专利名称：城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法
技术领域：
本发明涉及一种水的处理方法，尤其涉及一种城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法。特别适用于电力、石化、冶金等工业部门的工业循环冷却水的补充水处理。
背景技术：
我国对城市污水处理厂排水再利用的研究早在1958年就列入了国家科研课题，60年代污水灌溉的研究达到了一定水平，到80年代初期，青岛、大连、太原、天津、西安等缺水的城市相继开展了污水回收用于工业与民用的试验研究，并取得了一定的成果，但在工业冷却水中成功应用的实例还很少，只是个别电厂采用城市中水深度处理作为电厂冷却水的补充水。
目前，现有的城市中水深度处理一般采用如下方法城市中水送到中水池，由提升泵经压力式混合器送至澄清池，由澄清池出水自流到方形过滤池，过滤池出水经压力式混合器进入清水箱，清水箱内的水用清水泵送到循环水泵吸入口水池，然后进入循环水冷却系统(工艺流程见图1)。
然而，采用上述城市中水深度处理方法，只能使工业循环冷却水系统浓缩倍率最高达到2.5倍，使投资很高的深度处理后的中水，没有得到充分利用。
其主要原因是上述城市中水深度处理系统不能有效地去除氨氮。因为在城市中水中，90％以上的氮是以氨的形式存在的，作为工业循环冷却水时，氨对凝汽器管材，特别是铜管具有极强的腐蚀性；氨氮在循环水系统中可以促进微生物的繁殖生长，形成生物垢而影响凝汽器水管的传热效果；另外，如果氨氮过量，在循环冷却水中硝化，则要消耗大量的碱度，导致循环冷却水系统pH降低，对凝汽器管材及混凝土构件形成腐蚀。因此，在中水的利用中，如何有效的去除氨氮是提高工业循环冷却水系统浓缩倍率的关键措施之一。
目前，去除水中氨氮的方法主要有(1)鼓风吹脱法该方法是将水的pH提高到10.8-11.5的范围，利用大量的空气吹脱水中的氨气，氨氮的去除率可达98％。但该方法不易实施，因为水温降低时，水中氨的溶解度增加，氨的吹脱率降低。由于循环冷却水补充水用量都较大，所以，没有加热的条件，无法实现氨氮的去除率为98％的效果。另外，吹脱一立方水中的氨气，需3000m3-6000m3空气，在温度低的季节，用大量的冷空气吹脱氨气是不现实的。
(2)折点加氯法(加氯点分别设在压力式混合器3和压力式混合器6)由于氨极易与加氯后的次氯酸进行反应，通常主要以下列形式存在
据有关试验数据报道，当氯与氨的摩尔比值达到1.5∶1时，基本上全部氧化性的氯被还原，全部氨被氧化，即被称为折点。但是，在废水实际测试中，达到折点所需要的氯远远大于试验值，一般为12∶1。由于加氯量太大，目前，中水深度处理系统未有采用者。
在上述现有的城市中水深度处理方法中，由于在无法有效除氨氮的情况下，将深度处理后的水加到工业循环冷却水系统回水沟或循环水泵吸水井，又由于循环水浓缩倍率低，补水量大，带入大量氨氮在循环水系统硝化，消耗了大量的碱度，导致工业循环冷却水系统pH降低，对混凝土及凝汽器管件产生严重腐蚀。
此外，在现有的城市中水深度处理方法中述存在如下不足循环冷却水中粘泥、有机杂质和胶体杂质及菌藻类杂质易在凝汽器管内产生污垢和腐蚀。由于污水水质的不稳定和多变性及低浊度高污染性，给中水深度处理带来的不定因素很多，而导致循环冷却水水质相对的复杂，特别是粘泥、有机杂质和胶体杂质及菌藻类杂质，对凝汽器管的安全经济运行造成很大威胁。目前，均采用排污法来保持循环水中这些污物的含量在允许的范围之内，则循环冷却水系统浓缩倍率只能维持在2.5以下。
澄清池石灰乳的加入量为容积式干法计量，即按澄清池的进水流量表的流量，调节消石灰储存箱下的容积式给料机以控制石灰粉的加入量。这样的结果是消石灰质量与中水水质变化都会导致澄清池的出水pH不稳定，造成系统运行效果不好。
现有公知技术中，澄清池的排泥采用定时排泥方式，没有实现自动控制。这种排泥方式很难保证澄清池的正常运行，因为澄清池的泥渣量是随水量、水质变化而变化的，采用定时排泥方式不能准确的把握排泥时间及排泥量，使澄清池的出水水质难有保证。
现有技术中所采用的方形过滤器反洗效果不好。运行实践证明，方形过滤器反洗时，位于四个角的区域反洗的效果不好，易导致滤料有结垢现象，使出水浊度升高。
发明内容针对上述城市中水深度处理系统中相关处理方法的不足，为达到使系统运行稳定，出水水质能保障循环冷却水系统安全经济运行的目的，本发明提出了一种城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，该方法具有自动化程度高、调节控制准确、能耗低，工艺先进的特点。实现了零费用脱氨氮、处理后清水始终保持低浊度的工艺指标。
本发明所述的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，由以下步骤组成城市中水进入中水池，再经提升泵进入压力式混合器，在压力式混合器中添加凝聚剂凝聚，由压力式混合器进入澄清池、在澄清池中添加助凝剂和石灰乳，进行软化反应、凝聚、澄清、排泥，出水流入过滤器，出水再经压力式混合器，并以酸调pH至中性后进入清水箱，清水箱中的清水经清水泵加入循环水泵出口压力管内，进入并用于循环冷却水系统。
上述在澄清池中添加石灰乳的方式采用湿法计量；在澄清池中进行的排泥采用自动排泥；所述经澄清池处理后的出水自流到园形双室过滤器，进行强制气水和洗，使反洗布水均匀，保证清水的低浊度；所述的清水箱的清水通过清水泵送到凝汽器之后的循环水泵出口压力管内，然后与循环水一并进入循环冷却水系统中的冷水塔循环并与大气接触完成脱氨氮；所述的循环冷却水系统设有循环水旁流系统，可依据水质引出总循环水量0.2～1％的循环水进入中水池，随汇集的中水进行再处理。
上述湿法计量添加石灰乳的方法是将消石灰储存箱中的消石灰粉，通过计量斗，在石灰乳配制箱中配制成5％浓度的石灰乳，经石灰乳输送泵定时输送到石灰乳搅拌箱，依据第二反应区的pH表调节石灰乳加药泵的流量，使澄清池的出水维持在pH为10.3～10.5。
上述的自动排泥方法是随时监测取样管中泥渣浓度，依据所测泥渣浓度分别及时开启三只电动阀排泥，使澄清池中的泥渣浓度维持在设定水平，保持澄清池出水浊度最低。
上述脱氨氮是指补入的清水在冷却塔中充分曝气，并在pH≥8、水温≥30℃的循环水的条件下，使清水中带入的氨氮充分硝化实现的。
上述循环水旁流系统是指在凝汽器之前，循环水泵出口压力管上，用循环水回流管依据水质引出部分循环水流入中水池的系统。
利用本发明所采用的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，具有自动化程度高、调节控制准确、能耗低，工艺先进的特点。
利用发明的方法带来的突出效果和创造性主要表现在使用本发明所述的石灰乳自动湿法计量系统后，克服了以往澄清池pH值受来水水质和消化石灰纯度变化的影响，使澄清池出水pH值稳定；采用本发明提及的自动排泥系统，能够保持澄清池内的渣层高度在最佳高度状态，克服了以往澄清池采用定期排渣，泥渣层波动较大，影响澄清池出水浊度的弊病。总之采用上述两项技术之后，澄清池出水水质好且稳定可靠。
本发明的方法中将澄清池的出水自流到园形双室过滤器，以此代替现有的方型滤池，有效地克服了方型滤池反洗布水不均，易造成滤料结块的现象，并且解决了过滤设备的出水水质波动大，运行维护工作量大的缺点；选用本发明所述的双室过滤器后，由于双室过滤器采用强制气水合洗，反洗效果好，从而保证了清水的低浊度，且双室过滤器为相对独立的双过滤层，使占地面积减少50％以上。
中水脱氨氮是个大难题，特别是大水量的系统。中水作为大型工业冷却水系统补充水时，单独建设脱氨氮设备投资巨大。采用本发明所述的脱氨氮方法，实现了零费用脱氨氮，确保了循环冷却水系统氨氮的含量小于1.0毫克/升，节省了可观的成本。
大型循环冷却水系统由于蒸发浓缩和空气洗涤过程中的飞尘污染，特别是浓缩倍率在五倍左右时，循环水中的悬浮杂质和暂时硬度都会超出允许控制范围，影响系统中热交换设备的安全经济运行。采用本发明所述的循环水旁流系统，将部分循环水重新返回并入到中水深度处理系统中，一方面可去除循环水中的部分悬浮物，同时亦降低了循环水的暂时硬度；另一方面可以防止凝汽器内产生粘泥集结影响传热效果和造成管材腐蚀，充分实现并保证了循环冷却水系统热交换设备的安全经济运行，具有显著地经济效益和社会环保效益。
图1是现有城市中水深度处理方法的工艺流程图
其中，1中水池、2提升泵、3压力式混合器、4澄清池、5方形过滤器、6压力式混合器、7清水箱、8清水泵、10循环水回水沟、11循环水泵吸水井、12循环水泵、13凝汽器、14循环水泵出口压力管、15冷却塔、16循环水池、17第一反应室、18第二反应室、20泥渣收集装置、24石灰乳搅拌箱、25石灰乳加药泵、27消石灰储存箱、28星形给料机、29孔板流量计。
图2是本发明涉及的城市中水作为工业循环冷却水深度处理方法的工艺流程图其中1中水池、2提升泵、3压力式混合器、4澄清池、6压力式混合器、7清水箱、8清水泵、9电动阀、10循环水回水沟、11循环水泵吸水井、12循环水泵、13凝汽器、14循环水泵出口压力管、15冷却塔、16循环水池、17第一反应室、18第二反应室、19取样管、20泥渣收集装置、21排泥控制装置、22排泥收集池、23pH表、24石灰乳搅拌箱、25石灰乳加药泵、26循环水回流管、27消石灰储存箱、30消石灰剂量计、31石灰乳输送泵、32圆形双式过滤器、33石灰乳配制箱。
图3是园形双室过滤器的结构示意图其中其中40筒体、41滤料、42多孔板、43进压缩空气管、44入孔、45上室进水管、46下室进水管、47上室出水管、48下室出水管。
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1设计电厂装机容量为2×600MW凝汽式机组，采用城市中水作为循环水补充水。其中水水质和补水量指标如下暂时硬度8mmol/LSS(悬浮物)20mg/LBOD520mg/LCOD 60mg/LNH3-N8mg/L循环水总量 Q＝130000m3/h浓缩倍率以5倍计算排污水量340m3/h风吹损失130m3/h蒸发损失1886m3/h总补充水量 2356m3/h利用本发明所采用的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，中水深度处理系统设计正常处理水量2500m3/h，最大处理水量3000m3/h，处理过程中的废水全部回收，设集中控制室，主要设备实施全自动控制。实施的主要工艺流程如图2所示中水来自城市污水二级处理站，中水进厂后首先进入两台1000m3的储存池1，再由四台提升泵2(1000m3/h，H＝25MH2O)向系统供水进入压力式混合器。压力式混合器3(1000m3/h)设有三台，并装有凝聚剂自动加药系统，能自动向压力式混合器3中添加聚合铁，利用压力式混合器3内部的水流搅动结构，使其与水充分混合后进入澄清池4。设机械搅拌加速澄清池4(1000m3/h)三台，配备有向第一反应区添加助凝剂(聚丙烯酰胺)的自动添加装置和湿法计量石灰乳的自动添加系统。石灰乳添加系统为消石灰储存箱27(200m3三台)的消石灰粉通过计量斗30进石灰乳配制箱33，在石灰乳配制箱33中配制成5％浓度的石灰乳，通过石灰乳输送泵31定时送到石灰乳搅拌箱24，依据第二反应区18的pH表23调节石灰乳加药泵25的流量，使澄清池4的出水维持在pH＝10.3-10.5。本工程共设三套石灰乳配置及加入系统。澄清池4的运行实施全自动控制，其底部设有自动排泥装置，随时监测取样管19中泥渣浓度，依据所测泥渣浓度分别及时开启三只电动阀9排泥，使澄清池4中的泥渣浓度维持在设定水平，保持澄清池出水浊度最低。经澄清池4处理后的出水自流到四台园形双室过滤器32(1000m3/h)，进行强制气水和洗，双室过滤器32的运行实施全自动控制，使反洗布水均匀，保证清水的低浊度。在双室过滤器32与清水箱7之间，设有压力式混合器6(3000m3/h)一台，并设有向压力式混合器6入口自动添加硫酸系统，以保证压力式混合器6的出水pH值调节为中性。压力式混合器6之后接有两台清水箱7(500m3)，清水箱7中的清水经清水泵8(1500m3/h，H＝25MH2O)送入送到凝汽器13之后的循环水泵出口压力管14内，然后与循环水一并进入循环冷却水系统中的冷水塔15循环并与大气接触完成脱氨氮。循环冷却水系统设有循环水旁流系统，可依据水质在凝汽器13之前，循环水泵出口压力管14上，用循环水回流管26引出回流循环水300-500m3/h进入中水池1，重新返回中水深度处理系统，随中水进行再处理，以去除循环水中的部分悬浮物，降低循环水的暂时硬度，防止凝汽器内产生粘泥集结影响传热效果和造成管材腐蚀。
经上述方法深度处理后水质，检测指标如下SS ≤5mg/LBOD5≤10mg/LCODCr ≤30mg/LNH3-N ≤6mg/L暂时硬度≤1.8mmol/L本发明的中水深度处理系统可保证安全、持续、稳定的运行，出水水质能满足600MW发电机组循环冷却水补水水质要求，并且其循环水浓缩倍率可提高到5倍。以年运行6000小时计算，可年节水约285万m3，以水价2.0元/m3计，则仅节约水费一项就达570万元/年，以年节约280万m3新鲜水考虑，其社会效益和经济效益更是可观。
权利要求
1.一种城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，由以下步骤组成城市中水进入中水池(1)，再经提升泵(2)进入压力式混合器(3)，在压力式混合器(3)中添加凝聚剂凝聚，由压力式混合器(3)进入澄清池(4)、在澄清池中添加助凝剂和石灰乳，进行软化反应、凝聚、澄清、排泥，出水流入过滤器，出水再经压力式混合器(6)，并以酸调pH至中性后进入清水箱(7)，清水箱(7)中的清水经清水泵(8)加入循环水泵出口压力管(14)内，进入并用于循环冷却水系统，其特征在于所述的在澄清池(4)中添加石灰乳的方式采用湿法计量；所述的在澄清池(4)中进行的排泥采用自动排泥；所述经澄清池(4)处理后的出水自流到园形双室过滤器(32)，进行强制气水和洗，使反洗布水均匀，保证清水的低浊度；所述的清水箱(7)的清水通过清水泵(8)送到凝汽器(13)之后的循环水泵出口压力管(14)内，然后与循环水一并进入循环冷却水系统中的冷水塔(15)循环并与大气接触完成脱氨氮；所述的循环冷却水系统设有循环水旁流系统，可依据水质引出总循环水量0.2～1％的循环水进入中水池(1)，随中水进行再处理。
2.如权利要求1所述的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，其特征在于，所述的湿法计量添加石灰乳的方法是将消石灰储存箱(27)中的消石灰粉，通过计量斗，在石灰乳配制箱(33)中配制成5％浓度的石灰乳，经石灰乳输送泵(31)定时输送到石灰乳搅拌箱(24)，依据第二反应区(18)的pH表(23)调节石灰乳加药泵(25)的流量，使澄清池(4)的出水维持在pH值为10.3～10.5。
3.如权利要求1所述的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，其特征在于，所述的自动排泥方法是随时监测取样管(19)中泥渣浓度，依据所测泥渣浓度分别及时开启三只电动阀(9)排泥，使澄清池(4)中的泥渣浓度维持在设定水平，保持澄清池出水浊度最低。
4.如权利要求1所述的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，其特征在于，所述的脱氨氮是指补入的清水在冷却塔(15)中充分曝气，并在pH≥8、水温≥30℃的循环水的条件下，使清水中带入的氨氮充分硝化实现的。
5.如权利要求1所述的城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，其特征在于，所述的循环水旁流系统是指在凝汽器(13)之前，循环水泵出口压力管(14)上，用循环水回流管(26)依据水质引出部分循环水流入中水池(1)的系统。
全文摘要
本发明公开一种城市中水作为工业循环冷却水的深度处理方法，由以下步骤组成城市中水汇集进入中水池，再经提升泵进入压力式混合器，进入澄清池、用湿法计量添加石灰乳进行软化、凝聚、澄清、自动排泥，出水流入圆形双室过滤器，再经压力式混合器进入清水箱，箱内清水由清水泵送到凝汽器之后的循环水泵出口压力管内，用于循环冷却水系统，循环冷却水系统设有循环水旁流系统，可依据水质引出总循环水量0.2～1％的循环水进入中水池进行再处理。本发明的方法具有自动化程度高、调节控制准确、能耗低，工艺先进的特点。实现了零费用脱氨氮、浓缩倍率达2.6～6倍。
文档编号C02F9/02GK1524807SQ0313904
公开日2004年9月1日 申请日期2003年9月15日 优先权日2003年9月15日
发明者胡笳, 王小刚, 赵培峰, 胡 笳 申请人:胡笳, 胡 笳