CN114772822A - 一种循环冷却水零排污处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种循环冷却水零排污处理系统及方法。本发明处理系统包括与循环水系统相连的过滤单元和旁滤反洗水降浊单元，旁滤反洗水降浊单元依次与高效降浊单元、分盐单元相连，其中分盐单元连接与产水储罐和浓水储罐连接，其中浓水储罐与除硬单元和冷冻结晶单元相连，产水储罐的三个出口分别与电解单元、蒸发结晶单元、双极膜单元相连。本发明处理方法通过对循环水系统的旁滤反洗水进行降浊、除硬、分质浓缩、蒸发结晶等工艺，通过污泥夹带、钙镁无机盐、蒸发结晶等多种途径将盐份排出系统，同时各工艺产生的废液及母液均返回系统，最终实现循环冷却水零排污水，此外采用双极膜、电解技术，实现系统内资源再利用，减少外加药剂量，运行成本低。

Description

一种循环冷却水零排污处理系统及方法
技术领域
本发明属于循环冷却水处理技术领域，涉及一种循环冷却水零排污处理系统及方法。
背景技术
循环冷却水处理技术现已广泛应用于石油、化工等各个领域，其污水外排量约占企业排水总量的40～50％左右。随着国家环保政策的日益严格，企业的污水外排量受限越来越明显，外排水标准也日趋严格，直接影响企业发展。所以，有效减少循环冷却水的排污量，能够明显减轻企业排水压力。虽然目前针对循环水系统的高浓缩倍率技术已广泛应用，对减少系统排水量有一定帮助，但其对补水水质及系统的选择要求较高，应用局限性大。现有的零排技术多使用反渗透工艺对循环水进行浓缩，再使用蒸发结晶工艺对循环水进行结晶蒸发，形成杂盐后再进行后续处理，但由于目前国家对杂盐的二次利用并未出台相关标准，使得杂盐的二次利用受限，常按照危废进行处理，处理成本相对较高。同时，现有技术向循环水系统中投加的药剂较多，处理成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种循环冷却水零排污处理系统及方法。本发明循环冷却水零排污处理系统及方法能够实现循环冷却水零排污水，且能实现系统内资源再利用，减少外加药剂量，运行成本低。同时，通过分盐单元的处理，使最终结晶产物为氯化钠和水合硫酸钠，实现盐份的二次资源化利用。
本发明具体通过如下技术方案实现上述目的。
本发明提供了一种循环冷却水零排污处理系统，该系统包括与循环水系统补水口相连的过滤单元，和与循环水系统排污口连接的旁滤反洗水降浊单元，所述的旁滤反洗水降浊单元依次与高效降浊单元、分盐单元相连，其中分盐单元设有产水出口和浓水出口，分别与产水储罐和浓水储罐连接，所述的浓水储罐与除硬单元相连，所述除硬单元设置有盐垢排放出口和与冷冻结晶单元相连的出液口；所述的产水储罐的三个出口分别与电解单元、蒸发结晶单元、双极膜单元相连；其中所述的过滤单元为微滤或超滤装置，所述的电解单元的次氯酸钠出液口与循环水系统的加药口相连；所述双极膜单元产生的酸液和碱液分别储存于酸液储罐和碱液储罐。
本发明所述的循环冷却水零排污处理系统中，优选所述的高效降浊单元还设有与循环水系统补水口相连的高效降浊单元出水口。
本发明所述的循环冷却水零排污处理系统中，优选所述的旁滤反洗水降浊单元为微滤或超滤；所述的高效降浊单元为絮凝沉淀池、高效沉淀池或气浮沉淀池。
本发明所述的循环冷却水零排污处理系统中，优选所述的除硬单元为电化学除硬单元或化学除硬单元。
本发明所述的循环冷却水零排污处理系统中，优选所述的各处理单元均为撬块化设计。
本发明还提供了一种上述处理系统用于循环冷却水零排污处理的方法，该方法包括如下步骤：
1)将污水处理外排水经微滤或超滤装置处理后作为补水进入循环水系统，循环水系统产生的排污水从排污口排出，进入旁滤反洗水降浊单元进行降浊处理至出水浊度为50NTU；
2)旁滤反洗水降浊单元出水进入高效降浊单元进一步降浊，使出水浊度小于10NTU；
3)高效降浊单元出水进入分盐单元经分盐处理得到分盐产水和分盐浓水，分别进入产水储罐和浓水储罐；
4)产水储罐中的产水分为三部分，其中大部分产水进入蒸发结晶单元进行蒸发结晶得到氯化钠，外排或资源化利用；一部分产水进入电解单元经电解得到次氯酸钠溶液循环回循环水系统加药口；一部分产水进入双极膜单元电解得到酸液、碱液，分别存储于酸液储罐和碱液储罐，作为循环水系统pH调节剂；
5)浓水储罐中的浓水进入除硬单元进行除硬处理得到盐垢和除硬后的浓水，盐垢外排；除硬后的浓水再经冷冻结晶处理得到水合硫酸钠，外排或资源化利用。
本发明循环冷却水零排污处理方法中，优选所述步骤1)中作为补水的超滤装置处理后的出水浊度小于0.5NTU。
本发明循环冷却水零排污处理方法中，优选所述的步骤2)中高效降浊单元为絮凝沉淀池，投加的絮凝剂或助凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝和/或聚丙烯酰胺。
本发明循环冷却水零排污处理方法中，优选高效降浊单元的出水全部进入分盐单元，或者一部分出水作为补水返回循环冷却水系统，剩余部分出水进入分盐单元。
本发明循环冷却水零排污处理方法中，优选定期或连续向循环水系统中投加50～200ppm的杀菌剂，保持水中余氯浓度维持在0.5～1.0ppm；根据需要定期或连续向系统中投加5～100ppm高的效缓蚀阻垢剂，以控制系统的粘附速率和腐蚀速率指标。
与现有技术相比，本发明有如下技术特点：
1、本发明处理系统充分发挥了循环冷却水系统能够浓缩的特性，替代了现有零排技术中使用的反渗透浓缩技术。
2、本发明方法放宽了补水水质的限制，将循环冷却水补水的电导指标放大到50000～100000us/cm，大大降低了补水水质要求，拓宽了补水的来源，可将企业原本要排放的污水回补至循环冷却水系统，节省了相应的新鲜水费用和污水排放费用。
3、实现系统内资源再利用，减少外购药剂成本，如部分氯化钠溶液采用双极膜工艺处理，产生一定浓度的酸液和碱液，用于循环水系统和降浊单元的pH调节；
部分氯化钠溶液采用电解工艺处理，产生一定浓度的次氯酸钠溶液返回系统，用于控制菌类滋生和促进COD降解。
4、本发明设有分盐单元进行来水的分质浓缩，达到分盐的目的，提高了氯化钠和水合硫酸钠的纯度，进而实现盐份的资源化二次利用，避免产生杂盐而增加企业处理负担。
5、本发明通过多种处理单元的高效耦合，辅之高效缓蚀阻垢剂的应用，在循环冷却水系统稳定运行的同时将循环水含盐量浓缩到10％左右。本发明处理方法仅对旁滤反洗水进行处理，利用降浊、除硬、分质浓缩、蒸发结晶等工艺逐步减量化处理，最终将盐份排出系统。同时，各工艺产生的废液均返回系统，实现循环冷却水零排污，投资及运行成本也较传统零排工艺大幅度降低；同时，辅之双极膜、电解技术，实现系统内资源再利用，减少外加药剂量，降低运行成本。
附图说明
图1为本发明一种循环冷却水零排污处理系统及方法的流程示意图。
其中，1、过滤单元；2、旁滤反洗水降浊单元；3、高效降浊单元；4、分盐单元；5、除硬单元；6、电解单元；7、蒸发结晶单元；8、冷冻结晶单元；9、双极膜单元；10、产水储罐；11、浓水储罐；12、碱液储罐；13、酸液储罐。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步描述。
如图1所述，一种循环冷却水零排污处理系统，该系统包括与循环水系统补水口相连的过滤单元1，和与循环水系统排污口连接的旁滤反洗水降浊单元2，所述的旁滤反洗水降浊单元2依次与高效降浊单元3、分盐单元4相连，其中分盐单元4设有产水出口和浓水出口，分别与产水储罐10和浓水储罐11连接，所述的浓水储罐11与除硬单元5相连，所述除硬单元5设置有与冷冻结晶单元8相连的出液口和盐垢排放出口；所述的产水储罐10的三个出口分别与电解单元6、蒸发结晶单元7、双极膜单元9相连；其中所述的双极膜单元9的酸液出口和碱液出口分别与酸液储罐13和碱液储罐12相连；所述的过滤单元1为微滤或超滤装置，所述的电解单元6的次氯酸钠出液口与循环水系统的加药口相连。
本发明还提供了一种上述处理系统用于循环冷却水零排污处理的方法，该方法包括如下步骤：
1)将污水处理外排水经微滤或超滤装置1处理后作为补水进入循环水系统，循环水系统产生的排污水从排污口排出口进入旁滤反洗水降浊单元2进行降浊处理至产水浊度为50NTU；
2)旁滤反洗水降浊单元2出水进入高效降浊单元3进一步降浊，使产水浊度小于10NTU，产生的污泥排出系统；
3)高效降浊单元3产水进入分盐单元4经分盐处理得到分盐产水和分盐浓水，分别进入产水储罐10和浓水储罐11；
4)产水储罐10中的产水分为三部分，其中大部分产水进入蒸发结晶单元7进行蒸发结晶得到氯化钠，外排或资源化利用；一部分产水进入电解单元6经电解得到次氯酸钠溶液循环回循环水系统加药口；一部分产水进入双极膜单元9电解得到酸液、碱液，作为循环水系统pH调节剂；
5)浓水储罐11的浓水进入除硬单元5进行除硬处理得到盐垢和除硬后的浓水，除硬后的浓水再进入冷冻结晶单元8经冷冻结晶处理得到水合硫酸钠，外排或资源化利用。
通过本发明方法，循环水系统中的盐份通过循环冷却水塔风吹夹带、高效降浊单元产生的污泥夹带、除硬单元产生的盐垢、蒸发结晶单元产出的氯化钠固体和冷冻结晶单元产出的水合硫酸钠等途径排出系统，以实现系统内的盐份总体平衡，保持循环水含盐量在一定范围内稳定波动。
实施例1：
山西某煤化工企业，现有循环冷却塔1座，循环量200m3/h，系统补水为厂区排污水，经超滤系统过滤后回补循环水系统，补水电导40000～50000us/cm，通过循环水系统进行水质浓缩，循环水电导160000～180000us/cm；循环水系统设置旁滤1套，处理量40m3/h，旁滤反洗水约5m3/h，反洗水经旁滤反洗水降浊单元处理后，浊度降低至40～50NTU，之后进入高效降浊单元，通过在高效降浊单元中投加絮凝剂和助凝剂的方法，使水中的悬浮物形成沉淀，通过污泥压滤设备排出系统；高效降浊单元的出水浊度约10NTU，再进入分盐单元进行处理；分盐单元产生产水和浓水两股水，分别进入产水储罐和浓水储罐。产水储罐中为浓度较高的氯化钠溶液，进入蒸发结晶单元进行蒸发结晶，形成氯化钠固体；蒸发结晶设备的处理量为5～10t/h，采用三效结晶蒸发器，蒸汽耗量约0.5～0.7吨蒸汽/吨水。同时根据水质中异养菌指标及pH变化情况，取部分氯化钠溶液分别通过电解单元和双极膜单元进行处理，其中电解单元可产生3～10g/L的次氯酸钠溶液，用于返回循环水系统进行杀菌及促进COD降解；双极膜单元可产出浓度3～5％的稀酸液和稀碱液，分别存储于稀酸储罐和稀碱储罐，根据需要投加于循环水系统进行系统pH的调节。浓水储罐中为浓度较高的硫酸钠溶液，先进入除硬单元进行钙离子的去除，钙离子去除率为80～90％，形成碳酸钙盐垢以固体形式排出系统；除硬单元出水最终进入冷冻结晶单元处理，形成水合硫酸钠，以固体形式排出系统，形成硫酸钠的资源化二次利用。系统每日氯化钠和水合硫酸钠产出量约600～900kg。循环水池内挂片腐蚀速率：碳钢片为0.0246mm/a，不锈钢片：0mm/a，满足国家标准相关要求。

Claims (10)

1.一种循环冷却水零排污处理系统，其特征在于，所述的处理系统包括与循环水系统补水口相连的过滤单元，和与循环水系统排污口连接的旁滤反洗水降浊单元，所述的旁滤反洗水降浊单元依次与高效降浊单元、分盐单元相连，其中分盐单元设有分盐产水出口和分盐浓水出口，分别与产水储罐和浓水储罐连接，所述的浓水储罐与除硬单元相连，所述除硬单元设置有与冷冻结晶单元相连的出液口和盐垢排放出口；所述的产水储罐的三个出口分别与电解单元、蒸发结晶单元、双极膜单元相连；其中所述的过滤单元为微滤或超滤装置，所述的电解单元的次氯酸钠出液口与循环水系统的加药口相连。
2.根据权利要求1所述的循环冷却水零排污处理系统，其特征在于，所述的高效降浊单元还设有与循环水系统补水口相连的高效降浊单元出水口。
3.根据权利要求1所述的循环冷却水零排污处理系统，其特征在于，所述的旁滤反洗水降浊单元为微滤或超滤；所述的高效降浊单元为絮凝沉淀池、高效沉淀池或气浮沉淀池。
4.根据权利要求1所述的循环冷却水零排污处理系统，其特征在于，所述的除硬单元为电化学除硬单元或化学除硬单元。
5.根据权利要求1所述的循环冷却水零排污处理系统，其特征在于，所述的各处理单元均为撬块化设计。
6.一种根据权利要求1所述的处理系统处理循环冷却水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将污水处理外排水经超滤或微滤装置处理后作为补水进入循环水系统，循环水系统产生的排污水从排污口进入旁滤反洗水降浊单元进行降浊处理至出水浊度为50NTU；
2)旁滤反洗水降浊单元出水进入高效降浊单元进一步降浊，使出水浊度小于10NTU；
3)高效降浊单元出水进入分盐单元经分盐处理得到分盐产水和分盐浓水，分别进入产水储罐和浓水储罐；
4)产水储罐中的产水分为三部分，其中大部分产水进入蒸发结晶单元进行蒸发结晶得到固体氯化钠，外排或资源化利用；一部分产水进入电解单元经电解得到次氯酸钠溶液返回循环水系统加药口；一部分产水进入双极膜单元电解得到酸液、碱液，作为循环水系统pH调节剂；
5)浓水储罐中的浓水进入除硬单元进行除硬处理，得到盐垢和除硬后的浓水，盐垢外排，同时除硬后的浓水再经冷冻结晶处理得到水合硫酸钠，外排或资源化利用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中作为补水的超滤装置处理后的产水浊度小于0.5NTU。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)中高效降浊单元为絮凝沉淀池，投加的絮凝剂或助凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝和/或聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，高效降浊单元的出水全部进入分盐单元，或者一部分出水作为补水返回循环冷却水系统，剩余部分出水进入分盐单元。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，定期或连续向循环水系统中投加50～200ppm的杀菌剂，保持水中余氯浓度维持在0.5～1.0ppm；根据需要定期或连续向系统中投加5～100ppm高效缓蚀阻垢剂，以控制系统的粘附速率和腐蚀速率指标。
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