离，处理后的淡水通过第二循环管路回到循环水冷却塔中，定期对调第三电化学处理系统中的正负极，使吸附在正负电极板表面的浓水不再吸附在电极板上并排出，进入至生化系统中，第三电化学处理系统采用并联设计，其设定数量根据水量的多少进行调整，为一个至多个，循环水浓缩倍数提高1.4～1.5个单位，循环水排出量降低95％，循环排污水的回用率提高24～25％，节水30～31％。
在实施过程中，第一电化学处理系统、第二电化学处理系统和第三电化学处理系统同时对工业循环水进行处理。
实施例3
将循环泵通电启动，在循环泵的作用下将循环水冷却塔中的冷却水导入至换热器中，对生产物料进行降温处理，升温后的冷却水再回到循环水冷却塔中进行冷却，形成第一循环，在换热器与循环水冷却塔之间的管路上设置有第一电化学处理系统，升温后的冷却水回流过程中均流经第一电化学处理系统，第一电化学处理系统采用电化学耦合超低频波装置，并且其为管道式电化学容器，在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，频率控制为29～30Hz，波长控制为14～15km，对流经的冷却水进行渐进式循环作用，增加水的能量，提高冷却水对结垢盐的溶解度19～20％，同时经过超低频波作用的水可以将原有钙镁硬垢击碎，随水流带出；并且经过超低频波作用的水协助水中的溶解氧，将设备表面氧化成致密的金属氧化物保护膜，起到缓蚀作用；
在循环水冷却塔中设置第二电化学处理系统，第二电化学处理系统浸没在循环冷却水中，并且第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的重金属离子，通过带正电的重金属离子对循环冷却水起到杀菌抑藻作用，杀菌率达到99％以上；
在循环水冷却塔排污处设置第二循环，循环水冷却塔中排出的污水经过第二循环处理后回到循环水冷却塔中，在第二循环管路上设置有第三电化学处理系统，第三电化学处理系统中设置正负极电极板，正负极电极板均为惰性电极，并对正负极电极板通电，循环水冷却塔中排出的污水进入第三电化学处理系统中，水中的离子向带有相反电荷的电极迁移并吸附在电极板表面，实现浓水和淡水的分离，处理后的淡水通过第二循环管路回到循环水冷却塔中，定期对调第三电化学处理系统中的正负极，使吸附在正负电极板表面的浓水不再吸附在电极板上并排出，进入至生化系统中，第三电化学处理系统采用并联设计，其设定数量根据水量的多少进行调整，为一个至多个，循环水浓缩倍数提高1.2～1.3个单位，循环水排出量降低93％以上，循环排污水的回用率提高21～22％，节水29～30％。
在实施过程中，第一电化学处理系统、第二电化学处理系统和第三电化学处理系统同时对工业循环水进行处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种工业循环水整体处理系统，其特征在于，包括循环水冷却塔(1)、换热器(2)、第一电化学处理系统(3)、第二电化学处理系统(4)和第三电化学处理系统(5)，所述换热器(2)输入端和输出端分别与循环水冷却塔(1)和第一电化学处理系统连通，并在换热器(2)与循环水冷却塔(1)之间设置有循环泵(6)，所述第一电化学处理系统(3)输出端与循环水冷却塔(1)连通，所述第二电化学处理系统(4)设置于循环水冷却塔(1)中，所述第三电化学处理系统(5)输入端和输出端均与循环水冷却塔(1)连通。
2.如权利要求1所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、开启第一循环：将循环泵通电启动，在循环泵的作用下将循环水冷却塔中的冷却水导入至换热器中，对生产物料进行降温处理，升温后的冷却水再回到循环水冷却塔中进行冷却，形成第一循环；
S2、设置第一电化学处理系统：在换热器与循环水冷却塔之间的管路上设置有第一电化学处理系统，升温后的冷却水回流过程中均流经第一电化学处理系统，第一电化学处理系统为管道式电化学容器，并在第一电化学处理系统中设置外加电场，控制管道式电化学容器中的频率和波长，对流经的冷却水进行渐进式循环作用，增加水的能量，提高冷却水对结垢盐的溶解度，同时经过超低频波作用的水可以将原有钙镁硬垢击碎，随水流带出，并且经过超低频波作用的水协助水中的溶解氧，将设备表面氧化成致密的金属氧化物保护膜，起到缓蚀作用；
S3、设置第二电化学处理系统：在循环水冷却塔中设置第二电化学处理系统，第二电化学处理系统浸没在循环冷却水中，并且第二电化学处理系统通过微电解的方式向循环冷却水中释放纳米级的金属离子，通过带正电的金属离子对循环冷却水起到杀菌抑藻作用；
S4、开启第二循环：在循环水冷却塔排污处设置第二循环，循环水冷却塔中排出的污水经过第二循环处理后回到循环水冷却塔中；
S5、设置第三电化学处理系统：在第二循环的管路上设置有第三电化学处理系统，第三电化学处理系统中设置正负极电极板，并对正负极电极板通电，循环水冷却塔中排出的污水进入第三电化学处理系统中，水中的离子向带有相反电荷的电极迁移并吸附在电极板表面，实现浓水和淡水的分离，处理后的淡水通过第二循环管路回到循环水冷却塔中；
S6、排液：定期对调第三电化学处理系统中的正负极，使吸附在正负电极板表面的浓水不再吸附在电极板上并排出，进入至生化系统中。
3.如权利要求2所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，所述S2中第一电化学处理系统中采用电化学耦合超低频波装置。
4.如权利要求2所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，所述S2中管道式电化学容器中的频率控制为＜30Hz，波长控制为5～15km。
5.如权利要求2所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，所述S3中的第二电化学处理系统为杀菌抑藻装置，所释放的纳米级金属离子为纳米级重金属离子。
6.如权利要求2所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，所以S5中设置的第三电化学处理系统采用并联设计，其设定数量至少为一个。
7.如权利要求2所述的一种工业循环水整体处理工艺，其特征在于，所述S5中第三电化学处理系统所使用的正负极电极板均为惰性电极。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112484560A (zh) * 2020-10-20 2021-03-12 浙江中控技术股份有限公司 一种工业循环水的节水优化方法及系统

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