本發明涉及一種水處理領域，具體地說是一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置及方法。
背景技術：
我國年工業用水量約1500億立方米，其中循環冷卻水用量占總用水量的2/3左右，約1000億立方米。電力、鋼鐵、焦化、石化、化工、制藥、食品等高水耗行業循環冷卻水用量占到行業用水總量的80％～90％。循環冷卻水消耗量巨大，為了節約水資源，要求循環冷卻水系統以較高濃縮倍數運行，以減少循環水系統用水量。然而，較高的濃縮倍數會導致循環水中鹽分過度濃縮，造成硬度和鹽度較高，從而引起如下問題：
(1)結垢：蒸發濃縮導致循環水中鈣鎂離子和重碳酸根含量增高，而重碳酸鹽會因為換熱升溫而解析逸散，使系統中碳酸鈣呈過飽和狀態而在系統傳熱表面析出、結垢。結垢現象的發生，會導致換熱器污垢熱阻值急劇升高和換熱效率下降，大幅增加系統能耗。
(2)腐蝕：蒸發濃縮導致循環水中鹽分增加，導致金屬的電化學腐蝕加速。而氯離子濃度升高，會加劇金屬孔蝕現象的發生，導致換熱設備壽命減少，嚴重的還會引發滲漏事故，造成嚴重的經濟損失。
為了解決循環冷卻水系統的結垢和腐蝕問題，國內外普遍采用化學法對循環冷卻水進行處理，即向循環水中投加阻垢劑和緩蝕劑等化學試劑來防止系統結垢和腐蝕。在一定水質條件下，化學法對系統結垢和腐蝕現象具有良好的效果，但隨著濃縮倍數的增加和水質惡化，化學法會導致如下問題：第一、藥劑用量大幅度增加，導致運行成本高昂；第二、大多數化學藥劑對環境具有危害性，環境兼容性較差，而藥劑在水中的含量隨冷卻水濃縮不斷提高，系統排水將受到嚴格控制；第三、某些化學藥劑用量增加會導致系統腐蝕和運行維護問題，造成無法有效提高濃縮倍數，節約用水受到限制。
為了克服化學處理方法的缺陷，目前也有采用電化學處理工藝對循環水進行直流電解處理的方法。該方法通過直流電解可以有效去除循環水中的硬度和重碳酸鹽，避免系統結垢，同時陽極產生的活性氯、活性氧具有良好的殺菌作用，可以避免循環水菌藻滋生，防止垢下腐蝕。但該工藝對于高鹽份循環水形成的電化學腐蝕現象，尤其是氯離子濃度較高條件下析出的高濃度活性氯腐蝕現象無法避免。
綜上所述，如何降低循環水鹽度、硬度、氯離子，對于改善循環水水質、有效提高濃縮倍數，實現節水減排具有重要意義。
技術實現要素：
本發明針對循環水系統上述問題，提供了一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置及方法，在用于循環水水質改善的工藝裝置中，采用電驅離子膜設備，根據循環水水質，對循環水的補水或排水進行脫鹽處理，該工藝方法具有節水減排的優點。
本發明的一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，包括電驅離子膜設備、循環水系統、水質在線檢測系統和自動控制系統；電驅離子膜設備包括進水口、產水出口和濃水排放口，循環水系統包括循環水給水口、循環水回水口、補充水入水口和排水口，循環水系統的循環水給水口和循環水系統的循環水回水口形成閉路循環；電驅離子膜設備的產水出口和循環水系統的補充水入水口通過載流管道連接，循環水系統設置有水質在線檢測系統，水質在線檢測系統通過自動控制系統和電驅離子膜設備連接；
所述的水質在線檢測系統，用以測定循環水水質pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
所述的自動控制系統，用于監測循環水水質穩定指數，自動控制電驅離子膜設備的產水量。
一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，還可以包括絮凝過濾裝置；絮凝過濾裝置的水流入一端與循環水系統的排水口連接，絮凝過濾裝置的水流出一端與電驅離子膜設備的進水口連接；
一種用于循環水水質改善的工藝方法，具體技術方案如下：
(1)檢測原水水質，檢測工藝參數包括電導率、暫時硬度和氯離子；
當出現電導率＞1000μS/cm、暫時硬度＞450mg/L或氯離子＞150mg/L的任意一種情況時，采用以下方案一：
原水通過進水口進入電驅離子膜設備進行脫鹽處理，得到產水和濃水，濃水經濃水排放口排出，產水從產水出口流出，產水作為循環水補充水，通過補充水入水口進入循環水系統；
其中，電驅離子膜設備脫鹽處理時，工藝參數為：①產水率85％～90％；②脫鹽率75％～90％；
當電導率≤1000μS/cm、暫時硬度≤450mg/L和氯離子≤150mg/L，三種情況同時出現時，采用以下方案二：
原水通過循環水給水口進入循環水系統，經過循環后，形成排水，排水從循環水系統的排水口流出，進入絮凝過濾裝置進行絮凝過濾預處理，絮凝過濾預處理后，通過進水口進入電驅離子膜設備進行脫鹽處理，得到產水和濃水，濃水經濃水排放口排出，產水從產水出口流出，產水作為循環水補水，通過補充水入水口返回循環水系統；
其中，電驅離子膜設備脫鹽處理時，工藝參數為①產水率80％～85％；②脫鹽率75％～80％；
(2)在循環水系統中設置的水質在線檢測系統，測定循環水的水質參數，具體包括pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
(3)利用水質在線檢測系統測得的水質參數，計算得到循環水水質穩定指數，并通過自動控制系統將循環水水質穩定指數控制在5.5～6；
當循環水水質穩定指數＞6時，減少電驅離子膜設備的產水量，直至循環水水質穩定指數為5.5～6；
當循環水水質穩定指數＜5.5時，增加電驅離子膜設備的產水量，直至循環水水質穩定指數為5.5～6。
本發明的一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置及方法，相比于現有技術，其特征與優勢在于：
第一、可以有效改善循環水系統水質，確保循環水水質穩定指數介于5.5-6之間，接近理想的微垢運行狀態；
第二、針對原水水質情況，采用不同處理方案，可有效減少投資和運行成本；
第三、通過自動化控制系統實現系統自動運行，確保循環水水質改善，并有效避免人工檢測和經驗運行的風險；
第四、可有效減少化學處理藥劑使用，降低循環水系統運行成本，減少循環水排水環境污染。
附圖說明
圖1為本發明用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置的結構示意圖；
其中，1為電驅離子膜設備、2為循環水系統、3為水質在線檢測系統、4為自動控制系統；1.1為進水口、1.2為產水出口、1.3為濃水排放口、2.1為補充水入水口、2.2為排水口、2.3為循環水給水口、2.4為循環水回水口、5為絮凝過濾裝置；
a為原水、b為產水、c為濃水、d為排水。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實例對本發明作進一步詳細說明，但所舉實例不作為對本發明的限定。
以下實施例采用的設備均為市購，主要的設備規格為：
電驅離子膜設備為杭州埃爾GREEN-SEP-250-8016型電驅離子膜設備；
水質在線檢測系統為美國啟盤科技云蹤300型在線檢測系統；
自動控制系統為美國啟盤科技云蹤300型在線檢測系統；
以下實施例中，用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置的結構示意圖見圖1。
以下實施例中，循環水水質穩定指數的計算方法參照周本省《工業水處理技術》(第2版)進行計算。
實施例1
一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，包括電驅離子膜設備1、循環水系統2、水質在線檢測系統3和自動控制系統4；電驅離子膜設備1包括進水口1.1、產水出口1.2和濃水排放口1.3，循環水系統2包括循環水給水口2.3、循環水回水口2.4、補充水入水口2.1和排水口2.2；循環水系統2的循環水給水口2.3和循環水系統2的循環水回水口2.4形成閉路循環；電驅離子膜設備1的產水出口1.2和循環水系統2的補充水入水口2.1通過載流管道連接，循環水系統2設置有水質在線檢測系統3，水質在線檢測系統3通過自動控制系統4和電驅離子膜設備1連接；
所述的水質在線檢測系統3，用以測定循環水水質pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
所述的自動控制系統4，用于監測循環水水質穩定指數，自動控制電驅離子膜設備1的產水量。
一種用于循環水水質改善的工藝方法，具體技術方案如下：
(1)檢測原水水質，檢測工藝參數包括電導率、暫時硬度和氯離子；
檢測結果為電導率為1200μS/cm＞1000μS/cm，暫時硬度為420mg/L＜450mg/L，氯離子為130mg/L＜150mg/L，采用方案一，進行如下操作：
原水a通過進水口1.1進入電驅離子膜設備1進行脫鹽處理，得到產水b和濃水c，濃水c經濃水排放口1.3排出，產水b從產水出口1.2流出，產水b作為循環水補充水，通過補充水入水口2.1進入循環水系統2；
其中，電驅離子膜設備1脫鹽處理時，工藝參數為：①產水率85％；②脫鹽率90％；
(2)在循環水系統2中設置的水質在線檢測系統3，測定循環水的水質參數，包括pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
(3)利用水質在線檢測系統測得的水質參數，計算得到循環水水質穩定指數，并通過自動控制系統將循環水水質穩定指數控制在5.5～6；
經過計算，循環水水質穩定指數為6.5＞6，減少電驅離子膜設備的產水量后，檢測循環水水質穩定指數為5.5。
實施例2
一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，同實施例1。
一種用于循環水水質改善的工藝方法，具體技術方案如下：
(1)檢測原水水質，檢測工藝參數包括電導率、暫時硬度和氯離子；
檢測結果為電導率為1300μS/cm＞1000μS/cm，暫時硬度為480mg/L＞450mg/L，氯離子為120mg/L＜150mg/L，采用方案一，進行如下操作：
原水a通過進水口1.1進入電驅離子膜設備1進行脫鹽處理，得到產水b和濃水c，濃水c經濃水排放口1.3排出，產水b從產水出口1.2流出，產水b作為循環水補充水，通過補充水入水口2.1進入循環水系統2；
其中，電驅離子膜設備1脫鹽處理時，工藝參數為：①產水率90％；②脫鹽率75％；
(2)在循環水系統2中設置的水質在線檢測系統3，測定循環水的水質參數，包括pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
(3)利用水質在線檢測系統測得的水質參數，計算得到循環水水質穩定指數，并通過自動控制系統將循環水水質穩定指數控制在5.5～6；
經過計算，循環水水質穩定指數為5.8，在控制范圍內。
實施例3
一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，包括電驅離子膜設備1、循環水系統2、水質在線檢測系統3、自動控制系統4和絮凝過濾裝置5；電驅離子膜設備1包括進水口1.1、產水出口1.2和濃水排放口1.3，循環水系統2包括循環水給水口2.3、循環水回水口2.4、補充水入水口2.1和排水口2.2；循環水系統2的循環水給水口2.3和循環水系統2的循環水回水口2.4形成閉路循環；電驅離子膜設備1的產水出口1.2和循環水系統2的補充水入水口2.1通過載流管道連接，循環水系統2設置有水質在線檢測系統3，水質在線檢測系統3通過自動控制系統4和電驅離子膜設備1連接；絮凝過濾裝置5的水流入一端與循環水系統2的排水口2.2連接，絮凝過濾裝置5的水流出一端與電驅離子膜設備1的進水口1.1連接；
所述的水質在線檢測系統3，用以測定循環水水質pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
所述的自動控制系統4，用于監測循環水水質穩定指數，自動控制電驅離子膜設備的產水量。
一種用于循環水水質改善的工藝方法，具體技術方案如下：
(1)檢測原水水質，檢測工藝參數包括電導率、暫時硬度和氯離子；
檢測得到，原水電導率為1000μS/cm、暫時硬度為450mg/L和氯離子為150mg/L，采用以下方案二：
原水a通過循環水給水口2.3進入循環水系統2，經過循環后，形成排水d，排水d從循環水系統2的排水口2.2流出，進入絮凝過濾裝置5進行絮凝過濾預處理，絮凝過濾預處理后，通過進水口1.1進入電驅離子膜設備1進行脫鹽處理，得到產水b和濃水c，濃水c經濃水排放口1.3排出，產水b從產水出口1.2流出，產水b作為循環水補水，通過補充水入水口1.2返回循環水系統2；
其中，電驅離子膜設備1脫鹽處理時，工藝參數為①產水率80％；②脫鹽率80％；
(2)在循環水系統中設置的水質在線檢測系統，測定循環水的水質參數，具體包括pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
(3)利用水質在線檢測系統測得的水質參數，計算得到循環水水質穩定指數，并通過自動控制系統將循環水水質穩定指數控制在5.5～6；
通過計算，循環水水質穩定指數為5＜5.5時，增加電驅離子膜設備的產水量后，循環水水質穩定指數為6。
實施例4
一種用于循環水水質改善的電驅離子膜工藝裝置，同實施例3。
一種用于循環水水質改善的工藝方法，具體技術方案如下：
(1)檢測原水水質，檢測工藝參數包括電導率、暫時硬度和氯離子；
檢測得到，原水電導率為980μS/cm＜1000μS/cm、暫時硬度為400mg/L＜450mg/L和氯離子為130mg/L＜150mg/L，采用以下方案二：
原水a通過循環水給水口2.3進入循環水系統2，經過循環后，形成排水d，排水d從循環水系統2的排水口2.2流出，進入絮凝過濾裝置5進行絮凝過濾預處理，絮凝過濾預處理后，通過進水口1.1進入電驅離子膜設備1進行脫鹽處理，得到產水b和濃水c，濃水c經濃水排放口1.3排出，產水b從產水出口1.2流出，產水b作為循環水補水，通過補充水入水口1.2返回循環水系統2；
其中，電驅離子膜設備脫鹽處理時，工藝參數為①產水率85％；②脫鹽率75％；
(2)在循環水系統中設置的水質在線檢測系統，測定循環水的水質參數，具體包括pH值、總硬度、總堿度、總鹽度、氯離子和水溫。
(3)利用水質在線檢測系統測得的水質參數，計算得到循環水水質穩定指數，并通過自動控制系統將循環水水質穩定指數控制在5.5～6；
通過計算，循環水水質穩定指數為6.5＜5.5時，降低電驅離子膜設備的產水量后，循環水水質穩定指數為6。