CN115403211B - 一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺 - Google Patents

一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺，包括混合器和极化装置，其中，所述混合器的进口端分别与海水循环水源和杀菌剂源连接，出口端与所述极化装置的进水口连接，极化装置的出水口用于与外排管道连接；所述极化装置包括变频控制器、壳体、阴极和阳极，阴极和阳极均与变频控制器连接，阴极和阳极均为石墨电极，壳体上设置有进水口和出水口，阴极和阳极外置于壳体或内衬于壳体。将杀菌剂投加到海水循环水中后，将两者混合均匀，然后将混合液输送至极化装置内，向海水循环水施加变频脉冲，对其进行强化杀菌，变频脉冲的时间不低于10s；变频脉冲的电压变化范围为150‑220V，变频范围为30‑90Hz。

Description

一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
我国有大量的在海边建设的火电厂，属于海滨电厂。海滨电厂使用海水作为冷却水或者脱硫水源，由于海水采取量较大，浓缩倍率较中水、地表水等为水源的循环水系统明显要低，因此作为循环水在使用前后，海水的各项水质指标较中水、地表水等变化幅度小。但是海水中微生物较多，在海水循环水温度升高、水质未明显变化的情况下，菌类快速繁殖，容易造成循环水系统腐蚀、堵塞。
添加抑菌杀菌剂是保障循环水系统稳定运行的关键因素，但添加抑菌杀菌剂量较低时，杀菌抑菌效果较差，不足以达到循环水系统的菌类抑制效果。而加入量过多时，则多余的杀菌剂会随着排水排放到海水流域中，破坏区域生态平衡。
发明内容
针对当前海滨电厂循环水杀菌剂添加技术中较难实现抑菌、环保两方面平衡的问题，本发明提出一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统及抑菌工艺。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，包括混合器和极化装置，其中，
所述混合器的进口端分别与海水循环水源和杀菌剂源连接，出口端与所述极化装置的进水口连接，极化装置的出水口用于与外排管道连接；
所述极化装置包括变频控制器、壳体、阴极和阳极，阴极和阳极均与变频控制器连接，阴极和阳极均为石墨电极，壳体上设置有进水口和出水口，阴极和阳极外置于壳体或内衬于壳体。
第二方面，本发明提供一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌工艺，包括如下步骤：
将杀菌剂投加到海水循环水中后，将两者混合均匀，然后将混合液输送至极化装置内，向海水循环水施加变频脉冲，对其进行强化杀菌，变频脉冲的时间不低于10s；
变频脉冲的电压变化范围为150-220V，变频范围为30-90Hz。
上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
(1)本发明所述加药-电磁复合极化耦合方法用于海水冷却系统抑菌工艺，对海水冷却水系统改动较少，电磁场产生系统可直接采用厂用电，无需额外电气改造，整个改造过程不涉及大工程改造，因此适用范围广。
(2)变频电磁场通过电压和频率的周期性改变，形成有规律的电磁场，改变杀菌剂的微观结构(包括分子极化程度加剧、溶解度增加等)，对氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂的分子极性进行提升，可增加药剂的杀菌效果和反应效率，均可实现大幅减少加药量，降低药剂成本；可大幅增加杀菌剂的杀菌效果，同时可增加杀菌剂的氧化效果，可实现BOD5、COD等指标的降低，保护凝汽器，避免凝汽器结垢，可高效维护海水冷却系统，降低故障发生率，减少检修费用。
且处理后的循环水中，均未检测出杀菌剂残留，证明杀菌剂在经过激活之后，杀菌能力大幅提升，可高效参与杀菌过程，并且减少细菌残留，使得周围海域不会因为长期排放残留有杀菌剂而导致周围海域出现生态问题，可以满足海滨电厂循环水处理的要求。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的加药-电磁复合极化耦合系统图。
图中：1.海水循环水源，2.加药罐(氧化型/非氧化型杀菌剂)，3.静态混合器，4.电磁发生器，5.极化装置，6.循环水用处。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
第一方面，本发明提供一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，包括混合器和极化装置，其中，
所述混合器的进口端分别与海水循环水源和杀菌剂源连接，出口端与所述极化装置的进水口连接，极化装置的出水口用于与外排管道连接；
所述极化装置包括变频控制器、壳体、阴极和阳极，阴极和阳极均与变频控制器连接，阴极和阳极均为石墨电极，壳体上设置有进水口和出水口，阴极和阳极外置于壳体或内衬于壳体。
极化是因为电流的移动而最终导致电位偏离电极开路电位的现象。当对水体两端添加电场时，水中的极性物质的微观形态会发生一定的变化，包括分子极化程度加剧、溶解度增加等表象。在循环水系统中常用的杀菌剂包括次氯酸钠、异噻唑啉酮等，均属于极性物质，当外加电场时，本身的性质会发生一定的变化，分子结构发生一定变化等情况，从而使得杀菌效果成倍增加，杀菌剂利用率增加，因此最终循环水排水中，杀菌剂残留率大幅降低，不仅获得良好的杀菌抑菌效果，维护循环水系统的运行稳定性，同时使得循环水排水中的杀菌剂含量降低至最低，避免因杀菌剂添加过量而导致改变区域海域的水质，维护生态平衡和保护环境。
在一些实施例中，所述混合器为静态混合器。
在一些实施例中，混合器与极化装置之间的距离不少于10m，以使杀菌剂能够充分分散。
优选的，阴极和阳极的长度大于等于1m。以保证对海水循环水施加足够的变频脉冲时间。
在一些实施例中，所述变频控制的电压变化范围为150-220V，变频范围为30-90Hz。
在一些实施例中，阴极和阳极外置于壳体设置，阴极和阳极包裹在壳体的外表面。
此处的壳体可以为单独设置的容器壳体，也可以直接为进水管道。
在一些实施例中，混合器连接增压式计量泵，增压式计量泵连接杀菌剂配药箱。
第二方面，本发明提供一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌工艺，包括如下步骤：
将杀菌剂投加到海水循环水中后，将两者混合均匀，然后将混合液输送至极化装置内，向海水循环水施加变频脉冲，对其进行强化杀菌，变频脉冲的时间不低于10s；
变频脉冲的电压变化范围为150-220V，变频范围为30-90Hz。
在一些实施例中，海水循环水的温度小于等于90℃；
当海水循环水的温度为30-40℃时，电压变化范围为150-180V，频率变化范围为40-50Hz；
当循环水温度在40-50℃时，电压变化范围为170-200V，频率变化范围为50-80Hz；
当循环水温度在50-60℃时，电压变化范围为190-220V，频率变化范围为70-90Hz。
针对不同温度的循环水，实施建立不同的电磁场，降低氧化型杀菌剂和非氧化性杀菌剂的使用量，有针对性的提升氧化型杀菌剂和非氧化性杀菌剂的反应效率和杀菌效果。不仅获得良好的总杀菌率，并且可以降低海水循环水的COD、BOD5等指标。该工艺兼具极佳的循环水杀菌效率、生态效益、经济效益，使得该工艺展现出极大的应用前景。
在一些实施例中，所述杀菌剂为氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。
本发明所述海水循环水系统改造工艺，用于提升氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂的杀菌能力，实现药剂合理添加，避免药剂浪费和过量药剂影响生态环境。通过对海水循环水系统进行改造，一方面是对加药点的改进，改为从进水口处即开始加药，从而延长杀菌剂与水中污染物的接触时间，并且减少最终杀菌剂在水中的残留量，减少对循环水海域的生态影响。其次，本工艺采用变频变压式极化方式对循环水进行处理，其中变频变压范围由循环水温度进行准确控制，将杀菌剂的分子状态激活为活性态，更加能发挥杀菌剂的杀菌作用，并且对氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂均具有优异的激活作用，随着增强药剂在循环水中的杀菌效果，从而减少杀菌剂的用量。由于不同的温度下，分子的活性状态不同，分子的活性状态越高，参与反应的能力也越高。而在不同温度下，杀菌剂所以需要的电磁场激发条件也不同，本发明所述工艺由循环水的实时水温对电磁场进行高效控制，可充分激活杀菌剂的反应能力，从而提升杀菌效果，并且减少最终杀菌剂的残留率，与传统极化方式不同，本发明更加侧重于激活杀菌剂的分子状态，提升杀菌剂的杀菌效果，减少杀菌剂的残留量，而并非对钙镁离子的去除和结垢抑制。由于海水作为冷却水时，浓缩倍率较低，因此钙镁离子的结垢问题可作为次要问题进行考虑，综上所述，本发明所述海水作为循环水的处理工艺，不仅可满足海水作为循环水的处理要求，同时随着海水冷却水排出的杀菌剂已降低至极低水平，不会再对生态环境造成影响，可满足对海水作为冷却水的处理要求。
下面根据事实例详细描述本发明，本发明的实施效果如下所示。
实施例1
1.将进水管处开口附近开设加药点，加药点连接增压式计量泵，计量泵再连接杀菌剂配药箱，计量泵的启动由进水泵传递信号进行控制，根据进水量添加杀菌剂。加药点处设置静态混合器，用于杀菌剂与海水循环水充分混合。在加药点后加设极化装置，加药点与极化装置之间距离为12m，电极的长度为1m，极化对管道内流经水体的变频脉冲时间平均为15s；
2.以华能烟台电厂的冷却水系统为实施对象，根据海水进水流量，按计量加入杀菌剂，打开变频电磁场设备，对循环水进行电磁场处理，对海水进行强化杀菌处理。循环水温度为38℃，电压变化范围为150-180V，频率变化范围为30-60Hz；
3.水质分析过程包括对海水循环水的菌落总量、BOD5、COD等指标，水质分析数据如表1所示。
表1
实施例2
1.将进水管处开口附近开设加药点，加药点连接增压式计量泵，计量泵再连接杀菌剂配药箱，计量泵的启动由进水泵传递信号进行控制，根据进水量添加杀菌剂。加药点处设置静态混合器，用于杀菌剂与海水循环水充分混合。在加药点后加设极化装置，加药点与极化装置之间距离为11m，电极的长度为1.3m，极化对管道内流经水体的变频脉冲时间平均为17s；
2.以华电龙口电厂的冷却水系统为实施对象，循环水温度为44℃，电压变化范围为170-200V，频率变化范围为50-80Hz；
3.水质分析过程包括对海水循环水的菌落总量、BOD5、COD等指标，水质分析数据如表2所示。
表2
项目 加药量 杀菌率 BOD5去除率 COD去除率
次氯酸钠 1.5ppm 58％ 5％ 4％
异噻唑啉酮 1.5ppm 54％ -- --
电磁+次氯酸钠 0.5ppm 88％ 10％ 9％
电磁+异噻唑啉酮 0.5ppm 91％ -- --
实施例3
1.将进水管处开口附近开设加药点，加药点连接增压式计量泵，计量泵再连接杀菌剂配药箱，计量泵的启动由进水泵传递信号进行控制，根据进水量添加杀菌剂。加药点处设置静态混合器，用于杀菌剂与海水循环水充分混合。在加药点后加设极化装置，加药点与极化装置之间距离为12m，电极的长度为1m，极化对管道内流经水体的变频脉冲时间平均为15s；
2.以国家能源蓬莱电厂的冷却水系统为实施对象，循环水温度为52℃，电压变化范围为190-220V，频率变化范围为70-90Hz；
3.水质分析过程包括对海水循环水的菌落总量、BOD5、COD等指标，水质分析数据如表3所示。
表3
项目 加药量 杀菌率 BOD5去除率 COD去除率
次氯酸钠 1.5ppm 55％ 7％ 6％
异噻唑啉酮 1.5ppm 55％ -- --
电磁+次氯酸钠 0.5ppm 83％ 11％ 11％
电磁+异噻唑啉酮 0.5ppm 80％ -- --
实施例4
对实施例1-3处理后的海水循环水进行了次氯酸钠和异噻唑啉酮含量的检测，过氧化氢含量检测情况如表4所示。
表4
本发明主要通过构建基于变频式电磁场激发装置为基础的海水循环水快速处理工艺，实现了对多个海滨电厂循环水中菌类总量的快速降低，以及BOD5、COD指标的快速降低，且适用于常用的氧化型和非氧化性杀菌剂，处理后海水循环水中无杀菌剂残留。一方面实现了杀菌剂杀菌效果的快速提升，深度降低海水中总菌类的残留率，避免海水冷却系统发生结垢、长菌等问题，另一方面根据杀菌剂的残留量分析试验证明，在海水处理过程中，各类杀菌剂已经全部参与反应。因此，该工艺提出了一套新型高效的海水循环水快速处理模式，可以快速深度且降低海水循环水中的总菌类含量，降低多个循环水的污染性指标，处理效率大幅提升，且可保证电厂周围海水流域不受残留杀菌剂的影响。因此该工艺具有广阔的应用前景，并且有望用于更多的水处理体系。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，其特征在于：包括混合器和极化装置，其中，
所述混合器的进口端分别与海水循环水源和杀菌剂源连接，出口端与所述极化装置的进水口连接，极化装置的出水口用于与外排管道连接；
所述极化装置包括变频控制器、壳体、阴极和阳极，阴极和阳极均与变频控制器连接，阴极和阳极均为石墨电极，壳体上设置有进水口和出水口，阴极和阳极外置于壳体或内衬于壳体；
混合器与极化装置之间的距离不少于10m；
所述变频控制的电压变化范围为150-220V，变频范围为30-90Hz；
变频电磁场通过电压和频率的周期性改变，形成有规律的电磁场，改变杀菌剂的微观结构，对氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂的分子极性进行提升，增加药剂的杀菌效果和反应效率。
2.根据权利要求1所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，其特征在于：所述混合器为静态混合器。
3.根据权利要求1所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，其特征在于：阴极和阳极的长度大于等于1m。
4.根据权利要求1所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，其特征在于：阴极和阳极外置于壳体设置，阴极和阳极包裹在壳体的外表面。
5.根据权利要求1所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统，其特征在于：混合器连接增压式计量泵，增压式计量泵连接杀菌剂配药箱。
6.一种基于权利要求1所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌系统的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌工艺，其特征在于：包括如下步骤：
将杀菌剂投加到海水循环水中后，将两者混合均匀，然后将混合液输送至极化装置内，向海水循环水施加变频脉冲，对其进行强化杀菌，变频脉冲的时间不低于10s；
变频脉冲的电压变化范围为150-220V，变频范围为30-90 Hz。
7.根据权利要求6所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌工艺，其特征在于：海水循环水的温度小于等于90℃；
当海水循环水的温度为30-40℃时，电压变化范围为150-180V，频率变化范围为40-50Hz；
当循环水温度在40-50℃时，电压变化范围为170-200V，频率变化范围为50-80Hz；
当循环水温度在50-60℃时，电压变化范围为190-220V，频率变化范围为70-90Hz。
8.根据权利要求6所述的电磁复合极化杀菌剂的海水抑菌工艺，其特征在于：所述杀菌剂为氧化型杀菌剂和非氧化型杀菌剂。
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