CN112979016A - 一种循环水排污水处理回用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种循环水排污水处理回用系统及方法，属于循环水处理技术领域。包括调节池、进水泵、电化学除垢反应器、旋流分离器、中间调节池、电化学除盐反应器、排泥泵、污泥脱水机，通过电化学反应，脱除废水中的钙、镁等硬度离子，并以碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物的形式进行回收，进一步通过电化学吸附过程，脱除水中的盐分，获得可回用于循环水补水等环节的淡水，相对于传统的循环水排污水处理方法，通过电化学反应对废水进行处理，无化学药剂添加、无二次污染，对进水水质要求较低，不存在膜污染等问题，在废水回用的同时还能够回收钙、镁等资源，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及循环冷却水处理技术领域，特别涉及一种循环水排污水处理回用系统及方法。
背景技术
循环冷却水通常占火电厂总用水量的80％-90％，为了提高循环冷却水的回用率，目前， 通常采用超滤、反渗透等膜法工艺对循环水排污水进行处理。但是，由于循环冷却水中含有阻 垢剂、缓蚀剂等有机物，且硬度离子浓度较高，容易在膜表面及膜孔内形成有机和无机污染， 造成通量下降、运行压力上升、能耗增加，使得膜工艺运行维护困难。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种循环水排污水处理回用系统及方法，通 过电化学方法达到去除硬度离子、控制微生物滋生、去除盐分的目的，实现循环水的再回用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种循环水排污水处理回用系统，包括沿 着水流方向依次连通的调节池、进水泵、电化学除垢反应器、旋流分离器、中间调节池以及电 化学除盐反应器，调节池、电化学除垢反应器、旋流分离器和中间调节池的排污出口均连通污 泥脱水机，排泥泵和污泥脱水机连通，调节池、电化学除垢反应器、旋流分离器和中间调节池 的排污出口至污泥脱水机的管路上设置排泥泵。
电化学除垢反应器内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相连， 阳极板与直流电源的正极相连；电化学除垢反应器的阴极采用不锈钢。
调节池、电化学除垢反应器、中间调节池底部均设计为锥斗结构，所述锥斗结构最低点开 设沉淀物排出口；旋流分离器的出水口与中间调节池的进水口相连，旋流分离器上部为直筒结 构，下部为锥桶结构，底部有沉淀物排出口。
电化学除垢反应器的入水口开设在其下部，出水口开设在其上部；旋流分离器的入水口和 出水口均开设在其上部；中间调节池的入水口和出水口均开设在其上部。
电化学除盐反应器内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相连， 阳极板与直流电源的正极相连，电化学除盐反应器的阴极板和阳极板采用多孔活性炭电极板， 电化学除盐反应器的浓水出口连通中间调节池，污泥脱水机的排水口连通调节池。
污泥脱水机采用板框式压滤机。
基于本发明所述系统的循环水排污水处理回用方法，循环水排污水进入调节池内，并与污 泥脱水机的排水在调节池内混合；进水泵从调节池内抽取污水，污水从电化学除垢反应器下部 的入水口进入电化学除垢反应器内；开启电化学除垢反应器的直流电源，调节工作电流；污水 流经极板之间时，阴极板附近发生还原反应，氢离子被消耗，pH增加，水中的钙、镁等阳离 子与碳酸根、氢氧根反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，沉淀一部分粘附在阴极板表面，一部分 沉积在电化学除垢反应器的底部，还有一部分随水流从电化学除垢反应器上部的出水口流出； 经电化学除垢后的污水进入旋流分离器，污水中未沉淀的碳酸钙、氢氧化镁和其它悬浮物受惯 性离心力作用被甩向器壁，并随下旋流降至锥桶底部；去除沉淀物、悬浮物的废水由旋流分离 器上部出水口排出，并进入中间调节池；调节池的出水进入电化学除盐反应器；开启电化学除 盐反应器的直流电源，调节工作电压；污水流经极板之间时，水中的阴离子和阳离子分别向阳 极和阴极迁移，并在电极表面富集浓缩，污水的盐浓度降低；经过脱盐的淡水回用于循环水补 水；
调节池、电化学除垢反应器、旋流分离器以及中间调节池底部中的沉积物积累到设定体积 后，开启排泥泵，将沉淀物送入污泥脱水机，污泥脱水机对沉淀物进行脱水，降低沉淀物的含 水率，脱除的水回到调节池内进一步处理。
当电化学除垢反应器极板间的电压超过设定数值时，更换新极板，并对旧电极板进行离线 物理和化学清洗，待用；当电化学除盐反应器电极附近的阴阳离子的吸附饱和，出水盐浓度不 满足要求时，关闭电化学除盐反应器的直流电源，被吸附的阴阳离子回到污水中，形成盐浓度 较高的浓盐水；当极板的吸附容量下降到设定程度时，更换新极板，并对旧极板进行离线物理 或化学清洗，待用；浓盐水由电化学除盐反应器底部排出，重新回到中间调节池或直接排出。
电化学除垢反应器采用恒电流运行模式，电化学除垢反应器的工作电流为2-10mA/cm2； 电化学除垢反应器的电压值超过初始电压的50％-100％时，对电极板进行离线清洗。
电化学除盐反应器的工作电压为1.0-1.5V，电化学除盐反应器的吸附容量下降到初始值的 70-80％时，对电极板进行离线清洗。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明公开的一种循环水排污水处理回用系统，利用电化学法实现了循环水中钙镁等易结 垢离子的脱除，并获得了以碳酸钙、氢氧化镁为主要成分的沉淀物，可回用于湿法脱硫等环节； 进一步利用电化学法实现了废水中盐分的脱除，获得了可回用于循环水补水等环节的淡水，相 对于传统的循环水排污水处理工艺，该系统无化学药剂添加，无二次污染，进水水质要求低， 无膜污染等问题，在废水处理的同时也实现了资源化回收，具有良好的应用前景。
进一步地，电化学除垢反应器的阴极采用了不锈钢，一方面具有良好的耐腐蚀作用，另一 方面能够多次清洗、反复利用，降低使用成本；
进一步地，调节池、电化学除垢反应器、中间调节池底部均设计为锥斗结构和沉淀物排出 口，一方面便于沉淀物的分离，另一方面便于水池和反应器的维护；
进一步地，电化学除盐反应器的浓水部分回到中间调节池，有利于减少浓盐水的排放量， 提高产水效率。
进一步地，污泥脱水机采用板框式压滤机，具有脱水效率高、污泥含水率低等优点。
本发明公开的上述循环水排污水处理回用系统的工作方法，工艺流程简单，同步实现污水 的处理和再利用，具有良好的经济收益和应用前景。
附图说明
图1为本发明一种可实施的循环水排污水处理回用系统示意图。
图中，1-调节池，2-进水泵，3-电化学除垢反应器，4-旋流分离器，5-中间调节池，6-电化 学除盐反应器，7-排泥泵，8-污泥脱水机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细叙述。
参考图1，本发明提供的一种循环水排污水处理回用系统，包括沿着水流方向依次连通的 调节池1、进水泵2、电化学除垢反应器3、旋流分离器4、中间调节池5以及电化学除盐反应 器6，调节池1、电化学除垢反应器3、旋流分离器4和中间调节池5的排污出口均连通污泥 脱水机8，排泥泵7和污泥脱水机8连通，调节池1、电化学除垢反应器3、旋流分离器4和中间调节池5的排污出口至污泥脱水机8的管路上设置排泥泵7。
作为优选的实施例，电化学除垢反应器3内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板 与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连；电化学除垢反应器3的阴极采用不锈 钢。
电化学除盐反应器6内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相 连，阳极板与直流电源的正极相连，电化学除盐反应器的阴极板和阳极板采用多孔活性炭电极 板，电化学除盐反应器6的浓水出口连通中间调节池5，污泥脱水机的排水口连通调节池1。
调节池1、电化学除垢反应器3、中间调节池底部5均设计为锥斗结构，所述锥斗结构最低 点开设沉淀物排出口；旋流分离器4的出水口与中间调节池的进水口相连，旋流分离器上部为 直筒结构，下部为锥桶结构，底部有沉淀物排出口；
电化学除垢反应器3的入水口开设在其下部，出水口开设在其上部；旋流分离器4的入水口 和出水口均开设在其上部；中间调节池5的入水口和出水口均开设在其上部。
污泥脱水机8采用板框式压滤机。
调节池的入口与循环水排污水管道、污泥脱水机排水管道相连，调节池下部为锥斗结构， 底部有沉淀物排出口；进水泵的进水管道布置于调节池内下部，进水泵的出口与电化学除垢反 应器的的进水口相连；电化学除垢反应器的出水口与旋流分离器的进水口相连，反应器下部为 锥斗结构，底部有沉淀物排出口；电化学除垢反应器内交替布置一组或多组阴极板和阳极板， 阴极板与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连；旋流分离器的出水口与中间调 节池的进水口相连，旋流分离器上部为直筒结构，下部为锥桶结构，底部有沉淀物排出口；中 间调节池的出水口与电化学除盐反应器的进水口相连，中间调节池下部为锥斗结构，底部有沉 淀物排出口；电化学除盐反应器的淡水出水口与循环水回用管道相连，下部设有浓水排放口， 浓水排放口同时与中间调节池池的进水口相连；电化学除盐反应器内交替布置一组或多组阴极 板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连；调节池、电化学 除垢反应器、旋流分离器、中间调节池的沉淀物排出口与排泥泵的进水管道相连；排泥泵的出 口与污泥脱水机的入口相连。
下面对本发明的循环水排污水处理回用系统的工作方法进行进一步的说明：
循环水排污水通过管道进入调节池内，并与污泥脱水机的排水在调节池内混合；进水泵从 调节池内抽取污水由电化学除垢反应器下部的入水口进入反应器内；电化学反应器的阴极板采 用不锈钢材质，阳极板采用钛基钌铱电极，阴阳极板交替布置；开启电化学除垢反应器的直流 电源，调节工作电流至2mA/cm2；污水流经极板之间时，阴极板附近发生还原反应，氢离子被 消耗，pH增加，水中的钙、镁等阳离子与碳酸根、氢氧根反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀， 沉淀一部分粘附在阴极板表面，一部分沉积在电化学除垢反应器的底部，还有一部分随水流从 电化学除垢反应器上部的出水口流出；当极板间的电压超过初始电压的50％时，更换新极板， 并对旧电极板进行离线物理和化学清洗，待用；经电化学除垢后的污水进入旋流分离器，污水 中未沉淀的碳酸钙、氢氧化镁和其它悬浮物受惯性离心力作用被甩向器壁，并随下旋流降至锥 桶底部；去除沉淀物、悬浮物的废水由旋流分离器上部出水口排出，并进入中间调节池；中间 调节池的出水进入电化学除盐反应器；电化学除盐反应器内采用交替布置的活性炭电极；开启 电化学除盐反应器的直流电源，调节工作电压至1.2V；污水流经极板之间时，水中的阴离子 和阳离子分别向阳极和阴极迁移，并在电极表面富集浓缩，污水的盐浓度降低；经过脱盐的淡 水可以回用于循环水补水等；当电极附近的阴阳离子的吸附饱和，出水盐浓度不满足要求时， 关闭电化学除盐反应器的直流电源，被吸附的阴阳离子回到污水中，形成盐浓度较高的浓盐水； 当极板的吸附容量下降到初始值的80％时，更换新极板，并对旧极板进行离线物理或化学清洗， 待用；浓盐水由电化学除盐反应器底部排出，重新回到中间调节池或直接排出；调节池、电化 学除垢反应器、旋流分离器、中间调节池底部的沉积物积累到一定体积后，开启排泥泵，将沉 淀物送入污泥脱水机，污泥脱水机对沉淀物进行脱水，降低沉淀物的含水率，脱除的水回到调 节池内进一步处理。
作为优选实施例，本发明所述电化学除垢反应器3采用恒电流运行模式，电化学除垢反应 器3的工作电流为2-10mA/cm2，电化学除垢反应器3的电压值超过初始电压的50％-100％时，对 电极板进行离线清洗；
电化学除盐反应器6采用恒电压运行模式，电化学除盐反应器6的工作电压为1.0-1.5V，电 化学除盐反应器6的吸附容量下降到初始值的70-80％时，对电极板进行离线清洗。
Claims (10)
1.一种循环水排污水处理回用系统，其特征在于，包括沿着水流方向依次连通的调节池(1)、进水泵(2)、电化学除垢反应器(3)、旋流分离器(4)、中间调节池(5)以及电化学除盐反应器(6)，调节池(1)、电化学除垢反应器(3)、旋流分离器(4)和中间调节池(5)的排污出口均连通污泥脱水机(8)，排泥泵(7)和污泥脱水机(8)连通，调节池(1)、电化学除垢反应器(3)、旋流分离器(4)和中间调节池(5)的排污出口至污泥脱水机(8)的管路上设置排泥泵(7)。
2.根据权利要求1所述的循环水排污水处理回用系统，其特征在于，电化学除垢反应器(3)内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连；电化学除垢反应器(3)的阴极采用不锈钢。
3.根据权利要求1所述的循环水排污水处理回用系统，其特征在于，调节池(1)、电化学除垢反应器(3)、中间调节池底部(5)均设计为锥斗结构，所述锥斗结构最低点开设沉淀物排出口；旋流分离器(4)的出水口与中间调节池的进水口相连，旋流分离器上部为直筒结构，下部为锥桶结构，底部有沉淀物排出口。
4.根据权利要求1所述的循环水排污水处理回用系统，其特征在于，电化学除垢反应器(3)的入水口开设在其下部，出水口开设在其上部；旋流分离器(4)的入水口和出水口均开设在其上部；中间调节池(5)的入水口和出水口均开设在其上部。
5.根据权利要求1所述的循环水排污水处理回用系统，其特征在于，电化学除盐反应器(6)内交替布置一组或多组阴极板和阳极板，阴极板与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连，电化学除盐反应器的阴极板和阳极板采用多孔活性炭电极板，电化学除盐反应器(6)的浓水出口连通中间调节池(5)，污泥脱水机的排水口连通调节池(1)。
6.根据权利要求1所述的循环水排污水处理回用系统，其特征在于，污泥脱水机(8)采用板框式压滤机。
7.基于权利要求1～6任一项所述系统的循环水排污水处理回用方法，其特征在于，循环水排污水进入调节池(1)内，并与污泥脱水机的排水在调节池内混合；进水泵(2)从调节池(1)内抽取污水，污水从电化学除垢反应器(3)下部的入水口进入电化学除垢反应器(3)内；开启电化学除垢反应器(3)的直流电源，调节工作电流；污水流经极板之间时，阴极板附近发生还原反应，氢离子被消耗，pH增加，水中的钙、镁等阳离子与碳酸根、氢氧根反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，沉淀一部分粘附在阴极板表面，一部分沉积在电化学除垢反应器的底部，还有一部分随水流从电化学除垢反应器上部的出水口流出；经电化学除垢后的污水进入旋流分离器，污水中未沉淀的碳酸钙、氢氧化镁和其它悬浮物受惯性离心力作用被甩向器壁，并随下旋流降至锥桶底部；去除沉淀物、悬浮物的废水由旋流分离器上部出水口排出，并进入中间调节池；调节池的出水进入电化学除盐反应器；开启电化学除盐反应器(6)的直流电源，调节工作电压；污水流经极板之间时，水中的阴离子和阳离子分别向阳极和阴极迁移，并在电极表面富集浓缩，污水的盐浓度降低；经过脱盐的淡水回用于循环水补水；
调节池(1)、电化学除垢反应器(3)、旋流分离器(4)以及中间调节池底部(5)中的沉积物积累到设定体积后，开启排泥泵(7)，将沉淀物送入污泥脱水机(8)，污泥脱水机(8)对沉淀物进行脱水，降低沉淀物的含水率，脱除的水回到调节池内进一步处理。
8.根据权利要求7所述的循环水排污水处理回用方法，其特征在于，当电化学除垢反应器(3)极板间的电压超过设定数值时，更换新极板，并对旧电极板进行离线物理和化学清洗，待用；当电化学除盐反应器(6)电极附近的阴阳离子的吸附饱和，出水盐浓度不满足要求时，关闭电化学除盐反应器(6)的直流电源，被吸附的阴阳离子回到污水中，形成盐浓度较高的浓盐水；当极板的吸附容量下降到设定程度时，更换新极板，并对旧极板进行离线物理或化学清洗，待用；浓盐水由电化学除盐反应器底部排出，重新回到中间调节池(5)或直接排出。
9.根据权利要求7所述的循环水排污水处理回用方法，其特征在于，电化学除垢反应器(3) 采用恒电流运行模式，电化学除垢反应器(3)的工作电流为2-10mA/cm2；电化学除垢反应器(3)的电压值超过初始电压的50％-100％时，对电极板进行离线清洗。
10.根据权利要求7所述的循环水排污水处理回用方法，其特征在于，电化学除盐反应器(6)的工作电压为1.0-1.5V，电化学除盐反应器(6)的吸附容量下降到初始值的70-80％时，对电极板进行离线清洗。
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