專利名稱：一種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)處理裝置及方法，更具體說，是一種具有凈化水質(zhì)和自動定量投藥雙重功能的適用于中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在水的濃縮過程和水—空氣的洗滌過程，使水中雜質(zhì)濃度不斷增大，導(dǎo)致冷卻水的結(jié)垢傾向加劇、微生物大量繁殖。對于中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，一方面，系統(tǒng)本身具有負(fù)荷變化大、濃縮倍數(shù)高的特點(diǎn)，水處理難度大；另一方面，往往缺乏專業(yè)人員進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測和日常維護(hù)，不能對水質(zhì)進(jìn)行規(guī)范化處理，有的甚至不進(jìn)行任何處理。這一現(xiàn)象在各大城市數(shù)以十萬計的中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)尤為普遍，腐蝕、結(jié)垢和菌藻繁殖三大問題不但造成制冷機(jī)組的工作效率下降、能源消耗大幅增加，還危及制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行、縮短設(shè)備的使用壽命。
常規(guī)的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)和傳統(tǒng)的水處理劑對水質(zhì)監(jiān)測、工藝操作及水處理劑質(zhì)量管理等方面有嚴(yán)格的要求。其中，將冷卻水中水處理劑的濃度保持在其有效范圍、將有害的懸浮物、硬度等雜質(zhì)成分的含量控制在允許濃度以下是水質(zhì)管理工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，往往需要耗費(fèi)大量的人力物力，增大了水質(zhì)處理的成本和企業(yè)的負(fù)擔(dān)，成為限制水處理效果的主要因素，也是中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)推廣實(shí)施水質(zhì)處理技術(shù)的主要障礙。現(xiàn)有的旁流處理或排污水處理方法往往具有工藝流程比較復(fù)雜、設(shè)備較多、不方便操作等缺點(diǎn)，很難滿足中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的需求。
旁濾的作用在于采用適當(dāng)?shù)墓に噷ρh(huán)冷卻水進(jìn)行旁流處理，可將系統(tǒng)中不斷增高的、限制水處理效果的有害成分除去，相當(dāng)于將排污水再生處理后作為補(bǔ)充水、回用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中。這樣可以進(jìn)一步提高工業(yè)水的重復(fù)利用率、減少廢水的排放量，基本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“零排放”，對工業(yè)企業(yè)具有節(jié)水、節(jié)能及降低生產(chǎn)成本等作用，對保護(hù)和合理使用淡水資源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。
過濾是最常用的旁流處理方式，可以除去水中大部分懸浮固體、粘泥和微生物等，雖不能降低水的硬度和含鹽量，但由于反洗水中雜質(zhì)濃度比循環(huán)水的排污水高得多，所以排出的雜質(zhì)很多、而消耗的水量很少，旁濾可使得排污水量顯著降低。近幾年來，纖維過濾器在工業(yè)循環(huán)冷卻水旁流處理中應(yīng)用得到關(guān)注。但現(xiàn)有的纖維過濾器一般只具有單一的過濾功能，如中國專利02226483.3公開的“纖維過濾器”。
藥物的控制釋放技術(shù)具有節(jié)省使用量、延長藥物的有效時間、改善處理效果、減小毒副作用等優(yōu)點(diǎn)。采用控制釋放水處理劑，實(shí)現(xiàn)水處理劑的自動、恒速投加，有利于系統(tǒng)中水處理劑濃度的穩(wěn)定控制，可以大幅度減輕水質(zhì)監(jiān)測和工藝操作的工作量。例如，磷酸鹽控制釋放玻璃(簡稱P-CRG)在水中的溶解產(chǎn)物聚磷酸鹽具有緩蝕和阻垢作用，同時又可成為無機(jī)抗菌離子的載體、釋放出具有殺菌作用的無機(jī)離子，因此，作為一種控制釋放固體水處理劑具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種一體化的、具有混凝過濾和自動投藥雙重功能的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種工藝流程簡單、操作方便、無需專業(yè)人員進(jìn)行日常維護(hù)的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法。
本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，它包括有殼體，殼體上設(shè)有可以旁流形式接通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)水口和出水口，殼體內(nèi)設(shè)有過濾單元，其特征在于所述過濾單元的下方設(shè)有由控制釋放型固體水處理劑構(gòu)成的投藥單元，該投藥單元的出水端連通于所述的出水口。
所述過濾單元的上方留有用于混凝過程的反應(yīng)空間。
該中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置還包括有反沖洗機(jī)構(gòu)。
所述過濾單元為由纖維濾料構(gòu)成的濾料層；所述纖維濾料可以是纖維球?yàn)V料或其他顆料纖維濾料。
所述固體水處理劑為具有緩蝕和阻垢作用的磷酸鹽控制釋放玻璃球；玻璃球的直徑最好為1～200mm。所述固體水處理劑也可以是其他不規(guī)則形狀顆粒，但以球狀為佳。
所述固體水處理劑的溶蝕釋放過程具有0級反應(yīng)動力學(xué)釋放特征。
所述濾料層的上方設(shè)有孔板，以阻止因反沖水?dāng)y帶造成纖維濾料的流失。
本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于本發(fā)明將固體的水處理劑作為濾料層的填充層或支撐層，從而在同一裝置中實(shí)現(xiàn)了旁流混凝過濾與旁路自動投藥的結(jié)合，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備緊湊的特點(diǎn)；2、結(jié)合了纖維過濾技術(shù)與藥物的控制釋放技術(shù)二者的優(yōu)點(diǎn)，具有操作方便、無需專業(yè)人員維護(hù)、靈活性大的特點(diǎn)；3、過濾層上方留有用于混凝過程的反應(yīng)空間，水中懸浮物與絮凝劑發(fā)生“微絮凝效應(yīng)”，生成的絮狀物顆?？赏ㄟ^纖維濾料的深層、高精度過濾得以去除，具有過濾精度高、運(yùn)行周期長、納污量大等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法，其以旁流形式處理循環(huán)冷卻水，其過程依次包括有加混凝劑混合、絮凝、過濾及自動添加水處理劑步驟，其特征在于所述的過濾及添加水處理劑步驟都在過濾器內(nèi)完成，其中，添加水處理劑是通過控制釋放型固體水處理劑的溶解而自動進(jìn)入已經(jīng)過濾處理的水中。
旁流的處理水量為循環(huán)水量的1～5％。
所述絮凝步驟也在所述的過濾器內(nèi)完成。
所述的過濾步驟通過纖維濾層完成。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于本發(fā)明方法的過濾及自動添加水處理劑步驟，甚至于絮凝步驟均在同一個過濾器內(nèi)完成，因而具有工藝流程簡單、操作方便、無需專業(yè)人員進(jìn)行日常維護(hù)的特點(diǎn)；2、運(yùn)行成本低。


圖1為本發(fā)明的工藝流程參考圖；圖2為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例如圖1所示，為本發(fā)明方法的一個較佳實(shí)施方式。它采用旁流形式處理循環(huán)冷卻水，旁流的處理水量為循環(huán)水量的1～5％，其處理過程依次包括有加混凝劑混合、絮凝、過濾及自動添加水處理劑步驟，其中，所述的過濾、絮凝及添加水處理劑步驟都在同一設(shè)備——本發(fā)明裝置內(nèi)完成，而添加水處理劑是通過商品名為“銹垢凈”的控制釋放型固體水處理劑的溶解而自動進(jìn)入已經(jīng)過濾處理的水中，過濾采用顆粒纖維濾層過濾。
如圖2所示，為本發(fā)明裝置的一個較佳實(shí)施例。它包括有殼體1，殼體1上設(shè)有可以旁流形式接通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)水口2和出水口3，以及一個設(shè)于殼體1頂部的用于反沖洗的排污口4，殼體1內(nèi)設(shè)有由纖維濾料層5構(gòu)成的過濾單元，纖維濾料層5的上方留有用于混凝過程的反應(yīng)空間6，而纖維濾料層5的下方設(shè)有由商品名為銹垢凈的控制釋放型固體水處理劑構(gòu)成的投藥單元7，該投藥單元7的出水端連通于所述的出水口3。此外，所述纖維濾料層5的上方設(shè)有孔板8，以防止反沖洗時，纖維濾料被沖走；裝置的下方設(shè)有支撐孔板9，其上方安裝反沖洗布?xì)?、布水裝置，并填有10-20mm的石英砂層10，其上為磷酸鹽控制釋放固體水處理劑“銹垢凈”；為便于了解玻璃狀“銹垢凈”的消耗情況，在纖維濾料層5與“銹垢凈”層之間界面處安裝有透明觀察鏡(圖中未示出)，裝置底部還設(shè)有用于反沖洗的空氣進(jìn)口11。
以下結(jié)合本發(fā)明裝置對本發(fā)明方法的水處理過程和反沖洗過程作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
一、水處理過程如圖1所示，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷水池中的水，經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入循環(huán)管道，大部分經(jīng)換熱器后去冷卻塔，而1～5％的循環(huán)水量經(jīng)一支管進(jìn)入旁路水處理系統(tǒng)，進(jìn)入支管的循環(huán)冷卻水在進(jìn)入本發(fā)明裝置前，先經(jīng)射流器加入混凝劑，在管道中混合均勻后，進(jìn)入本發(fā)明裝置，在纖維濾料層5上方的反應(yīng)空間6內(nèi)發(fā)生“微絮凝反應(yīng)”，混凝劑與水中的懸浮物生成的絮狀物顆粒連同部分CaCO3和Ca3(PO4)2顆粒物、微生物粘泥一起被纖維濾料截留、去除，濾后水的濁度可降到1NTU以下。采用這種方法，旁濾水中的部分正磷酸鹽可被纖維濾料及其所截留的絮狀物顆粒吸附、去除。
濾后的旁流冷卻水經(jīng)投藥單元7時，“銹垢凈”水處理劑按一定速率溶入水中、釋放出具有緩蝕阻垢作用的聚磷酸鹽，實(shí)現(xiàn)恒速投藥，經(jīng)處理后的水再返回冷水池。銹垢凈的外觀為玻璃狀晶球，其直徑可為1～200mm，本實(shí)施例中，直徑為80mm左右，是一種溶蝕控制型的釋放體系，具有0級反應(yīng)動力學(xué)釋放特征，在一定溫度和介質(zhì)條件下，單位表面積顆粒的溶解速率及其所含活性物質(zhì)的釋放速率為常數(shù)，具有緩蝕和阻垢的雙重作用，可作為自動投藥的長效水處理劑，具有用量較小、成本低廉、無需監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)將冷卻水處理過程進(jìn)行最大限度的簡化，適用于無專業(yè)技術(shù)人員管理的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，是中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和市政供水系統(tǒng)的一種經(jīng)濟(jì)有效的水質(zhì)處理方法。
二、反沖洗過程采用氣水反沖洗時，氣水從本發(fā)明裝置底部的空氣進(jìn)口11進(jìn)入，并在底部支撐孔板9上均勻分布，顆料纖維濾料在水氣沖擊下松散，并在裝置的上層空間內(nèi)流化，隨氣流擺動、洗刷；反沖洗液和空氣從裝置上部排污口4經(jīng)排污管排出。在氣水反沖作用下，玻璃狀固體水處理劑填充層也受到?jīng)_刷，但由于其比重遠(yuǎn)大于纖維濾料，故能保持下部床層形狀；小顆料的固體水處理劑也會隨水流和氣流上下翻滾，但在反沖洗結(jié)束后，可以輕易實(shí)現(xiàn)濾料分層，為下輪水處理過程創(chuàng)造條件。
本發(fā)明的成本效益分析運(yùn)行成本主要包括混凝劑的消耗及銹垢凈水處理劑的費(fèi)用，加上電力消耗部分(主要包括進(jìn)水泵、反沖泵和羅茨風(fēng)機(jī)所消耗的電能)，總成本可控制在0.5元/m3以下，是一種比較經(jīng)濟(jì)的處理方法。
收益包括提高濃縮倍數(shù)、減少補(bǔ)充水量和排污水量而節(jié)省的水費(fèi)和排污費(fèi)，減少水處理劑消耗量而節(jié)省的費(fèi)用等，以及改善水質(zhì)穩(wěn)定效果，延長設(shè)備使用壽命、改善傳熱效率而產(chǎn)生的效益；節(jié)省人力而產(chǎn)生的效益等。
工藝設(shè)備特點(diǎn)該工藝過程和處理設(shè)備具有流程簡單、緊湊、操作方便、靈活性大等特點(diǎn)，將工業(yè)循環(huán)冷卻水中的懸浮物、正磷酸鹽和微生物粘泥等有害成分同時去除，同時補(bǔ)充聚磷酸鹽活性成分，達(dá)到改善水質(zhì)，提高緩蝕、阻垢效果的目的。
權(quán)利要求
1.一種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，它包括有殼體，殼體上設(shè)有可以旁流形式接通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)水口和出水口，殼體內(nèi)設(shè)有過濾單元，其特征在于所述過濾單元的下方設(shè)有由控制釋放型固體水處理劑構(gòu)成的投藥單元，該投藥單元的出水端連通于所述的出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述過濾單元的上方留有用于混凝過程的反應(yīng)空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于還包括有反沖洗機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述過濾單元為由纖維濾料構(gòu)成的濾料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述固體水處理劑為具有緩蝕和阻垢作用的磷酸鹽控制釋放玻璃球。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述固體水處理劑的溶蝕釋放過程具有0級反應(yīng)動力學(xué)釋放特征。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述濾料層的上方設(shè)有孔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置，其特征在于所述磷酸鹽控制釋放玻璃球的直徑為1～200mm。
9.一種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法，其以旁流形式處理循環(huán)冷卻水，其過程依次包括有加混凝劑混合、絮凝、過濾及自動添加水處理劑步驟，其特征在于所述的過濾及添加水處理劑步驟都在過濾器內(nèi)完成，其中，添加水處理劑是通過控制釋放型固體水處理劑的溶解而自動進(jìn)入已經(jīng)過濾處理的水中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法，其特征在于旁流的處理水量為循環(huán)水量的1～5％。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法，其特征在于所述絮凝反應(yīng)也在所述的過濾器內(nèi)完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理方法，其特征在于所述的過濾步驟通過纖維濾層完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的旁流處理裝置及方法。裝置包括有殼體，殼體上設(shè)有可以旁流形式接通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)水口和出水口，殼體內(nèi)設(shè)有過濾單元，其特征在于所述過濾單元的下方設(shè)有由控制釋放型固體水處理劑構(gòu)成的投藥單元，該投藥單元的出水端連通于所述的出水口；過濾單元采用纖維濾料。處理方法為旁流形式，其過程依次包括有加混凝劑混合、絮凝、過濾及自動添加水處理劑步驟，其特征在于所述的過濾及添加水處理劑步驟都在過濾器內(nèi)完成，其中，添加水處理劑是通過控制釋放型固體水處理劑的溶解而自動進(jìn)入已經(jīng)過濾處理的水中。具有流程簡單、緊湊、操作方便、靈活性大、運(yùn)行成本低、無需專業(yè)人員進(jìn)行日常維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F9/00GK1522975SQ0315090
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者高華生 申請人:浙江大學(xué), 浙江德安新技術(shù)發(fā)展有限公司