公布日：2023.12.19
申請日：2023.09.17
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F5/08(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F5/
14(2023.01)N;C02F5/12(2023.01)N;C02F5/10(2023.01)N
摘要
本發明公開了一種工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，包含工業循環水系統、廢水調制單元、加藥單元和結晶除渣單元。工業循環水系統采用廢水作為循環冷卻水和補水，利用系統設施所具有的厭氧好氧、化學氧化、物理處理、蒸發結晶等廢水處理功能和長期循環運行的特點，在循環水運行過程中降解、脫除各類污染物，并將無機鹽類蒸發濃縮、結晶形成水渣后分離脫除，實現廢水處理；通過藥劑介入和結晶除渣，確保工業循環水系統在過飽和溶液結晶狀態下不結垢、不腐蝕、不影響換熱效果，實現長期穩定運行。本發明開發了工業循環水系統的廢水處理功能；提供了一種新的廢水處理工藝和方法；將工業循環水系統和廢水處理系統合二為一。
權利要求書
1.一種工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：包含工業循環水系統、廢水調制單元、加藥單元和結晶除渣單元；所述工業循環水系統為敞開式工業循環水系統，由循環水池(1)、上水管道(2)、循環泵(3)、換熱器(4)、回水管道(5)、冷卻塔(6)等組成，提供了處理廢水、實現蒸發結晶的場所，在循環水的運行過程中處理廢水，降解、脫除各類污染物，并將各類無機鹽蒸發濃縮、過飽和溶液結晶析出形成水渣，從系統中移除；所述廢水調制單元由廢水調節池(7)、補水泵(8)、補水管(9)組成，通過補水管(9)在所述循環水池(1)和所述循環泵(3)之間的上水管道(2)上接入所述工業循環水系統，對廢水進行預處理，并將廢水注入工業循環水系統；所述加藥單元由加藥撬(10)、加藥管(11)組成，通過加藥管(11)在循環水池(1)和補水管(9)之間的上水管道(2)上接入工業循環水系統，向工業循環水系統中投加除垢阻垢緩蝕組合藥劑，調控水質，使工業循環水系統在高污染物濃度、高鹽、過飽和溶液結晶狀態下不結垢、不腐蝕、不堵塞，不影響換熱效果，長期穩定運行；所述結晶除渣單元由水渣分離器(13)、分流泵(12)、集鹽池(15)、反沖洗泵(14)、換熱器(4)、冷卻塔(6)、循環水池(1)等組成，持續不斷地在工業循環水系統中生成水渣，并通過從水渣分離器中分離和在循環水池中沉淀這兩種方式，將水渣移出所述工業循環水系統，完成廢水處理。
2.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述工業循環水系統采用廢水作為循環冷卻水，也采用廢水作為循環水補水。
3.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述工業循環水系統在正常運行時，經過換熱器(4)加熱后的循環水，從換熱器(4)到循環水池(1)，處于高鹽水溶液和過飽和溶液結晶狀態，并通過持續注入廢水補水和持續由冷卻塔(6)蒸發水分，維持所述高鹽水溶液和過飽和溶液結晶狀態。
4.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述水渣為所述工業循環水系統在運行過程中產生的、最終被分離、移出工業循環水系統的所有固態污染物的總稱，包含了無機鹽結晶物、有機物降解殘留物、水垢、粘泥、銹塊等所有懸浮物、漂浮物、沉淀物；過飽和溶液狀態下無機鹽結晶析出生成水渣、并將水渣移出系統，是本發明脫除污染物、實現廢水處理的主要途徑。
5.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：在所述廢水調節池(7)里，對廢水進行預處理，調節并控制廢水的PH值在6-10之間；沉淀、過濾等方法除去大部分漂浮物懸浮物，使濁度小于200NTU；除去浮渣和浮油。
6.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述加藥撬(10)至少由ABC三個藥劑罐和配套計量加藥泵組成，其中：A罐為阻垢緩蝕劑；B罐為協同增強劑；C罐為備用藥劑。
7.根據權利要求6所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述A罐阻垢緩蝕劑為聚磷酸鹽/磺酸/唑類/膦酸鹽復合配方阻垢緩蝕劑；所述B罐協同增強劑為聚羧酸、羥基亞乙基二膦酸和苯并三氮唑的混合水溶液；所述C罐備用藥劑為偶爾需要投加的殺生劑和除泥劑。
8.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述水渣分離器(13)安裝在換熱器(4)之后、冷卻塔(6)之前的回水管道(5)的旁路上，分離、脫除旁路循環水中的水渣，持續從系統中脫除污染物，降低濁度，凈化水質。
9.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于：所述集鹽池(15)有反沖洗排渣管(16)與所述水渣分離器(13)的入口相連，用于收集、存儲水渣分離器(13)的反沖洗水渣；所述集鹽池有反沖洗泵(14)與水渣分離器(13)的出口相連，利用反沖洗泵(14)將集鹽池上清液送至水渣分離器(13)，用于反沖洗；所述集鹽池(15)有排泥管(17)與外部污泥處理設施相連，將集鹽池(15)底部沉泥送至外部污泥處理設施進行處理；所述集鹽池(15)有回流管(18)與循環水池(1)相連，集鹽池上清液經回流管(18)回流至循環水池(1)。
10.根據權利要求1所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，其特征在于，同時提供了工業循環水系統用于廢水處理的如下操作方法和步驟：第一步，循環水系統準備：按現行的工業循環水運行管理辦法運行所述工業循環水系統，使其保持正常運行狀態，即以自來水為循環冷卻水，并以自來水為循環水補水，定期排污，補水，投加常規的循環水處理藥劑；第二步，配套設施準備：制造所述廢水調制單元、加藥單元和結晶除渣單元的相關設施設備，并連接到所述工業循環水系統；第三步，藥劑替代：啟動所述加藥單元的加藥撬(10)，根據所述工業循環水系統的水質條件、結垢、腐蝕和菌藻滋生情況，向所述工業循環水系統投加所述A罐阻垢緩蝕劑、B罐協同增強劑、C罐備用藥劑中的一種或多種，同時停止投加原有的各類常規循環水處理藥劑。第四步，廢水調制：在所述廢水調制單元的廢水調節池(7)里，對廢水進行預處理，調節并控制廢水的PH值在6-10之間；沉淀、過濾等方法除去大部分漂浮物懸浮物，使濁度小于200NTU；除去浮渣和浮油；第五步，廢水補水：啟動所述廢水調制單元里的補水泵(8)，將上述第四步經過調制的廢水以循環水補水的方式，注入所述工業循環水系統中，同時停止原有的循環水補水，并停止排污；第六步，結晶除渣：啟動分流泵(12)，分流部分循環水并使其流過所述水渣分離器(13)，分離、除去循環水中的水渣，分離掉水渣的循環水返回到回水管道(5)去冷卻塔(6)，水渣經過反沖洗，由反沖洗排渣管(16)排入集鹽池(15)，在集鹽池(15)沉淀分離，得到上清液和鹽泥，上清液經回流管(18)回流到循環水池(1)，鹽泥由排泥管(17)送往外部污泥處理設施進行處理；第七步，清泥：定期清理循環水池(1)池底，抽取池底沉泥，送往外部污泥處理設施進行處理。
發明內容
本發明的目的，在于提供一種工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，使工業循環水系統具有廢水處理功能，能夠用于廢水處理，即循環水系統可以采用廢水作為循環冷卻水，在其為生產設備和物料提供冷卻降溫的運行過程中，同時完成對所用廢水的凈化處理，脫除污染物。
本發明的上述目的，是通過如下技術方案實現的：
本發明是基于以下三個基本事實和原理，
一、敞開式工業循環水系統由冷卻塔、循環水池、循環泵、換熱器、上水管道和回水管道等組成，設施龐大，具有降解、脫除污染物的生化處理功能、化學氧化處理功能、吸附沉淀等物理處理功能和蒸發結晶功能。
二、工業循環水系統的結垢、腐蝕、菌藻滋生、粘泥問題，是可以通過投加相關藥劑的方法來解決的。
三、過飽和溶液結晶原理。
本發明所述的工業循環水系統用于廢水處理的工藝和方法，包含工業循環水系統、廢水調制單元、加藥單元和結晶除渣單元。所述工業循環水系統為敞開式工業循環水系統，由循環水池(1)、上水管道(2)、循環泵(3)、換熱器(4)、回水管道(5)、冷卻塔(6)等組成，提供了處理廢水、蒸發結晶的場所，在循環水的運行過程中處理廢水，降解、脫除各類污染物，并將各類無機鹽蒸發濃縮、過飽和溶液結晶析出形成水渣，從系統中移除；所述廢水調制單元由廢水調節池(7)、補水泵(8)、補水管(9)組成，通過補水管(9)在所述循環水池(1)和所述循環泵(3)之間的上水管道(2)上接入所述工業循環水系統，對廢水進行預處理，并將廢水注入工業循環水系統；所述加藥單元由加藥撬(10)、加藥管(11)組成，通過加藥管(11)在循環水池(1)和補水管(9)之間的上水管道(2)上接入工業循環水系統，向工業循環水系統中投加除垢阻垢緩蝕組合藥劑，調控水質，使工業循環水系統在高污染物濃度、高鹽、過飽和溶液結晶狀態下不結垢、不腐蝕、不堵塞，不影響換熱效果，能長期穩定運行；所述結晶除渣單元由水渣分離器(13)、分流泵(12)、集鹽池(15)、反沖洗泵(14)、換熱器(4)、冷卻塔(6)、循環水池(1)等組成，持續不斷地在工業循環水系統中生成水渣，并通過從水渣分離器中分離和在循環水池中沉淀這兩種方式，將水渣移出工業循環水系統，實現固液分離，完成廢水處理。
上述技術方案中，所述工業循環水系統采用廢水作為循環冷卻水，也采用廢水作為循環水補水。
上述技術方案中，所述工業循環水系統在正常運行時，經過換熱器(4)加熱后的循環水，從換熱器(4)到循環水池(1)，處于高鹽水溶液和過飽和溶液結晶狀態，并通過持續注入廢水補水和持續由冷卻塔(6)蒸發水分，維持所述高鹽水溶液和過飽和溶液結晶狀態。
上述技術方案中，所述水渣為所述工業循環水系統在運行過程中產生的、最終被分離、移出工業循環水系統的所有固態污染物的總稱，包含了無機鹽結晶物、有機物降解殘留物、水垢、粘泥、銹塊等所有懸浮物、漂浮物、沉淀物。過飽和溶液狀態下無機鹽結晶析出生成水渣、并將水渣移出系統，是本發明脫除污染物、實現廢水處理的主要途徑。
上述技術方案中，在所述廢水調節池(7)里，對廢水進行預處理，調節并控制廢水的PH值在6-10之間；沉淀、過濾等方法除去大部分漂浮物懸浮物，使濁度小于200NTU；除去浮渣和浮油。
上述技術方案中，所述加藥撬(10)至少由ABC三個藥劑罐和配套計量加藥泵組成，其中：A罐為阻垢緩蝕劑；B罐為協同增強劑；C罐為備用藥劑。
優選的，所述A罐阻垢緩蝕劑為聚磷酸鹽/磺酸/唑類/膦酸鹽復合配方阻垢緩蝕劑；所述B罐協同增強劑為聚羧酸、羥基亞乙基二膦酸和苯并三氮唑的混合水溶液；所述C罐備用藥劑為偶爾需要投加的殺生劑和除泥劑。
上述技術方案中，所述水渣分離器(13)安裝在換熱器(4)之后、冷卻塔(6)之前的回水管道(5)的旁路上，分離、脫除旁路循環水中的水渣，持續從系統中脫除污染物，降低濁度，凈化水質。
優選的，可以采用多套水渣分離器。
優選的，所述水渣分離器(13)采用反沖洗石英砂過濾器。
優選的，所述反沖洗石英砂過濾器兩個并聯，一過濾一反沖洗，交替連續運行。
上述技術方案中，所述集鹽池(15)有反沖洗排渣管(16)與所述水渣分離器(13)的入口相連，用于收集、存儲水渣分離器(13)的反沖洗水渣；所述集鹽池有反沖洗泵(14)與水渣分離器(13)的出口相連，利用反沖洗泵(14)將集鹽池上清液送至水渣分離器(13)，用于反沖洗；所述集鹽池(15)有排泥管(17)與外部污泥處理設施相連，將集鹽池(15)底部沉泥送至外部污泥處理設施進行處理；所述集鹽池(15)有回流管(18)與循環水池(1)相連，集鹽池上清液經回流管(18)回流至循環水池(1)。
本發明同時提供了工業循環水系統用于廢水處理的操作方法和步驟：
第一步，循環水系統準備：按現行的工業循環水運行管理辦法運行所述工業循環水系統，使其保持正常運行狀態，即以自來水為循環冷卻水，并以自來水為循環水補水，定期排污，補水，投加常規的循環水處理藥劑。
第二步，配套設施準備：制造所述廢水調制單元、加藥單元和結晶除渣單元的相關設施設備，并連接到第一步所述工業循環水系統。
第三步，藥劑替代：啟動所述加藥單元的加藥撬(10)，根據所述工業循環水系統的水質條件、結垢、腐蝕和菌藻滋生情況，向所述工業循環水系統投加所述A罐阻垢緩蝕劑、B罐協同增強劑、C罐備用藥劑中的一種或多種，同時停止投加原有的各類常規循環水處理藥劑。
第四步，廢水調制：在所述廢水調制單元的廢水調節池(7)里，對廢水進行預處理，調節并控制廢水的PH值在6-10之間；沉淀、過濾等方法除去大部分漂浮物懸浮物，使濁度小于200NTU；除去浮渣和浮油。
第五步，廢水補水：啟動所述廢水調制單元里的補水泵(8)，將上述第四步經過調制的廢水以循環水補水的方式，注入所述工業循環水系統中，同時停止原有的循環水補水，并停止排污。
第六步，結晶除渣：啟動分流泵(12)，分流部分循環水并使其流過所述水渣分離器(13)，分離、除去循環水中的水渣，分離掉水渣的循環水返回到回水管道(5)去冷卻塔(6)，水渣經過反沖洗，由反沖洗排渣管(16)排入集鹽池(15)，在集鹽池(15)沉淀分離，得到上清液和鹽泥，上清液經回流管(18)回流到循環水池(1)，鹽泥由排泥管(17)送往外部污泥處理設施進行處理。
第七步，清泥：定期清理循環水池(1)池底，抽取池底沉泥，送往外部污泥處理設施進行處理。
本發明的優點是：
1，開發了工業循環水系統一種新的功能和作用：廢水處理。
2，拓寬了工業循環水系統運行條件，使工業循環水系統的運行管理更簡單，運行更穩定。現行的工業循環水系統需嚴控循環水水質，對堿度、硬度、鈣度、氯離子濃度、COD、濁度等都有嚴格的要求，運行管理復雜，須定期排污。本發明是利用各類廢水，尤其是可以采用高鹽、高COD、高氨氮、高生物毒性工業廢水作為循環水和循環水補水，工業循環水系統是在高鹽、高硬度、高堿度、高COD的過飽和溶液狀態下運行，所以，對循環水和補水的水質，幾乎不做特別要求，只需控制PH值6到10之間、除去浮渣和浮油即可。本發明也不需要控制濃縮倍數，不排污。
3，解決了工業循環水系統的結垢、腐蝕問題，循環水系統不結垢不腐蝕，使各類含鹽水，諸如海水、反滲透濃水、中水，包括含鹽廢水，可以作為循環水補水，進入循環水系統。
4，提供了一種完全不同于現有各類廢水處理工藝的新工藝，即利用工業循環水系統來處理廢水的工藝。根據本發明所述的方法，工業企業可以利用現有的工業循環水系統來處理廢水，實現廢水處理；根據本發明，可以制造一套包含工業循環水系統相關設施的廢水處理裝置，用于廢水處理。
5，將工業循環水系統和廢水處理系統合二為一，在工業循環水系統的正常運行過程中，利用現有工業循環水系統的相關設施，完成廢水處理，將為企業節省巨額廢水處理投資費用和運行費用；同時，利用廢水作為循環水補水，無需耗用新鮮自來水，也將為企業節省大量自來水費用。
（發明人：薛世健;薛惠文;楊燕冰）
