一種超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統的制作方法

本實用新型涉及循環冷卻水處理技術領域，特別是涉及一種超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統。

背景技術：

在人類全部耗用的新鮮水中，冷卻用水約占5％，僅次于灌溉用水而高居次席。在工業用水中,冷卻水的用量居首位,一般在60％以上。在化學工業中冷卻水的用量約占65％，在石油工業中約占80％。這樣,冷卻水就成為節水的重要目標。現有技術發現提高循環冷卻水系統濃縮倍數可以降低循環水補充水的用量，節約水資源，還可以降低排污水量，從而減少對環境的污染和廢水的處理量。舉例如下：

假設循環冷卻水系統的循環水量R為10000m³/h，冷卻塔進出口溫差10℃，則不同的濃縮倍數K與補充水量M、排污水量B的關系如下表1：

表1循環水濃縮倍數與補充水量、排污水量的關系

從上表可以看出，隨著循環冷卻水濃縮倍數K的增加，循環冷卻水系統的補充水量M和排污水量B都不斷減少。但在實際運行過程中過多地提高濃縮倍數，會使循環水中的硬度、堿度和濁度升得太高，水的結垢傾向增大很多，導致循環冷卻水系統污垢熱阻值升高，換熱效率降低、能耗加大。現有技術中通過對補水進行軟化解決上述高濃縮倍數循環冷卻水的運行問題，但該補水軟化裝置在反洗、再生時不能給予系統及時的供水，需要投資備用機組達到及時補水的目的；另外在系統不需要補水時該軟化裝置仍在軟化供水，則需設置軟化水箱和提升泵，這些方案均造成投資高、占地面積大、控制復雜、運行成本高的問題。

長期以來，受循環水處理技術的限制，由于循環水在高濃縮倍數條件下運行，導致運行水質指標超過循環水處理工藝或方法適用的水質條件，水處理功能失效。目前，我國集中空調冷卻循環水運行濃縮倍數一般在2-4之間，工業冷卻循環水運行濃水倍數一般在3-5之間。因而想節約更多的冷卻用水，必須對現有的循環冷卻水處理系統進行改進。

本實用新型就是在上述背景技術的條件下，創設一種新的可用于超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統，實屬當前重要研發課題之一。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統，使其可在濃縮倍數大于20條件下正常運行，大大提高節水率，從而克服現有的循環冷卻水處理系統的不足。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統，包括循環冷卻水系統和與所述循環冷卻水系統循環連接的旁路處理系統，所述旁路處理處理系統包括依次連接的過濾單元和軟化單元。

作為本實用新型的一種改進，所述過濾單元采用盤式過濾器、多介質過濾器或吮吸式過濾器中的一種或多種。

進一步改進，所述軟化單元采用鈉離子交換器或陰陽離子交換器。

進一步改進，所述循環冷卻水系統的循環管道上設有循環泵、冷凝器和冷卻塔，

所述旁路處理系統的進水口設置在所述冷凝器與冷卻塔之間的管道上，所述旁路處理系統的出水口設置在所述冷卻塔與循環泵之間的管道上。

進一步改進，所述冷卻塔還連接有補水裝置。

進一步改進，所述循環冷卻水系統的循環管道上設有循環泵和蒸發冷卻器，

所述旁路處理系統的進水口和出水口分別設置在所述循環泵的出水管道和進水管道上。

進一步改進，所述蒸發冷卻器還連接有補水裝置。

進一步改進，所述超高濃縮倍數循環冷卻水的濃縮倍數為20～1000倍。

進一步改進，所述軟化單元的進水口和出水口處還設有旁流通路，所述旁流通路上設有閥門。

采用這樣的設計后，本實用新型至少具有以下優點：

本實用新型采用旁路處理系統對該循環冷卻水系統中的超高濃縮倍數循環冷卻水進行過濾和軟化，不僅去除了循環冷卻水中的懸浮物、膠體狀物質、生物粘泥等污垢，還去除循環冷卻水中形成硬度垢的鈣鎂離子，良好的解決了超高濃縮倍數循環冷卻水運行時帶來的污垢熱阻值升高、換熱效率降低、能耗加大的缺陷。本實用新型不僅克服了傳統工藝對補水進行軟化的不持續運行問題，還解決了該循環冷卻水系統對補充水水質的特殊要求，為非傳統水源直接用于循環冷卻水補水提供了技術上的可行性，徹底取消補充水處理裝置，大大降低工程投資成本和運行成本。

本實用新型基于循環冷卻水濃縮倍數的增加，循環冷卻水系統的補充水量和排污水量都不斷減少的基本原則，沖破傳統理念，實現在超高濃縮倍數循環冷卻水(濃縮倍數達20-1000倍)的條件下運行的循環水處理系統，使其節水率達到85％以上。并且利用循環水中天然物質成分二氧化硅及水質條件，達到防腐和抑制微生物的作用，且使其排污水量很少，還不會造成次生污染，環保可行。

附圖說明

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是本實用新型超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統實施例一結構示意圖；

圖2是本實用新型超高濃縮倍數循環冷卻水處理系統實施例二結構示意圖。

具體實施方式

實施例一

參照附圖1所示，本實用新型循環冷卻水處理系統，包括循環冷卻水系統和與該循環冷卻水系統循環連接的旁路處理系統。

該循環冷卻水系統屬于敞開式冷卻循環水系統，其循環管道上設有循環泵、冷凝器和冷卻塔。該冷卻塔還連接有補水裝置。該旁路處理系統的進水口設置在該冷凝器與冷卻塔之間的管道上，該旁路處理系統的出水口設置在該冷卻塔與循環泵之間的管道上。

本實用新型中旁路處理系統包括依次連接的過濾單元和軟化單元。其中，過濾單元采用盤式過濾器、多介質過濾器或吮吸式過濾器中的一種或多種，用于去除循環冷卻水中的懸浮物、膠體狀物質、生物粘泥，從而實現排除循環冷卻水中污垢的目的；軟化單元采用鈉離子交換器或陰陽離子交換器，用于去除循環冷卻水中可能形成硬度垢的鈣鎂離子，使軟化后循環冷卻水的出水硬度≤0.03mmol/l，從而避免循環冷卻水中硬度垢的形成。這樣經過旁路處理系統對循環冷卻水的過濾和軟化，可避免過多提高循環水濃縮倍數后，該循環冷卻水中硬度、堿度和濁度升得太高，該循環冷卻水系統污垢阻值升高、換熱效率降低、能耗加大的問題。

需要指出的是，該循環冷卻水系統中可接受的超高濃縮倍數循環冷卻水的濃縮倍數為20～1000倍，不僅能達到節水率在85％以上，而且由于循環冷卻水在超高濃縮倍數下運行(20-1000倍)時，隨著水的蒸發，水中溶解性物質不斷濃縮，其中天然存在的二氧化硅也得到了超高倍數的濃縮。當可溶性二氧化硅經高濃縮(＞200mg/L)且在高pH(9～10)的條件下，可聚合成多硅酸及膠體二氧化硅，它們能在該循環冷卻水系統中的金屬表面生成無孔的保護膜，對多種金屬(碳鋼、不銹鋼、鍍鋅鐵及銅等)均有緩蝕作用，因此，在如此高濃縮倍數下，該超高濃縮倍數循環冷卻水不會導致該循環冷卻水系統的能耗加大，且還具有防腐的作用。

另外，由于細菌、病毒和孢子等微生物的關鍵部分由氨基酸、核氨酸聚合而成，它們的存在與水環境的pH和鹽度(TDS)密切相關。在如此高濃縮倍數的循環冷卻水中，該循環水的pH(9～10)和TDS(≥5000)水質條件下，微生物中肽鍵水解，其生物活性受到抑制，這樣的環境可稱之為生物不活潑區。因此，在循環冷卻水超高濃縮倍數條件下運行時，幾乎沒有微生物問題，也就無需投加緩蝕防垢殺菌等化學處理藥劑，使運行成本大大降低。

實施例二

本實施例二與實施例一不同之處在于，該循環冷卻水系統屬于蒸發冷卻循環水系統，如附圖2所示，其循環管道上設有循環泵和蒸發冷卻器。該旁路處理系統的進水口和出水口分別設置在該循環泵的出水管道和進水管道上。且該蒸發冷卻器還連接有補水裝置。其它部分均與實施例一相同，在此不再贅述。

更優實施例為：在上述實施例一和實施例二中軟化單元的進水口和出水口處還設有旁流通路，該旁流通路上設有閥門。這樣可根據循環冷卻水的實際水質情況，選擇是否需要對其進行軟化，靈活控制、節約成本。

本實用新型應用上述循環冷卻水系統的循環冷卻水處理方法，即采用該循環冷卻水系統將循環冷卻水濃縮成超高濃縮倍數的循環冷卻水，其濃縮倍數達到20～1000倍。該濃縮倍數遠遠超出現有技術中對循環水運行的濃縮倍數，是打破了本領域內常規的循環水處理模式，而其能夠達到該循環水處理系統的正常運行，主要還包括如下步驟：

(1)采用旁流過濾法對該超高濃縮倍數循環冷卻水進行過濾，以去除循環冷卻水中的懸浮物、膠體狀物質和生物粘泥等污垢。

(2)對上述過濾得到的超高濃縮倍數循環冷卻水采用離子交換法進行軟化，如使軟化后超高濃縮倍數循環冷卻水中的出水硬度≤0.03mmol/L，避免硬度垢的形成。

同時，經超高濃縮后的超高濃縮倍數循環冷卻水的pH值為9～10，且其中二氧化硅的濃度＞200mg/L，根據二氧化硅的特性，該循環冷卻水系統中的金屬表面生成無孔的保護膜，即可起到防腐的作用，并且在此條件下還可起到防止微生物生長的作用。

本實用新型基于循環冷卻水濃縮倍數的增加，循環冷卻水系統的補充水量和排污水量都不斷減少的基本原則，并沖破傳統理念，實現在超高濃縮倍數循環冷卻水的條件下運行的循環水處理系統，使其節水率達到85％以上。

本實用新型還利用循環水中天然物質成分二氧化硅及水質條件，實現防腐和抑制微生物的作用，且使其排水沒有次生污染。

本實用新型解決了現有技術中對補水進行軟化存在投資高、占地面積大、控制復雜、運行成本高的問題。本實用新型還通過在軟化單元前端設置過濾單元，不僅解決了軟化單元進水濁度的水質要求，同時對補充水水質無特別要求，為非傳統水源直接用于循環冷卻水補水提供了技術上的可行性，徹底取消補充水處理裝置，大大降低工程投資成本和運行成本。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內。