CN1426972A

CN1426972A - 一种冷却水循环处理系统及方法

Info

Publication number: CN1426972A
Application number: CN 01140337
Authority: CN
Inventors: 李明秀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-02

Abstract

本发明公开了一种冷却水循环处理系统及方法，其依据冷却水循环系统中冷却水塔内的水理特性，借助于一个溶解槽将补充水、中和剂及臭氧气体预先溶解成为低浓度臭氧水，该低浓度臭氧水由汇流底槽注入以进行消毒、杀菌及灭藻，而在对低浓度臭氧水进行适当的处理后，再利用高浓度臭氧水从冷却水塔的顶部注入，并持续适当的时间。反复循环该操作程序，并在利用臭氧对冷却水塔进行处理的期间内，将回流水旁流隔离成用于砂滤槽的逆洗水，从而借助于分流调配而成的低、高浓度臭氧水注入处理方式，构成一种利用率较高但成本较低的冷却水循环处理流程。

Description

一种冷却水循环处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种水质处理系统及方法，更具体地说，涉及一种利用高浓度臭氧水和低浓度臭氧水作为消毒剂，通过分阶段对高浓度臭氧水和低浓度臭氧水进行调控，来提高循环处理系统的杀菌及灭藻效果，并达到操作简单且经济可行的循环处理系统及方法。

背景技术

在许多企业的生产流程中，通常需要利用冷却水来对生产设备的温度进行控制，而为了对生产设备内经过热交换后生成的高温水进行回收利用，通常利用冷却水塔来使得该高温水与大气进行热交换处理，冷却后进行再循环。传统冷却水循环处理系统如图1所示，冷却水通过在冷却水塔10内与大气作进行热交换后汇流于底槽12内，并经过砂滤作用去除固体物质，再由加压抽水机14送入到生产流程中的设备(热交换器)16内，作为冷却用水，经过与设备16进行热交换后使得该冷却水升温，升温后的冷却水则从冷却水塔10的顶部流回，并利用风扇18来促进空气的对流作用，进行散热处理。底槽12设有补充水阀20和排放水阀22，同时，底槽12还连接有一接触装置24，该接触装置24连接有一臭氧产生器26，通过该臭氧产生器26向接触装置24输入臭氧，并在接触装置24内与水发生混合，最后将与臭氧混合后的水排入到底槽12内，对系统进行消毒与灭菌处理。

上述冷却水循环处理系统，由于导入O₃(臭氧)的目的主要是为了杀菌、消毒和灭藻，从而替代化学药品(如氯气等)，但是O₃的加注方法仍然与传统化学药品的加注方法相同，即从冷却水塔的底槽12内取出部分水来溶解气体O₃，再将溶解有O₃的水回流至冷却水塔的底槽12内。但是由于O₃具有自行分解的特性，切溶解在水中的O₃其自行分解的速度更快，再加上pH值、温度、时间、环境、水质及操控方式均对O₃的溶解及自行分解影响很大，因此，前述方法不仅大幅度降低了O₃的功能与作用，同时也降低了冷却水的处理效果，另一方面还对冷却水的处理流程有过多限制：

(1)利用冷却水塔的底槽作为反应场，导致实际的O₃利用比率偏低

通过利用在底槽12处形成的分路来获得溶解有O₃的水，然后再注入到冷却水塔的底槽12内，以便在底槽12内能够与冷却水中的微生物进行充分反应。但是由于冷却水塔10的底槽12是汇流池而不是储水池，其容积有限，并且在循环的冷却水流量(FLOW RATE)较大的情况下，冷却水在底槽12内的停留时间极其有限，因此如果利用少量的O₃水以求获得与冷却水充分混合反应，并且具有足够的接触时间是相当困难的。大部分未在底槽12内进行反应的O₃会被抽水机抽取出，经过冷却水管路进入到热交换设备中，从而导致实际用于在冷却水塔10底槽12内进行反应的O₃的比率偏低。

(2)溶解气体O₃的用水不佳，导致O₃的溶解度降低

由于上述系统中用于O₃发生装置的水取自于冷却水塔10的底槽12内，而底槽12中的水质除了水温略低于经过热交换后的回流水以外(由于冷却水塔的散热作用)，其水质条件反而会更为不利(因冷却水塔的蒸发作用，会使得pH值、悬浮固体粒子「简称S.S」浓度、有机反应物、污杂物的浓度增高)。因此，气体O₃的溶解度就会相对降低，并且O₃的自行分解率加速，从而损耗O₃。

(3)O₃的处理对象不准确，导致O₃的处理效果降低

冷却水的循环过程虽为连续性流程，但其整个过程大致可分别为：冷却水的输送、设备在热交换时的吸热作用、回流热水的输送及冷却水塔的散热等四个部分。其中，除冷却水塔对外界开放以外，其余均在封闭系统中进行，因此各种外物的介入、生物的滋长等均发生在冷却水塔内。因此一般的化学药品处理或导入O₃处理也均在冷却水塔内进行。而目前系统中O₃的处理方式仅是直接注入底槽12内，并在注入底槽12后直接输入系统而流入热交换设备内，再由热交换设备回流至冷却水塔10中，经长时间流程后几乎不可能有残留的O₃进入到冷却水塔10内。因此，除非有足够的高浓度的O₃水，才能够应付流程中的耗损及自行分解，否则在冷却水塔中最容易滋生微生物、病菌、生物膜的顶部至底槽间，将无法达到用O₃进行处理的效果，并且会结垢掉落而形成系统中的固体物质，必须持续地添加O₃。

(4)O₃的作用目的不明确

O₃在冷却水循环处理系统内的主要作用是杀死细菌、微生物及生物膜，附带作用于脱色、脱臭、除垢及降低化学需氧量(Chemical Oxygen Demand「简称COD」)。而利用O₃对一般水作净化处理，如降低硬度、传导性、S.S等，其效果并不理想，并且还有可能成为干扰因素，即使在对一般水进行处理时使用了O₃，也并非用于去除S.S、硬度或COD，无论从技术上或经济上考虑，通常利用其他方法处理来完成这些操作。另外，由于O₃为统括性反应，即其氧化作用同时发生，各种反应过程很难分离，因此在通常情况下只好将其总耗用量视为系统的需求量。然而如果考虑O₃的特性，即O₃的溶解浓度会随时间的推移而降低，并也会随操作因素而改变其分解速率，那么通过对不同的作用对象，所需的O₃浓度及接触时间，以及在循环流程中的最佳场所等进行选择，就可以对O₃进行高效利用。

(5)对流程参数的监控和O₃的注入率不确定

冷却水循环处理系统一般不要求使用高纯度净水，其在实际运作的过程中，除了不作业的时间段之外，还存在日夜温度差、晴雨气温差、季节性变化、外物介入、生物滋长及蒸发浓缩等现象，会导致冷却水中的各种成份，如pH值、水温、矿物质、固体溶解物、硬度、生物残骸、结垢集结块等常常发生变动，而当在每一周期(CYCLE)中进行下流(BLOWN DOWN)或提升(MAKE-UP)操作时又会引起大幅度变动，这是一般的水循环处理系统所没有的现象。在循环系统中通过测量冷却水中的各种参数来对O₃的注入量进行监视与控制，例如采用对氧化还原电位(Oxidation ReductionPotential〔简称ORP〕)、PH、温度(Temperature)、传导率(Conductivity)、O₃残留溶存量等进行测量来对O₃的注入量进行控制，在实际应用中很难实现，同时对O₃影响极为重要的时间因素却常被忽略，从而导致O₃的注入率常出现过大和过少的问题，迄今尚无合适的解决方法，然而，由于循环流程具有均化作用，溶存的O₃也具有时效性，因此应有具有简化操控的方法。

基于上述种种原因，目前在系统中引入以O₃对冷却循环水进行处理的方式，由于系统中影响O₃实际需求量的因素或者说导致O₃发生变动的因素太多，所以无法有效地给出获得O₃加入量的一个恒定参数，从而使得O₃的利用率较差或者整体杀菌、灭藻效果不佳，而无法达到经济、有效的实施应用阶段，因此也无法进行普及应用。

发明内容

为此，本发明旨在提供一种低成本、高利用率的冷却水循环处理系统和方法，该系统和方法能够借助于补充水来预先制成低浓度和高浓度的O₃水，并且通过对低浓度和高浓度O₃水的运行周期进行调配来充分发挥O₃的杀菌、灭藻效果，同时能够借助于系统中的回流水来对砂滤槽进行逆洗操作，以降低系统的用水量和排水量。

本发明中的冷却水循环处理系统包括有：冷却水塔、汇流底槽、砂滤槽、加压抽水机、热交换器和溶解槽，其中，汇流底槽直接与砂滤槽相连通，该砂滤槽通过一个回流管路依次与加压抽水机、热交换器、冷却水塔顶部相连通，该砂滤槽还连接有一个用于排放废水的废水排放管路；所述溶解槽用于溶解O₃，其通过补充水管路和臭氧管路与外界连通，同时通过低浓度管路和高浓度管路分别与汇流底槽和冷却水塔顶部相连通，借助于在低、高浓度管路上进行自动的控制调配来分别向汇流底槽和冷却水塔顶部注入低、高浓度的臭氧水。

所述系统还可以包括有一个臭氧分解装置，该臭氧分解装置设在加压抽水机与热交换器之间，从加压抽水机抽出的冷却水被首先导入该臭氧分解装置中，再送入热交换器中，以避免热交换器受到臭氧的腐蚀。

最好，所述溶解槽采用机械离心力溶入法，以提高臭氧水的浓度。

最好，所述低浓度臭氧水和高浓度臭氧水的注入方式采用分时间段注入的方式。

最好，在利用高浓度臭氧水对冷却水塔进行处理的期间内，将回流水旁接到一个与砂滤槽相连通的逆洗管路上，作为用于砂滤槽的逆洗水。

最好，所述溶解槽连接有一能够注入中和剂的中和剂管路。

本发明中的冷却水循环处理方法包括：预先将补充水和臭氧气体混合溶解成为低浓度臭氧水，将该低浓度臭氧水注入到冷却水塔底部的汇流底槽内，对冷却水进行消毒、杀菌和灭藻处理，在利用低浓度臭氧水进行处理后，再将高浓度臭氧水注入到冷却水塔中。

最好，在利用高浓度臭氧水对冷却水塔进行处理的期间内，将回流水通过旁侧逆洗管路与冷却水塔进行旁流隔离，流入砂滤槽中，作为用于砂滤槽的逆洗水。

最好，所述高浓度臭氧水被从冷却水塔的顶部注入。

最好，在所述补充水与臭氧气体混合时一并加入中和剂。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明。

图1是传统冷却水循环处理系统的流程示意图；

图2是本发明中冷却水循环处理系统的流程示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明中的冷却水循环处理系统包括有：冷却水塔30、汇流底槽32、砂滤槽34、加压抽水机36、臭氧分解装置38、热交换器40和溶解槽42。其中，冷却水塔30内的水流入并汇集在汇流底槽32内，该汇流底槽32借助于管路44与砂滤槽34相连通，而砂滤槽34主要用于去除冷却水的固体物，其通过一回流管路46相继连通加压抽水机36、臭氧分解装置38、热交换器40，并使回流水从冷却水塔30的顶部注入。砂滤槽34连接有一废水排放管路48，并在该废水排放管路48中设有一用于控制及排放废水的控制阀480。臭氧分解装置38是以温度或催化剂作为臭氧的分解触媒，它是用于一些特殊的场合中以确保热交换器40免受O₃腐蚀的装置。回流管路46在其旁侧接有一逆洗管路50，该逆洗管路50连接砂滤槽34，对砂滤槽34进行逆洗操作，因此，本发明中的冷却水循环系统不但利用回流水作为砂滤槽34的逆洗水，而且废水排放管路48所排放的废水中同时具有下流(BLOW DOWN)的水及洗砂废水，使得使用的水量及排出的水量减少。在逆洗管路50与回流管路46的连接端部设有一个控制阀500。溶解槽42用于溶解O₃，其连接有补充水管路52、中和剂管路54和臭氧管路56，利用补充水管路52、中和剂管路54和臭氧管路56可先后导入补充水、中和剂及消毒剂(O₃)，并在补充水管路52、中和剂管路54及臭氧管路56中分别设有控制阀520、540及560，对时间及流量进行控制。溶解槽42利用机械离心力溶入法对臭氧进行溶解，经溶解反应后排出O₃水，通过一低浓度管路60和一高浓度管路58分别与汇流底槽32和冷却水塔30的顶部相连通，借助于该低、高浓度管路60、58分别注入低浓度臭氧水及高浓度臭氧水，由于低浓度臭氧水及高浓度臭氧水可以被控制成在不同的时间段内加入，因此，高浓度管路58也可直接从低浓度管路60的旁侧分出，再通过控制阀控制其流向。

另外，本发明中的砂滤槽34可通过在冷却水塔30的汇流底槽32底部铺设砂粒来形成，为了系统运作顺畅，也可设有抽气风扇62。本发明中的各控制阀通过自动控制装置来完成整体的操作程序。

本发明中O₃的处理方法如下：

1.处理及清洗前的准备：

(1)中和剂(酸液)注入，启动O₃发生设备，产生O₃。

(2)溶解槽42开始溶解O₃气体。

2.处理及清洗程序：

(1)回流管路46内的回流水进入到冷却水塔30内，该冷却水塔30内的回流水和低浓度管路60内的低浓度臭氧水被注入到汇流底槽32内。

(2)在利用低浓度臭氧水进行适当的处理后(参考时间约10-30分钟)，开始注入高浓度臭氧水，即控制进入溶解槽42内的补充水管路52及臭氧气体的比例，制成高浓度臭氧水，并通过高浓度管路58从冷却水塔30的顶部注入，以彻底消除低浓度臭氧水处理周期内未处理完全而残留的其他物质。

综上所述，本发明中的冷却水循环系统和方法，不仅使得O₃的利用率得以提高，而且整体杀菌、灭藻效果明显，并且充分降低了整个系统的用水量和排水量。

另外，上述仅对本发明的一个具体实施例进行了详细说明，但并不能作为对本发明保护范围的限制，凡是依据本发明的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种冷却水循环处理系统，包括有：冷却水塔、汇流底槽、砂滤槽、加压抽水机、热交换器和溶解槽，其中，汇流底槽直接与砂滤槽相连通，该砂滤槽通过一个回流管路依次与加压抽水机、热交换器、冷却水塔顶部相连通，该砂滤槽还连接有一个用于排放废水的废水排放管路；所述溶解槽用于溶解O₃，其通过补充水管路和臭氧管路与外界连通，同时通过低浓度管路和高浓度管路分别与汇流底槽和冷却水塔顶部相连通，借助于在低、高浓度管路上进行自动的控制调配来分别向汇流底槽和冷却水塔顶部注入低、高浓度的臭氧水。

2.根据权利要求1中所述的循环处理系统，其特征在于：该系统还包括有一个臭氧分解装置，该臭氧分解装置设在加压抽水机与热交换器之间，从加压抽水机抽出的冷却水被首先导入该臭氧分解装置中，再送入热交换器中，以避免热交换器受到臭氧的腐蚀。

3.根据权利要求1中所述的循环处理系统，其特征在于：所述溶解槽采用机械离心力溶入法，以提高臭氧水的浓度。

4.根据权利要求1中所述的循环处理系统，其特征在于：所述低浓度臭氧水和高浓度臭氧水的注入方式采用分时间段注入的方式。

5.根据权利要求1中所述的循环处理系统，其特征在于：在利用高浓度臭氧水对冷却水塔进行处理的期间内，将回流水旁接到一个与砂滤槽相连通的逆洗管路上，作为用于砂滤槽的逆洗水。

6.根据权利要求1中所述的循环处理系统，其特征在于：所述溶解槽连接有一能够注入中和剂的中和剂管路。

7.一种冷却水循环处理方法，其特征在于：预先将补充水和臭氧气体混合溶解成为低浓度臭氧水，将该低浓度臭氧水注入到冷却水塔底部的汇流底槽内，对冷却水进行消毒、杀菌和灭藻处理，在利用低浓度臭氧水进行处理后，再将高浓度臭氧水注入到冷却水塔中。

8.根据权利要求7中所述的循环处理方法，其特征在于：在利用高浓度臭氧水对冷却水塔进行处理的期间内，将回流水通过旁侧逆洗管路与冷却水塔进行旁流隔离，流入砂滤槽中，作为用于砂滤槽的逆洗水。

9.根据权利要求7中所述的循环处理方法，其特征在于：所述高浓度臭氧水被从冷却水塔的顶部注入。

10.根据权利要求7中所述的循环处理方法，其特征在于：在所述补充水与臭氧气体混合时一并加入中和剂。