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    環保工程

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    冷卻循環水近零排放技術

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      現有的電力、石油、化工等行業都離不開冷卻循環水系統,由于開式冷卻循環水系統連續工作時,會發生水分的大量蒸發,導致循環水系統水中的鈣、 鎂等離子不斷濃縮。如果不進行水質穩定處理,就會造成設備內部的結垢,降低換熱效率,嚴重時還會堵塞管路,給生產上埋下嚴重的安全隱患。循環水系統為開路循環,水中溶解氧充分,溶氧腐蝕浪容易發生。同時,由于水中含有足夠的有機物和無機物,當水溫達到25-35°C時就會給水中微生物的生長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。在開式冷卻循環水系統中,水垢、腐蝕和微生物危害習慣稱為三大危害。當腐蝕和結垢物質 達到一定濃度時,循環水系統需要進行排污處理,這樣循環水系統會產生大量的排污水。我公司經過多年研究,成功的開發了冷卻循環水近零排放系統, 系統不但可以保證循環水系統在高倍率甚至是零排放的情況下運行不發生結垢、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水的補充水。提高循環水的濃縮倍數(目前我國的冷卻循環水濃縮倍數一般為三倍左右),降低補充水的用量,節約水資源,減少排污水量,降低排污處理費用,進而減少其對環境的污染。

      由我公司主導研發的冷卻循環水系統近零排放技術,可保證循環水的濃縮倍數在15倍以上運行,大幅減少系統排水量,實現零污水排放。該系統運行穩定可靠、技術先進可行、經濟合理,具有投資小、能源消耗低、運行費用低等優點。

      本系統由過濾系統、軟化系統、加藥系統三部分組成。

    一、過濾系統

      本過濾系統由活性濾料過濾器、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種過濾機理:

      1、機械過濾(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(分子間化學吸附),分子篩吸附低于4微米級別和溶解化學物質,去除重金屬。

      通過以上三種過濾機理,其過濾精度在不絮凝的情況下可達到1微米,對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。本系統運行穩定,濾料不受生物菌藻的影響,不會因生成蟲洞而使系統過濾效果下降。由于活性濾料的表面非常光滑,其要求的反洗水流速遠遠小于石英砂過濾器需要的反洗流速,其產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、本設備是我公司研發的一款具有自主知識產權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,在污水進入設備后,通過強制損拌,形成的絮體在備中不斷碰撞粘合,密度越來越大,從而在絮凝反應區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動進入固液分離區,由于固液分離區的橫截面積大于絮凝反應區的橫截面積,所以此時水流的速度大幅降低,沖擊力減小,質量較大的生物粘泥顆粒就會在重力的作用下與水流自然沉降出來進入集泥區,小顆粒的絮體在水流的作用下會繼續向上運動進入強制導流沉降區,水流進入強制導流分離區后,在波紋管內流動,小的顆粒會再次發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入集泥區。設備產生的污泥經壓濾機壓縮后作為固廢排出,壓濾機產生的廢液經廢液箱收集后排回多介質過濾器反洗水箱。本設備的出水濁度不大于10NTU,并且處理量不會受進水水質的影響。

      2、性能特點

      (1)根據設計需要每小時可處理多介質過濾器反洗水30m3;

      (2)沉降出的水體濁度不大于lONfU,出水水質受入口水質變化的影響很小,原水懸浮 物濃度即使達到1000?20000mg/L仍然不影響本設備的過濾效果;

      (3)污泥在沉降的同時自動完成濃縮過濾,沉降污泥含水率可達到80-85%;

      (4)本絮凝沉降凈水裝置對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

    (一)核輔助催化結晶軟化裝置

      核輔助催化結晶設備是我公司根據德國沃奇的軟化技術,結合國內循環水系統運行的實際情況,自主研發的循環水軟化設備,其軟化催化劑主要為改性陶瓷珠。核輔助結晶不同于其它軟化工藝,是一種固態非均相催化劑和水或氣/溶液反應,其反應過程:

      吸引—分解重組—結晶成長—脫附

      1、核輔助催化結晶設備工作原理

      高溫狀態下,水中的碳酸氫根會失氫變為碳酸根,并與鈣、鎂離子相結合,生成不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂,從而產生水垢。

      所形成的亞微米晶體顆粒仍然懸浮在處理后的水中,但不會在輸水管道中形成水垢,因為晶體是電中性的,在其表面不會形成任何強烈的化學鍵結合。亞微米碳酸鈣晶體是非常穩定的,直到溫度達到360°C之前都會以穩定的碳酸鈣晶體形式存在,超過360°C之后才會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:核輔助催化結晶設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、核輔助催化結晶設備的優勢

      (1)不加化學藥劑相比于常用的通過添加化學藥劑的方法,不用擔心反應后產生其他的負面影響。

      (2)不需要再生

      通常采用樹脂軟化水的方法,樹脂需要再生,再生過程中產生的濃水需要通過其它的方法進行處理,而核輔助催化結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化為碳酸鈣與碳酸鎂的晶體。

      (3)不產生廢水,"0"費用運行,TDS (溶解固體總量)不變,與水反應時間短(核輔助催化結晶催化劑反應只需要5秒,樹脂需要90秒)。

      (4)不需要維護保養,使用壽命3-5年。

      (5)節省占地面積。

      3、核輔助催化結晶催化劑特性及工作條件

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      請不要在含有不安全微生物,或者不明水質的水中使用,或者未充分消毒后使用。核輔助催化結晶催化劑對鐵、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,核輔助催化結晶催化劑可能改變顏色或縮短使用壽命。

      4、核輔助催化結晶催化劑功能對比圖

    1

      5、常規軟化產品的分析與對比

    2

    (二)導向結晶軟化系統

      當循環水系統的補充水鈣硬度高于4mmol/L時,需要采用該設備對循環水補充水進行軟化處理。

      1、導向結晶軟化系統

    3

      2、技術原理

      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,其反應過程:

      Ca(HC03)2 — CaC03 +C02 + H20

      加熱

      Ca(HC03)2 + 0H — CaC03 + H20

      我公司所研發的導向結晶軟化裝置與常規軟化技術不同,該系統通過向水中加入氫氧化鈉溶液來調節水的PH值,從而提高原水的結垢趨勢。同時,氫氧化鈉溶液與水充分混合時,與水中的碳酸氫鈣發生反應,產生碳酸鈣白色沉淀。設備中投加的晶種是一種帶有負電荷的特殊材料,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成長模式,使碳酸鈣晶體能夠快速的結晶在晶核上,實現了碳酸鈣的導向性結晶,降低了水的硬度(在增大晶體顆粒粒徑的時,其密度能基本保持恒定或略有升高,形成的晶體非常致密)。本設備無軟化廢水產生,排出的碳酸鈣顆??梢宰鳛槊摿蛟匣厥绽?。

      3、性能特點

      (1)高負荷,大流量。本導向結晶系統設計軟化裝置可處理量為 300-500m3/h。

      (2)由于導向結晶軟化系統獨特的設計,對水體硬度的軟化率較高,出水水質穩定,對鈣鎂粒子的去除率可達70-80%。

      (3)適用范圍廣,抗沖擊能力強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。

      (4)無二次廢水產生,排出的碳酸鈣晶體可作為脫硫的原料回收利用。

    三、加藥系統及相關藥劑

      加藥系統由緩蝕阻垢劑加藥裝置和PH值調節裝置兩部分組成。系統運行過程中,需要對循環水PH值、電導、氯離子、硬度、濁度等水質指標進行有效監測。由PH值調節裝置將調節水體PH值在允許范圍內,加藥系統根據水質情況及設備材質投加緩蝕阻垢劑。通常加藥量分為兩部分,一部分為在項目運行之前,根據系統保有水量,按照每噸水100克藥量,一次性投加;另一部分在正常的運行過程中,根據補充水的用量按照每噸水60克進行投加。

      循環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。

    四、循環水水質指標及性能指標

      1、碳鋼設備傳熱面水側腐蝕速率小于0.075 mm/a ,無明顯孔蝕現象。

      2、銅合金和不銹鋼設備傳熱面水側腐蝕速率小于0.005 mm/a ,無明顯孔蝕現象。

      3、設備傳熱面水側污垢熱阻值應小于3.44x10-4 m2.K/W

      4、設備傳熱面7J5側粘附蓮率不應大于20 mg/cm2?月。

      5、循環水日常水質指標控制要求:

    4

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