現(xiàn)有的電力、石油、化工等行業(yè)都離不開冷卻循環(huán)水系統(tǒng),由于開式冷卻循環(huán)水系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí),會(huì)發(fā)生水分的大量蒸發(fā),導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)水中的鈣、 鎂等離子不斷濃縮。如果不進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理,就會(huì)造成設(shè)備內(nèi)部的結(jié)垢,降低換熱效率,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞管路,給生產(chǎn)上埋下嚴(yán)重的安全隱患。循環(huán)水系統(tǒng)為開路循環(huán),水中溶解氧充分,溶氧腐蝕浪容易發(fā)生。同時(shí),由于水中含有足夠的有機(jī)物和無機(jī)物,當(dāng)水溫達(dá)到25-35°C時(shí)就會(huì)給水中微生物的生長(zhǎng)繁殖提供適宜的條件,該微生物既可造成污垢沉積,又可造成腐蝕。在開式冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中,水垢、腐蝕和微生物危害習(xí)慣稱為三大危害。當(dāng)腐蝕和結(jié)垢物質(zhì) 達(dá)到一定濃度時(shí),循環(huán)水系統(tǒng)需要進(jìn)行排污處理,這樣循環(huán)水系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的排污水。我公司經(jīng)過多年研究,成功的開發(fā)了冷卻循環(huán)水近零排放系統(tǒng), 系統(tǒng)不但可以保證循環(huán)水系統(tǒng)在高倍率甚至是零排放的情況下運(yùn)行不發(fā)生結(jié)垢、腐蝕、微生物危害,而且可以接納反滲透濃水、混床再生水、高硬度地表水或地下水作為開式循環(huán)水的補(bǔ)充水。提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)(目前我國的冷卻循環(huán)水濃縮倍數(shù)一般為三倍左右),降低補(bǔ)充水的用量,節(jié)約水資源,減少排污水量,降低排污處理費(fèi)用,進(jìn)而減少其對(duì)環(huán)境的污染。
由我公司主導(dǎo)研發(fā)的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)近零排放技術(shù),可保證循環(huán)水的濃縮倍數(shù)在15倍以上運(yùn)行,大幅減少系統(tǒng)排水量,實(shí)現(xiàn)零污水排放。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、技術(shù)先進(jìn)可行、經(jīng)濟(jì)合理,具有投資小、能源消耗低、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
本系統(tǒng)由過濾系統(tǒng)、軟化系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)三部分組成。
一、過濾系統(tǒng)
本過濾系統(tǒng)由活性濾料過濾器、絮凝沉降凈水裝置及與之配套的壓濾裝置組成。
(一)活性濾料過濾器
本過濾器選用的濾料是一種帶有負(fù)電荷的活性濾料,濾料小粒徑為0.25? 0.5毫米,表面非常光滑,其存在以下3種過濾機(jī)理:
1、機(jī)械過濾(物理攔截),利用濾料孔隙濾除40微米以下的微粒。
2、電-機(jī)械過濾(電吸附和物理孔吸附),利用電吸附和物理孔吸附40 微米至4微米微粒。
3、選擇性分子篩和催化(分子間化學(xué)吸附),分子篩吸附低于4微米級(jí)別和溶解化學(xué)物質(zhì),去除重金屬。
通過以上三種過濾機(jī)理,其過濾精度在不絮凝的情況下可達(dá)到1微米,對(duì)4 微米以下顆粒物的過濾能力,比石英砂過濾器提高了 100倍。系統(tǒng)可有效去除水中的懸浮物、鐵、錳等金屬離子,出水濁度小于5NTU。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,濾料不受生物菌藻的影響,不會(huì)因生成蟲洞而使系統(tǒng)過濾效果下降。由于活性濾料的表面非常光滑,其要求的反洗水流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石英砂過濾器需要的反洗流速,其產(chǎn)生的反沖洗水量只有普通石英砂過濾器的二分之一左右。本過濾器對(duì)含油廢水具有良好的過濾作用,并且本過濾器終身不用更換濾料。
(二)絮凝沉降凈水裝置
1、本設(shè)備是我公司研發(fā)的一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的髙效絮凝沉降凈水裝置,工作原理如下:
首先,向污水中投入適量的絮凝劑和助凝劑,絮凝劑和助凝劑可以有效的捕捉水中的懸浮物形成絮體,在污水進(jìn)入設(shè)備后,通過強(qiáng)制損拌,形成的絮體在備中不斷碰撞粘合,密度越來越大,從而在絮凝反應(yīng)區(qū)形成了高密度的生物粘泥過濾層。高密度的生物粘泥在水流的沖擊作用下向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入固液分離區(qū),由于固液分離區(qū)的橫截面積大于絮凝反應(yīng)區(qū)的橫截面積,所以此時(shí)水流的速度大幅降低,沖擊力減小,質(zhì)量較大的生物粘泥顆粒就會(huì)在重力的作用下與水流自然沉降出來進(jìn)入集泥區(qū),小顆粒的絮體在水流的作用下會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入強(qiáng)制導(dǎo)流沉降區(qū),水流進(jìn)入強(qiáng)制導(dǎo)流分離區(qū)后,在波紋管內(nèi)流動(dòng),小的顆粒會(huì)再次發(fā)生碰撞使密度逐漸增大,隨著密度的逐漸增大再次與水流自然沉降出來下降進(jìn)入集泥區(qū)。設(shè)備產(chǎn)生的污泥經(jīng)壓濾機(jī)壓縮后作為固廢排出,壓濾機(jī)產(chǎn)生的廢液經(jīng)廢液箱收集后排回多介質(zhì)過濾器反洗水箱。本設(shè)備的出水濁度不大于10NTU,并且處理量不會(huì)受進(jìn)水水質(zhì)的影響。
2、性能特點(diǎn)
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)需要每小時(shí)可處理多介質(zhì)過濾器反洗水30m3;
(2)沉降出的水體濁度不大于lONfU,出水水質(zhì)受入口水質(zhì)變化的影響很小,原水懸浮 物濃度即使達(dá)到1000?20000mg/L仍然不影響本設(shè)備的過濾效果;
(3)污泥在沉降的同時(shí)自動(dòng)完成濃縮過濾,沉降污泥含水率可達(dá)到80-85%;
(4)本絮凝沉降凈水裝置對(duì)由于微生物繁殖造成的濁度上升具有良好的過濾效果。
二、軟化系統(tǒng)
(一)核輔助催化結(jié)晶軟化裝置
核輔助催化結(jié)晶設(shè)備是我公司根據(jù)德國沃奇的軟化技術(shù),結(jié)合國內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況,自主研發(fā)的循環(huán)水軟化設(shè)備,其軟化催化劑主要為改性陶瓷珠。核輔助結(jié)晶不同于其它軟化工藝,是一種固態(tài)非均相催化劑和水或氣/溶液反應(yīng),其反應(yīng)過程:
吸引—分解重組—結(jié)晶成長(zhǎng)—脫附
1、核輔助催化結(jié)晶設(shè)備工作原理
高溫狀態(tài)下,水中的碳酸氫根會(huì)失氫變?yōu)樘妓岣?,并與鈣、鎂離子相結(jié)合,生成不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂,從而產(chǎn)生水垢。
所形成的亞微米晶體顆粒仍然懸浮在處理后的水中,但不會(huì)在輸水管道中形成水垢,因?yàn)榫w是電中性的,在其表面不會(huì)形成任何強(qiáng)烈的化學(xué)鍵結(jié)合。亞微米碳酸鈣晶體是非常穩(wěn)定的,直到溫度達(dá)到360°C之前都會(huì)以穩(wěn)定的碳酸鈣晶體形式存在,超過360°C之后才會(huì)分解為方解石形式存在。亞微米碳酸鈣晶體用肉眼看不到,但該晶體可以被過濾器表面過濾掉,在過濾精度為20納米的膜式過濾器表面可以觀察到類似的針狀晶體(文石類型),亞微米碳酸鈣晶體溶于酸。
注意:核輔助催化結(jié)晶設(shè)備只能處理鈣和鎂的碳酸氫鹽,不能處理鈣和鎂的硫酸鹽、氯鹽、磷酸鹽和硅酸鹽,也不能處理其他類型的碳酸氫鹽。
2、核輔助催化結(jié)晶設(shè)備的優(yōu)勢(shì)
(1)不加化學(xué)藥劑相比于常用的通過添加化學(xué)藥劑的方法,不用擔(dān)心反應(yīng)后產(chǎn)生其他的負(fù)面影響。
(2)不需要再生
通常采用樹脂軟化水的方法,樹脂需要再生,再生過程中產(chǎn)生的濃水需要通過其它的方法進(jìn)行處理,而核輔助催化結(jié)晶催化劑不需要再生,只需要在過濾器中與水充分接觸就可以把碳酸氫鈣及碳酸氫鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鈣與碳酸鎂的晶體。
(3)不產(chǎn)生廢水,"0"費(fèi)用運(yùn)行,TDS (溶解固體總量)不變,與水反應(yīng)時(shí)間短(核輔助催化結(jié)晶催化劑反應(yīng)只需要5秒,樹脂需要90秒)。
(4)不需要維護(hù)保養(yǎng),使用壽命3-5年。
(5)節(jié)省占地面積。
3、核輔助催化結(jié)晶催化劑特性及工作條件
請(qǐng)不要在含有不安全微生物,或者不明水質(zhì)的水中使用,或者未充分消毒后使用。核輔助催化結(jié)晶催化劑對(duì)鐵、銅、錳、鉛、鋅等有很好的吸附能力,因此,在含有高含量的這類污染物的水中,核輔助催化結(jié)晶催化劑可能改變顏色或縮短使用壽命。
4、核輔助催化結(jié)晶催化劑功能對(duì)比圖
5、常規(guī)軟化產(chǎn)品的分析與對(duì)比
(二)導(dǎo)向結(jié)晶軟化系統(tǒng)
當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水鈣硬度高于4mmol/L時(shí),需要采用該設(shè)備對(duì)循環(huán)水補(bǔ)充水進(jìn)行軟化處理。
1、導(dǎo)向結(jié)晶軟化系統(tǒng)
2、技術(shù)原理
我們知道,水中的鈣硬是以碳酸氫鈣的形式存在。水的PH值或溫度越高,水中的碳酸氫鈣越容易分解形成碳酸鈣,其反應(yīng)過程:
Ca(HC03)2 — CaC03 +C02 + H20
加熱
Ca(HC03)2 + 0H — CaC03 + H20
我公司所研發(fā)的導(dǎo)向結(jié)晶軟化裝置與常規(guī)軟化技術(shù)不同,該系統(tǒng)通過向水中加入氫氧化鈉溶液來調(diào)節(jié)水的PH值,從而提高原水的結(jié)垢趨勢(shì)。同時(shí),氫氧化鈉溶液與水充分混合時(shí),與水中的碳酸氫鈣發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生碳酸鈣白色沉淀。設(shè)備中投加的晶種是一種帶有負(fù)電荷的特殊材料,可以有效吸附水中的碳酸鈣微晶體而形成晶核,從而改變晶體顆粒隨機(jī)成長(zhǎng)模式,使碳酸鈣晶體能夠快速的結(jié)晶在晶核上,實(shí)現(xiàn)了碳酸鈣的導(dǎo)向性結(jié)晶,降低了水的硬度(在增大晶體顆粒粒徑的時(shí),其密度能基本保持恒定或略有升高,形成的晶體非常致密)。本設(shè)備無軟化廢水產(chǎn)生,排出的碳酸鈣顆??梢宰鳛槊摿蛟匣厥绽?。
3、性能特點(diǎn)
(1)高負(fù)荷,大流量。本導(dǎo)向結(jié)晶系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟化裝置可處理量為 300-500m3/h。
(2)由于導(dǎo)向結(jié)晶軟化系統(tǒng)獨(dú)特的設(shè)計(jì),對(duì)水體硬度的軟化率較高,出水水質(zhì)穩(wěn)定,對(duì)鈣鎂粒子的去除率可達(dá)70-80%。
(3)適用范圍廣,抗沖擊能力強(qiáng)可以適用于高暫硬水、低暫硬水、高永硬水、含阻垢劑水等多種水質(zhì)。
(4)無二次廢水產(chǎn)生,排出的碳酸鈣晶體可作為脫硫的原料回收利用。
三、加藥系統(tǒng)及相關(guān)藥劑
加藥系統(tǒng)由緩蝕阻垢劑加藥裝置和PH值調(diào)節(jié)裝置兩部分組成。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,需要對(duì)循環(huán)水PH值、電導(dǎo)、氯離子、硬度、濁度等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。由PH值調(diào)節(jié)裝置將調(diào)節(jié)水體PH值在允許范圍內(nèi),加藥系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)情況及設(shè)備材質(zhì)投加緩蝕阻垢劑。通常加藥量分為兩部分,一部分為在項(xiàng)目運(yùn)行之前,根據(jù)系統(tǒng)保有水量,按照每噸水100克藥量,一次性投加;另一部分在正常的運(yùn)行過程中,根據(jù)補(bǔ)充水的用量按照每噸水60克進(jìn)行投加。
循環(huán)水零排放緩蝕阻垢劑是由髙分子聚合物、專用分散劑、髙效緩蝕劑、唑類等按比例制成,其外觀為黃色至棕黃色液體,適用于高硬度、高堿度、高氯離子等水質(zhì)。
四、循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)及性能指標(biāo)
1、碳鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率小于0.075 mm/a ,無明顯孔蝕現(xiàn)象。
2、銅合金和不銹鋼設(shè)備傳熱面水側(cè)腐蝕速率小于0.005 mm/a ,無明顯孔蝕現(xiàn)象。
3、設(shè)備傳熱面水側(cè)污垢熱阻值應(yīng)小于3.44x10-4 m2.K/W
4、設(shè)備傳熱面7J5側(cè)粘附蓮率不應(yīng)大于20 mg/cm2?月。
5、循環(huán)水日常水質(zhì)指標(biāo)控制要求: