CN114291877A - 一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域。本发明公开了一种基于臭氧‑溴协同的循环冷却水消毒设备，包括臭氧投放单元和溴化钠投放单元；其中，所述臭氧投放单元和所述溴化钠投放单元分别与循环冷却水系统连通，用于分别向所述循环冷却水系统投放臭氧和溴化钠，并且使臭氧与含溴的冷却水形成混合接触。本发明的循环冷却水消毒设备，可以通过对溴形态的转换实现对循环冷却水进行持续消毒，减少化学药剂使用，省去人工持续投放化学药剂，达到节能降耗、保证安全的效果。

Description

一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备及方法

技术领域

本发明属于循环冷却水处理技术领域，具体涉及一种基于臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备及方法。

背景技术

循环冷却水系统广泛应用于酒店、宾馆、泳池、大型商务楼宇以及化工、冶金、食品、医药等行业，用水量约占工业水总量的80％。作为嗜肺军团菌等病原微生物的潜在传播途径，循环冷却水系统的消杀和卫生保障是避免病毒传播，保证公共区域卫生安全的重点。此外，循环冷却水系统的水质卫生和杂质净化对优化系统运行、降本增效也有重要作用。

目前，针对空调循环水冷却的处理主要面临以下问题：

(1)杂质的富集与沉积。天然水中溶解有各种盐类，其中以重碳酸盐如Ca(HC0₃)₂和Mg(HCO)₂的含量最多，当它们通过换热器表面时，受热分解进而形成难溶性盐，沉积在换热面上形成水垢。同时，随着冷却塔中水分不断蒸发，水中Ca²⁺和Mg²⁺离子浓度不断增大，也会加剧水垢的沉积。

(2)水中微生物的滋长和病菌的传播。循环冷却水系统中温度、湿度等条件非常适宜微生物滋长，如不加以控制，循环冷却水系统内的藻类、细菌和真菌等会给人们的身体健康带来极大隐患，其分泌出的黏液进一步增加了悬浮物、杂质和灰尘等结垢，使换热器的换热效率下降3％～10％，既造成能源浪费，还会引起管道和设备腐蚀。

为解决以上问题，当前主要依靠人工定期添加化学药剂净化水体，再结合管路和冷却塔清洗进行优化，具体为，通过添加含氯消毒剂进行消毒。但其也存在安全性低、稳定性差等问题，首先，在初加入时药剂浓度高，能够有效实现杂质沉降和微生物杀灭，但随着时间推移，药剂浓度降低，pH变化，效果大打折扣，不断增加的氯离子腐蚀设备，严重影响设备寿命。其次，由于定期在循环冷却水中添加化学药品，产生了大量残余化学物，浓度的持续增加和外排的污染风险势必对环境造成影响，增加企业的污水治理负担。此外，人工定期添加化学药剂的剂量、浓度和频次因人员变动而有较大差异，造成水质管理和卫生控制的不确定性。最后，员工与化学药剂的频繁触碰以及阴暗潮湿的工作环境，都会增加感染病菌的职业损伤风险。综上，人工添加化学药剂可能带来的药剂用量大、用工风险高、消毒效果差、设备腐蚀率高、维护负担重等一系列问题。

发明内容

为了解决当前依靠人工持续定期添加化学药剂方式净化水体所存在的问题，本发明提出了一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备及方法。

一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，包括臭氧投放单元和溴化钠投放单元；其中，所述臭氧投放单元和所述溴化钠投放单元分别与循环冷却水系统连通，用于分别向所述循环冷却水系统输入臭氧和溴化钠，并且使臭氧与含溴的冷却水形成混合接触。

优选的，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括消毒引入旁路、消毒引出旁路和臭氧-溴协同反应系统；所述消毒引入旁路的一端与循环冷却水系统连通，另一端与所述臭氧-溴协同反应系统的进水口连通；所述消毒引出旁路的一端与所述臭氧-溴协同反应系统的出水口连通，另一端与所述循环冷却水系统连通；所述臭氧投放单元与所述臭氧-溴协同反应系统的进气口连通，所述溴化钠投放单元与所述臭氧-溴协同反应系统的进药口连通；所述臭氧-溴协同反应系统能够进行臭氧与含溴离子冷却水的混合接触。

优选的，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括消毒引入旁路和消毒引出旁路；所述消毒引入旁路的一端与循环冷却水系统连通，另一端与所述消毒引出旁路的一端连通，而所述消毒引出旁路的另一端与所述循环冷却水系统连通，所述臭氧投放单元与所述消毒引入旁路和/或所述消毒引出旁路连通；所述溴化钠投放单元与所述循环冷却水系统的主管道连通。

优选的，所述消毒引出旁路设有引出增压泵。

优选的，所述臭氧投放单元和所述溴化钠投放单元分别直接与循环冷却水系统的主管道进行连通，以分别向所述循环冷却水系统的主管道投放臭氧和溴化钠。

优选的，所述臭氧投放单元与所述循环冷却水系统的连接位置位于冷却机组的下游位置。

优选的，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括水质检测仪，所述水质检测仪位于冷却机组的上游位置和所述臭氧投放单元的臭氧投放点的上游位置。

优选的，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括过滤系统，所述过滤系统与所述循环冷却水系统连通。

优选的，所述过滤系统包括过滤引入旁路、过滤引出旁路、过滤泵和过滤器；所述过滤引入旁路的一端与所述循环冷却水系统连通，另一端与所述过滤器的进口连通；所述过滤引出旁路的一端与所述过滤器的出口连通，另一端与所述循环冷却水系统连通；所述过滤循环泵位于所述过滤引入旁路，用于将冷却水引入所述过滤器。

一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒方法，采用以上所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备进行循环冷却水消毒处理，具体包括:

向循环冷却水系统投放溴化钠；开启溴化钠投放单元，将溴化钠投放至循环冷却水系统；

进行溴离子的氧化激活；开启臭氧投放单元向循环冷却水系统投放臭氧，利用臭氧对溴离子进行氧化激活形成次溴酸。

在本发明中，通过设置与循环冷却水系统连接的循环冷却水消毒设备，利用循环冷却水消毒设备中的臭氧投放单元和溴化钠投放单元向循环冷却水系统中分别投放臭氧和溴化钠，从而形成臭氧与含溴离子冷却水之间的混合接触，借助臭氧对溴离子进行氧化激活，将溴离子转化为次溴酸，从而含有具有消毒能力的次溴酸溶液的循环冷却水对循环冷却水系统进行消毒处理，而在次溴酸接触微生物使其灭活而自身转化为溴离子之后，再次利用臭氧对溴离子进行氧化转换，就可以通过溴的形态变化实现持续消毒，进而形成以臭氧-溴协同对循环冷却水进行连续消毒处理，在可以保证消毒效力的情况下，大大减少化学药剂的使用量，从而省去人工持续定期投放化学药剂的操作，达到节能降耗、保证安全的效果。

附图说明

图1为实施例一中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备与循环冷却水系统的连接示意图；

图2为实施例二中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备与循环冷却水系统的连接示意图；

图3为实施例三中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备与循环冷却水系统的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。

结合图1所示，在本发明实施例一中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备2中，包括消毒引入旁路21、消毒引出旁路22、臭氧-溴协同反应系统23、臭氧投放单元24和溴化钠投放单元25。

消毒引入旁路21的一端与循环冷却水系统1连通，另一端与臭氧-溴协同反应系统23的进水口连通，用于将循环冷却水系统1中的冷却水引入的循环冷却水消毒设备2。消毒引出旁路22的一端与臭氧-溴协同反应系统23的出水口连通，另一端与循环冷却水系统1连通，用于将循环冷却水消毒设备2内部的冷却水引出至循环冷却水系统1。臭氧投放单元24与臭氧-溴协同反应系统23的进气口连通，用于向臭氧-溴协同反应系统23投放臭氧。溴化钠投放单元25与臭氧-溴协同反应系统23的进药口连通，用于向臭氧-溴协同反应系统23投放溴化钠溶液。臭氧-溴协同反应系统23能够进行臭氧与通过消毒引入旁路21所引入含溴离子冷却水的混合接触。

此时，通过循环冷却水消毒设备中溴化钠投放单元可以经由消毒引出旁路向循环冷却水系统进行溴化钠溶液投放，增加循环冷却水系统中溴离子含量，待循环冷却水系统中溴离子浓度达到一定含量之后，停止溴化钠投放单元对溴化钠溶液的继续投放，待循环冷却水系统中溴离子的浓度稳定之后，再通过消毒引出旁路将循环冷却水系统中含有溴离子的冷却水引入臭氧-溴协同反应系统，同时开启臭氧投放单元向臭氧-溴协同反应系统投放臭氧，使臭氧与含有溴离子的冷却水进行混合接触，借助臭氧对溴离子进行氧化激活，将溴离子转化为次溴酸，并且通过消毒引入旁路将具有消毒能力的次溴酸溶液重新引入循环冷却水系统，利用次溴酸对循环冷却水系统进行消毒处理。这样，在次溴酸接触微生物使其灭活而自身转化为溴离子之后，再次通过消毒引入旁路进入臭氧-溴协同反应系统进行氧化转换，从而通过溴的形态变化实现持续消毒，保证消毒效力的同时大大减少化学药剂的使用量，降低化学药剂对设备的腐蚀，同时省去人工持续投放化学药剂的操作，达到节能降耗、保证安全和降低维护负担的效果。

其中，在本实施例中臭氧-溴协同反应系统选用密封且材质为不锈钢的反应罐，并且臭氧投放单元输出的臭氧采用上口进、下口出的方式，同时在反应罐的顶部设有挥发臭氧的排气口。这样，通过将冷却水和臭氧同时输入反应罐，从而在反应罐内完成臭氧与冷却水的混合接触，保证臭氧对溴离子的激活氧化效果。

另外，在本实施例中，将循环冷却水消毒设备设置在了冷却塔和制冷机组之间的制冷机组的上游位置，从而使具有高浓度次溴酸的冷却水进入制冷机组，提高对制冷机组内冷却水的消毒效果。当然，在其他实施例中，也可以将循环冷却水消毒设备设置在了冷却塔和制冷机组之间的制冷机组的下游位置，同样达到对循环冷却水系统进行消毒处理的效果。

结合图1所示，在本实施例中，将循环冷却水消毒设备2设置在循环冷却水系统1中冷却塔11和制冷机组12之间，并且采用旁路方式设置。这样，不仅可以减少对循环冷却水系统的改造变动量，降低现有循环冷却水系使用本实施例循环冷却水消毒设备的改造成本，而且通过旁路方式可以有效隔离循环冷却水系统的管路压力和循环冷却水消毒设备的管路压力，从而实现对循环冷却水系统中冷却水的顺利引入和引出，保证循环冷却水系统与循环冷却水消毒设备之间冷却水的快速有效循环，同时循环冷却水消毒设备对引入冷却水的处理过程还不影响循环冷却水系统中冷却水的正常流动，从而避免对循环冷却水系统正常工作的影响。

优选的，结合图1所示，在本实施例的循环冷却水消毒设备2中，还设有引入压力调节泵26。其中，引入压力调节泵26位于消毒引入旁路21，用于平衡循环冷却水系统1与消毒引入旁路21之间的压力关系，保证循环冷却水消毒设备2可以顺利平稳的从循环冷却水系统1的主管道引入冷却水。

同时，在本实施例的循环冷却水消毒设备2中，还设有引出压力调节泵27。其中，引出压力调节泵27位于消毒引出旁路22，用于调节引出循环冷却水消毒设备2的冷却水压力，从而平衡循环冷却水系统1与消毒引出旁路22之间的压力关系，使冷却水可以被顺利引回至循环冷却水系统1的主管道，同时可以平衡和调节臭氧-溴协同反应系统23的压力，保证臭氧投放单元24能够顺利、快速和精准地向臭氧-溴协同反应系统23投放臭氧。

此外，结合图1所示，在本实施例的循环冷却水消毒设备2中，还设有水质检测仪28。其中，水质检测仪28位于消毒引入旁路21的上游位置，用于检测所引入冷却水中pH值、电导率、溴离子和次溴酸的含量，从而可以调整和控制臭氧投放单元24和溴化钠投放单元25分别向臭氧-溴协同反应系统23中投放的臭氧量和溴化钠量，进而保证循环冷却水系统1中次溴酸含量的稳定性，保证对循环冷却水系统的消毒效果。

结合图1所示，在本实施例中，臭氧投放单元24包括臭氧发生器241和射流器242。射流器242设置在消毒引入旁路21并且位于臭氧-溴协同反应系统23的进气口位置，而臭氧发生器241的输出端与射流器242连通，从而将臭氧发生器241产生的臭氧通过射流器242投放至臭氧-溴协同反应系统。

结合图1所示，在本实施例循环冷却水消毒设备2中，还设有过滤系统29。其中，过滤系统29与循环冷却水系统1连通，用于对循环冷却水系统1内部的沉淀杂质进行过滤清除，减低冷却水中杂质含量，降低杂质对微生物的掩蔽作用，以及对臭氧、次溴酸的消耗，保证臭氧对溴离子氧化激活的效果，进而获得更多的次溴酸进行消毒处理，并进一步减少微生物所分泌黏液形成的悬浮物、杂质和灰尘等，降低结垢倾向，优化系统运行效率，达到过滤杂质和对溴离子氧化激活的双重效果。

其中，在本实施例中，过滤系统29位于冷却塔11和制冷机组12之间，并且具体包括过滤引入旁路291、过滤引出旁路292、过滤器293和过滤泵294。过滤引入旁路291的一端与循环冷却水系统1连通，另一端与过滤泵294的进口连通。过滤引出旁路292的一端与过滤器293的出口连通，另一端与循环冷却水系统1连通，而过滤泵294的出口与过滤器293的进口连通，用于将冷却水引入过滤器293。

此时，通过在冷却塔和制冷机组之间进行过滤系统的旁路设置，从而可以在不影响循环冷却水系统中冷却水正常循环流动的情况下，实现对冷却水中悬浮物和菌藻等杂质的过滤沉淀处理，保证该循环冷却水系统的工作效率。当然，在其他实施例中，也可以将过滤系统设置在制冷机组的下游位置，同样可以实现对循环冷却水系统内部沉淀杂质的过滤清除作用。

采用本实施例中基于臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备对循环冷却水进行消毒处理的具体过程如下：

向循环冷却水系统中投放溴化钠。开启溴化钠投放单元25，通过臭氧-溴协同反应系统23和消毒引出旁路22将溴化钠投放至循环冷却水系统1，并且随着冷却水的循环流动，使溴化钠均匀分散在整个循环冷却水系统1中，从而使循环冷却水系统1内的溴化钠维持在均匀稳定的浓度范围。其中，可以将水质检测仪28与溴化钠投放单元25进行关联设置，即根据水质检测仪28对冷却水中溴离子含量的检测结果，对溴化钠投放单元25进行自动投放控制，从而完全省去人工对药剂的投放操作，进一步提高自动化效果。

进行溴离子的氧化激活。通过消毒引入旁路21将循环冷却水系统1中含有溴化钠的冷却水引入至臭氧-溴协同反应系统23中，同时开启臭氧投放单元24向臭氧-溴协同反应系统23投放臭氧，利用臭氧对溴离子进行氧化激活形成次溴酸，之后通过消毒引出旁路22将含有次溴酸的冷却水由臭氧-溴协同反应系统23重新引回至循环冷却水系统1中，从而利用次溴酸随循环流动的冷却水对整个循环冷却水系统进行消毒，并且在次溴酸接触微生物使其灭活而自身转化为溴离子之后，再次通过消毒引入旁路21进入臭氧-溴协同反应系统23进行氧化转换，从而通过溴的形态变化实现对循环冷却水系统的持续消毒操作。

结合图2所示，本发明实施例二中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备与实施例一中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备的主要区别在于：在本实施例中，臭氧投放单元24和溴化钠投放单元25均直接与循环冷却水系统1的主管道进行连通。此时，通过直接向循环冷却水系统的主管道投放臭氧和溴化钠，从而在循环冷却水系统内部直接形成臭氧与含有溴离子冷却水之间的混合接触，进而借助臭氧对溴离子进行氧化激活并将溴离子转化为次溴酸，达到利用次溴酸对循环冷却水系统进行消毒处理的效果。

优选的，在本实施例中，将臭氧投放单元24设置在制冷机组12的下游位置，并且通过开关控制阀243与循环冷却水系统1的主管道进行连接，即在制冷机组12的下游位置将臭氧投放至循环冷却水系统的主管道中。这样，可以避免臭氧投放过程中所形成气泡随冷却水流动而进入制冷机组，并由此对制冷机组造成损坏，从而提高对制冷机组的保护。

结合图3所示，本发明实施例三中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备与实施例一中臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备的主要区别在于：通过旁路进行臭氧投放，而溴化钠的投放位置移动至循环冷却水系统的主管道。即臭氧发生器241通过消毒引入旁路21、消毒引出旁路22和射流器242进行臭氧投放，而溴化钠投放单元25则直接与循环冷却水系统1的主管道连接进行溴化钠投放操作。此时，可以减少臭氧-溴协同反应系统的设置，并且通过该方式也可以完成向循环冷却水系统投放臭氧和溴化钠的操作，达到臭氧与含有溴离子冷却水接触并对溴离子进行氧化激活为次溴酸，最终获得利用次溴酸对循环冷却水系统进行消毒处理的效果。

Claims (10)

1.一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，包括臭氧投放单元和溴化钠投放单元；其中，所述臭氧投放单元和所述溴化钠投放单元分别与循环冷却水系统连通，用于分别向所述循环冷却水系统投放臭氧和溴化钠，并且使臭氧与含溴的冷却水形成混合接触。

2.根据权利要求1所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括消毒引入旁路、消毒引出旁路和臭氧-溴协同反应系统；所述消毒引入旁路的一端与循环冷却水系统连通，另一端与所述臭氧-溴协同反应系统的进水口连通；所述消毒引出旁路的一端与所述臭氧-溴协同反应系统的出水口连通，另一端与所述循环冷却水系统连通；所述臭氧投放单元与所述臭氧-溴协同反应系统的进气口连通，所述溴化钠投放单元与所述臭氧-溴协同反应系统的进药口连通；所述臭氧-溴协同反应系统能够进行臭氧与含溴离子冷却水的混合接触。

3.根据权利要求1所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括消毒引入旁路和消毒引出旁路；所述消毒引入旁路的一端与循环冷却水系统连通，另一端与所述消毒引出旁路的一端连通，而所述消毒引出旁路的另一端与所述循环冷却水系统连通，所述臭氧投放单元与所述消毒引入旁路或所述消毒引出旁路进行连通；所述溴化钠投放单元与所述循环冷却水系统的主管道连通。

4.根据权利要求2-3中任意一项所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，所述消毒引出旁路设有引出压力调节泵。

5.根据权利要求1所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，所述臭氧投放单元和所述溴化钠投放单元分别直接与循环冷却水系统的主管道进行连通，以分别向所述循环冷却水系统的主管道投放臭氧和溴化钠。

6.根据权利要求5所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，所述臭氧投放单元与所述循环冷却水系统的连接位置位于冷却机组的下游位置。

7.根据权利要求1所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括水质检测仪，所述水质检测仪位于冷却机组的上游位置和所述臭氧投放单元的臭氧投放点的上游位置。

8.根据权利要求1所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，该臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备还包括过滤系统，所述过滤系统与所述循环冷却水系统连通。

9.根据权利要求8所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备，其特征在于，所述过滤系统包括过滤引入旁路、过滤引出旁路、过滤泵和过滤器；所述过滤引入旁路的一端与所述循环冷却水系统连通，另一端与所述过滤器的进口连通；所述过滤引出旁路的一端与所述过滤器的出口连通，另一端与所述循环冷却水系统连通；所述过滤泵位于所述过滤引入旁路，用于将冷却水引入所述过滤器。

10.一种臭氧-溴协同的循环冷却水消毒方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述臭氧-溴协同的循环冷却水消毒设备进行循环冷却水消毒处理，具体包括:

向循环冷却水系统投放溴化钠；开启溴化钠投放单元，将溴化钠投放至循环冷却水系统；

进行溴离子的氧化激活；开启臭氧投放单元向循环冷却水系统投放臭氧，利用臭氧对溴离子进行氧化激活形成次溴酸。

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