专利名称：循环水排污水的处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理领域，具体涉及一种循环水排污水的处理系统。
背景技术：
水资源紧缺是当今世界大多数地区所面临的问题，尤其是在中国，随 着科技的飞速发展和工业化水平的提高，水资源的紧缺越来越成为制约城 市和工业发展的重要因素之一，而循环冷却水系统是用水大户，占工业总
用水量的70%左右，所以，研究探索循环冷却水的节水工艺至关重要。
由于循环水是在水循环系统中长期反复使用，因而具有溶解性固体浓 縮、硬度高、悬浮物增多、微生物滋生和腐蚀性增强等特征。目前常采用 的解决手段是向水体中投加阻垢剂、杀菌剂、缓蚀剂等药剂来提高浓縮倍 数，以实现节水运行。然而，即使实施了在上述措施有效的情况下，循环 水系统依然会有很大的排污量。以年产70万吨的乙烯生产厂为例，正常运 行时循环水量达到52000 m3/h，每小时需向循环水系统补充新鲜水800 900 m3，而循环水系统每小时的排污量也达到150 180m3，目前，对于如此大 的排污量最普遍采用的处理方式还是直接排放。
虽然污水的处理和回用已经有比较多的研究和应用，但对工业循环水 排污水的处理和回用技术研究的公开报道和应用还很少。原因在于循环 水排污水与造纸、石油炼制、化工产品制造等行业工业生产中产生的各类 含油污水或高浊污水在性质上有很大差别(主要表现在高碱度和高硬度)， 而循环水在系统中运行时为了保证阻垢和缓蚀作用，回用补水还要求具有 适当的电导率，即，处理后还应保留一定的离子含量。这些因素也决定了对循环水排污水的回用处理工艺不同于造纸工业、炼油工业和化工产品制 造业所产生和排放污水的处理。
超滤和反渗透技术在水处理领域的应用己经非常普遍，尤其是近年来， 水体脱盐技术领域开始普遍采用反渗透技术，该技术的核心部件是反渗透 膜，但反渗透膜对进水的水质要求苛刻，导致脱盐处理的成本高，经济性 差。另一方面，如前面提到，循环水补水需要一定的离子含量，电导率一
般在50(Vs/cm左右，而反渗透出水电导率一般在几十ps/cm以下，需和其 它水源勾兑后方可作补水使用，因此一定程度上造成了资源浪费；且循环 水排污水高碱度、高硬度的特点会造成反渗透消耗大量的酸和阻垢剂。尽 管国内已经出现多例采用反渗透技术的海水淡化示范工程以及高含盐废水 脱盐工程，但专门对循环水排污水进行脱盐回用的实例极少见报。
中国专利申请200610150162.9公开了 "一种工业循环水排污水的处理 方法"，该方法主要是将工业循环水排污水经过絮凝沉淀、过滤处理后，一 部分直接作为循环水系统的补水回用，另一部分经过纳滤系统处理后回用， 通过将二者按照一定的比例混合后加入到循环水中，达到工业循环水的重 复利用、减少系统新鲜水补水量和排污量的目的。出于考虑到循环水没有 必要去除所有的离子(盐)，以及纳滤膜的特点，该方法对排污水的处理采 用了纳滤工艺，与反渗透膜技术相比，在实现对排污水回用处理的同时， 还具有运行成本降低的优点。为了使水体达到纳滤膜的进水要求，这部分 排污水需要先预处理，例如，其实施例中记载的排污水在进入纳滤膜前， 还经过了絮凝、过滤和中空纤维超滤的处理，可见，该方法实施中，为阻 止膜结垢以及延长膜寿命需要的预处理投资很高，而对于纳滤膜，还存在 运行过程需消耗大量的酸和阻垢剂，以及运行压力过高而造成运行成本增 加的缺陷，且利用纳滤膜处理，出水中的离子含量远远小于循环水系统中 需要保留的离子含量，不但不能满足循环水补水的电导率需要，而且一定 程度上也造成了资源浪费。采用电吸附装置处理回收排污水也是近年来的研究方向，其原理是利 用电极和液体界面处的双电层进行离子的储存和释放，实现对污水进行脱 盐处理后作为循环水补水。但为了达到电吸附装置的进水指标，前期还需 要非常复杂的预处理流流程，例如需要经历混凝-砂滤-纤维球过滤-超滤-保 安过滤后才能进行电吸附。不仅工艺流程复杂，处理过程由于电极再生时间较长(占到运行时间的1/4 1/2)，使整个处理过程成为间歇操作，设备 利用效率和产水率都很难提高。另外，由于电极材料的限制造成吸附量有 限，导致脱盐率不高，通常只适合低含盐水的再生利用，处理高含盐废水 会存在设备繁多、占地面积大等缺陷。另一方面，水体的絮凝、气浮和过滤以及膜过滤是水处理中常用的装 置，即，污水经过絮凝和气浮处理后，小密度悬浮物和胶体随微气泡上升 至液面通过刮渣系统排出，而气浮水排入过滤池，过滤后才能满足后续纳 滤或超滤等膜处理设施的进水要求。通常采用装填有滤料的过滤池，随着 过滤时间的增加，水中的杂质和悬浮物被截留在滤料上，造成滤池压差增 加，滤速降低，滤液流量减小(该工序的产水率降低)，此时只能通过对滤 池的反洗来恢复过滤效果和流量。反洗时的常规做法是，停止污水的进水， 对滤池进行集中反洗，然后再重新开始进水转入正常运行。所以，在反洗 过程中不产水，也就是说常规气浮-过滤装置在反洗时不产水，如果后续工 艺需要连续用水，就必须增加缓冲池等设施，不仅给污水处理回用工程的 连续化带来不便，缓冲池的设置也增加了占地和投资。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于循环水排污水的处理系统，该处理 系统将絮凝、气浮和过滤以及保安过滤和频繁倒极电渗析装置有机集合， 并且采用絮凝-气浮-过滤一体化装置，通过多个过滤池的并联设置，真正实 现连续化产水和在线反洗，不仅省去了缓冲设施的占地和投资，同时也能满足后续工艺或设备对来水要求连续化的需求。本实用新型提供了一种循环水排污水的处理系统，所述处理系统包括 絮凝-气浮-过滤一体化装置、保安过滤器和频繁倒极电渗析装置，其中，絮凝-气浮-过滤一体化装置设有絮凝区、气浮区和过滤区，絮凝区与气 浮区相连，并设有排污水入口；气浮区设有溶气水释放机构、刮渣机构、 排渣口和气浮池排水口 ，气浮池排水口通过管道与过滤区的滤池进水口连 通；过滤区由至少四个并联设置并相互独立的滤池组成，且每个滤池均设 置有独立控制的滤池进水口、反洗水进水口、滤池排水口和反洗水排水口， 滤池进水口和反洗水进水口分别通过管道与气浮池排水口和反洗水集水池 相通，滤池排水口通过管道与保安过滤器相连；保安过滤器的出水口与频繁倒极电渗析装置相连。本实用新型提供的处理系统是针对循环水排污水的特点和性质而设计 的，来自循环水系统的排污水经过絮凝-气浮-过滤一体化装置的除浊净化处 理，以及保安过滤器进一步脱除悬浮物，水体的浊度被降低到3NTU以下， 从而满足频繁倒极电渗析的进水水质要求，且整个处理系统不需要高成本 的膜过滤装置。利用本实用新型的处理系统，排污水经过絮凝反应及气浮处理后，经 过气浮池排水口以及各滤池进水口排入各滤池，由并联的多个滤池共同承 担过滤，由于各滤池之间是并联处理气浮后的出水，其布水是独立的，因 此可以对滤池依次轮流反洗，即，每次只对一个滤池停止过滤进行反洗， 其它滤池分担该反洗滤池的进水流量，保证了过滤产水的连续性。为确保 过滤功能和滤液流量，滤池的设置至少四个，综合考量的结果，优选地， 所述过滤室由五个或六个并联设置并相互独立的滤池组成。所述过滤区内设置有滤料层，反洗水进水口和滤池排水口设于滤料层 下方的滤池壁上，滤池进水口和反洗水排水口设于滤料层上方的滤池壁上。根据本实用新型的循环水排污水的处理系统，絮凝区设置至少二个折流挡板，该折流挡板能使排入的污水因流速的改变而被搅拌，利于提高絮 凝反应的效果。优选地，絮凝区设置至少三个折流挡板，且相邻挡板之间的间距沿水 流方向逐渐增加。排污水输入后在不同折流挡板间区域中的流速逐渐降低， 带来的效果是搅拌强度渐缓，利于控制污水絮凝反应的时间和混合强度。根据本实用新型的循环水排污水的处理系统，所述絮凝-气浮-过滤一体 化装置中，絮凝区和气浮区位于过滤区上部。这样，整个装置更加紧凑， 利于操控，而且可减少占地面积。本实用新型的循环水排污水的处理系统中，所述气浮区设有溶气水取 水口，并通过管路连通到溶气罐，所述溶气水释放机构包括与溶气罐的溶 气水出口连通的溶气水释放器。或者，滤池排水口通过管路与溶气罐连通， 所述溶气水释放机构包括与溶气罐的溶气水出口连通的溶气水释放器。溶 气水的取水可以来自气浮水或过滤区的滤池出水，即，所述溶气水释放机 构包括设于气浮区的溶气水释放器、空压机和溶气罐，溶气水释放器通过 管路连通到溶气罐；溶气罐的溶气水进口通过管路连通到气浮区或者滤池 排水口。本实用新型的循环水排污水的处理系统，根据工艺流程的需要，主要 包含所述絮凝-气浮-过滤一体化装置、保安过滤装置和频繁倒极电渗析装 置，它们按照处理流程串联成为本实用新型的处理系统。具体地，滤池排 水口与保安过滤器之间的连接管路中还串接有提升水泵，并且，管路中设 有酸物质和阻垢剂投加口。至于保安过滤装置和频繁倒极电渗析装置(具 有可实现定期改变电极电位特性的电渗析装置称为频繁倒极电渗析装置) 本身都为本领域公知公用的常规装置，其具体结构和工作原理不再详述。利用本实用新型的处理系统实施对循环水排污水的回用处理时，排污 水被提升排入絮凝区，同时加入絮凝剂(絮凝剂的投加口可以位于排污水 入口处或之前的管路上)，本实用新型中絮凝剂选用聚丙烯酰胺(PAM)，加入量为4-8mg/升污水，絮凝反应时间控制至少5分钟(可以通过折流挡 板的设置来实现)，通过改变污染物的界面张力使水体中的胶体和颗粒物絮 凝脱稳，实现固液分离，随后进入气浮区，在溶气水作用下，脱稳后的大 密度悬浮物和胶体随气浮水排入下层过滤区，脱稳后的小密度悬浮物及胶 体由于释放器释放的微气泡(50nm左右)黏附而上升至液面，通过刮渣系 统排出，实现对水体中悬浮物和胶体颗粒的去除。气浮水通过管路排入各 滤池以滤除水体中的悬浮物和杂质，从气浮池排水口排出絮凝-气浮-过滤一 体化装置，经在线投加酸物质和阻垢剂调节水体碱度后进入保安过滤器， 进一步截流水中悬浮物，保证频繁倒极电渗析的进水水质，最终经电渗析 脱盐成为回用补水。在处理过程中随时监测滤池的滤液流量，当滤池压差上升到一定值或 运行达一定累计时间，可以依次对各滤池进行反洗，此时只对需反洗的滤 池停止进水，排空后启动反洗操作，而其它滤池维持正常运行并分担该反 洗滤池的进水流量。如此即可实现在线反洗同时的连续产水。本实用新型提供的处理系统具有以下优点1、 采用的絮凝-气浮-过滤一体化装置利于实现水体的浊度脱除，并由 于多个独立滤池的设置，实现了在线反洗和连续产水。2、 针对循环水的水质要求和排污水的性质提出的组合系统，没有采用 水处理技术中常用的纳滤、超滤、反渗透等运行成本高、预处理要求程度 高的装置，免去了对纳滤膜和反渗透膜易污染的顾虑，也避免了电吸附技 术不能连续产水、再生时间长、以及不适合高含盐排污水回用的缺陷，将 几种常用和简便的处理技术有机结合，实现连续产水，产水率不低于75%, 且处理后的水质满足《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)中有 关再生水用作冷却用水的水质控制指标。
图1是本实用新型的循环水排污水处理系统各装置及组合示意图。图2是本实用新型的循环水排污水处理系统中絮凝-气浮-过滤一体化装置的一个实施例示意图。图3是图2中絮凝-气浮-过滤一体化装置的俯视示意图。 图4是本实用新型的絮凝-气浮-过滤一体化装置实施例中各输水管路 设置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型的方案和实施效 果，但不能理解为对本实用新型实施范围的限定。请结合图1-图4，本实用新型提供了一种用于循环水排污水的回用处理 系统，包括絮凝-气浮-过滤一体化装置、保安过滤器和频繁倒极电渗析装置， 其中，絮凝-气浮-过滤一体化装置设有絮凝区1、气浮区4和过滤区6，絮凝 区1设有排污水入口 11，且絮凝区1与气浮区4相连；絮凝区1中设置多 个折流挡板12，这些折流挡板12的设置间距沿水流方向逐渐增大，且与气 浮区4相邻的间距形成接触室3，其中设有溶气水释放机构的溶气水释放器 2;气浮区4设有刮渣机5、排渣口 51和气浮池排水口 41，气浮池排水口 41通过管路42与过滤区6的滤池进水口 62相连；本实施例中过滤区6由 五个并联设置并相互独立的滤池61组成，且每个滤池均设置有独立控制的 滤池进水口 62、反洗水进水口 63、滤池排水口 64和反洗水排水口 65，滤 池进水口 62和反洗水进水口 63分别通过管道与气浮池排水口 41和反洗水 集水池相通，滤池排水口 64通过管道与保安过滤器7相连，同时也通过三 通阀与反洗水集水池相连通；保安过滤器7的出水口与频繁倒极电渗析装置8相连。本实用新型处理系统的絮凝-气浮-过滤一体化装置中，絮凝区1通过三个折流挡板12的设置，可实现调控排污水的流速，如图2所示，排污水入 口 11通过管路与排污水集水池10相连，使排污水经水泵提升进入处理系 统(通过排污水入口 ll或之前管路上的絮凝剂投加口 13加入絮凝剂PAM)。 在絮凝区1中，由于折流挡板12的间隔沿水流方向逐渐增大，且使水体的 流动呈"S"型，这样，当排污水进入絮凝区后，在折流挡板的影响下水体 流速减慢以致搅拌强度减弱，利于水体与絮凝剂的混合絮凝形成絮凝体而 促使水体中的胶体和颗粒物脱稳。絮凝区1与气浮区4相邻的的最后一个 折流挡板12间距形成接触室3，絮凝反应后的絮凝水与溶气水释放器2释 放的溶气水接触作用，共同进入气浮区4。如图2和图3所示，本实用新型处理系统中，絮凝区1和气浮区4设 于过滤区6的上部，水体可依靠重力流在滤池中完成过滤，并且使整个装 置连接紧凑，节省了占地面积。气浮区4即为常规的高效气浮装置，设置 有提供微气泡和溶气水的释放器2，其通过管路连通到溶气罐44，而溶气 水的补水则可来自气浮水或滤池排水，所以，可以是在气浮区设有溶气水 取水口43，也可以如图l所示，于滤池排水口设置溶气水取水口，将部分 过滤出水输入溶气罐44;与现有技术相同，溶气罐44同时连接空压机45, 空压机45提供溶气水所需空气，如图1，溶气水是由空压机45向溶气罐 44中输送空气并与回流泵46向溶气罐44中输送的来自溶气水取水口 43、 或来自滤池排水口的水充分混合溶解后得到。如图2所示，过滤区6的滤池内设置有滤料层60，滤料层60上部留有 适当的反洗空间，反洗水进水口 63和过滤池排水口 64设于滤料层60下方 的滤池壁上，滤池进水口 62和反洗水排水口 65设于滤料层60上方的滤池 壁上。参阅图4，本实施例处理系统的絮凝-气浮-过滤一体化装置中，过滤 区6由五个独立的滤池61并联构成，每个滤池均设置了可独立控制的滤池 进水口62、反洗水进水口63、滤池排水口 64和反洗水排水口 65，这些进ii水口和排水口均通过并联管路连通到总管路，并利用电动阀控制开启和关 闭。五个滤池都独立进水和排水，可以同时工作承担过滤流量提供后序产 水。过滤一定时间，依次对每个滤池轮流反冲洗操作， 一个滤池反洗时， 其余四个滤池正常工作并分担反洗滤池的进水流量。具体操作可以是(以
第一个滤池为例)，关闭该滤池进水口的电动阀602，停止该滤池进水，维 持滤池排水口64的电动阀604开启，待该滤池内排空水后，关闭该电动阀 604，同时开启该滤池反洗水进水口的电动阀603和该滤池反洗水排水口的 电动阀605，并连锁启动反洗泵(图中未示)，对该滤池进行反洗。整个反 洗过程中，其余四个滤池保持正常运行，提供产水。该滤池反洗后关闭反 洗水的进、出口电动阀，开启滤池进水口电动阀602和滤池排水口电动阀 604，进入正常过滤作业，间隔一定时间，这样依次顺序对下一个滤池进行 反洗。
参阅图l，本实用新型处理系统中，絮凝-气浮-过滤一体化装置的滤池 排水口 64通过管路与保安过滤器7相连，使来自过滤区6的污水中的悬浮 物进一步被截流，以保证频繁倒极电渗析的进水水质。本实用新型的保安 过滤器没有特殊限制，保安过滤器内可以设置有孔径为5um的PP滤芯， 具体结构和操作均为常规技术。根据工艺需要，此时需要向水体中加入酸 物质和阻垢剂，所以管路中可以设有酸物质和阻垢剂的在线投加口 71，并 且管路中串设提升水泵72。
保安过滤器7的出水口通过管路与频繁倒极电渗析装置8相连，使经 过保安过滤器处理后的水体进入频繁倒极电渗析装置被适度脱盐，从排水 口 83排出的产水提供循环水补水。该频繁倒极电渗析装置8中设置的极板 81、离子交换膜82的结构，以及该装置的工作原理均为现有技术。根据循 环水及其排污水的性质，循环水排污水的电导率S400(^s/cm，总硬度 Sl600mg/L，本实用新型的处理系统运行中，倒极时间间隔一般控制 30min-2h，经频繁倒极电渗析处理后的出水脱盐率达到70-90%，从而在对循环水排污水进行处理时保留了循环水系统所需的离子，同时满足循环水 回用水的水质要求。所采用的离子交换膜可采用本行业内常用的产品，通 常情况下，采用有机离子交换膜，例如，磺酸型阳离子交换膜和季胺型阴
离子交换膜，两种膜孔径均为l-10nm，不允许水分子通过，离子选择透过 率大于90%，以完成溶液的净化和离子浓縮。
权利要求1、一种循环水排污水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括絮凝-气浮-过滤一体化装置、保安过滤器和频繁倒极电渗析装置，其中，絮凝-气浮-过滤一体化装置设有絮凝区、气浮区和过滤区，絮凝区与气浮区相连，并设有排污水入口；气浮区设有溶气水释放机构、刮渣机构、排渣口和气浮池排水口，气浮池排水口通过管道与过滤区的滤池进水口连通；过滤区由至少四个并联设置并相互独立的滤池组成，每个滤池均设置有独立控制的滤池进水口、反洗水进水口、滤池排水口和反洗水排水口，且滤池进水口和反洗水进水口分别通过管道与气浮池排水口和反洗水集水池相通，滤池排水口通过管道与保安过滤器相连；保安过滤器的出水口与频繁倒极电渗析装置相连。
2、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，所 述过滤区由五个或六个并联设置并相互独立的滤池组成。
3、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，絮 凝区设置至少二个折流挡板，该折流挡板能使输入的排污水因流速的改变 而被搅拌。
4、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，所 述絮凝-气浮-过滤一体化装置中，絮凝区和气浮区位于过滤区上部。
5、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，所 述气浮区设有溶气水取水口，并通过管路连通到溶气罐，所述溶气水释放 机构包括与溶气罐的溶气水出口连通的溶气水释放器。
6、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，滤 池排水口通过管路与溶气罐连通，所述溶气水释放机构包括与溶气罐的溶 气水出口连通的溶气水释放器。
7、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，所 述过滤区的滤池内设置有滤料层，反洗水进水口和滤池排水口设于滤料层 下方的滤池壁上，滤池进水口和反洗水排水口设于滤料层上方的滤池壁上。
8、 根据权利要求1或7所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于， 滤池排水口与保安过滤器之间的连接管路中串接有提升水泵，并且，管路 中设有酸物质和阻垢剂投加口 。
9、 根据权利要求3所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于，絮 凝区设置至少三个折流挡板，且相邻挡板之间的间距沿水流方向逐渐增加。
10、 根据权利要求1所述的循环水排污水的处理系统，其特征在于， 所述絮凝剂投加口位于排污水入口处或排污水入口之前的管路上。
专利摘要本实用新型提供一种用于循环水排污水的处理系统，所述处理系统包括絮凝-气浮-过滤一体化装置、保安过滤器和频繁倒极电渗析装置，其中，絮凝-气浮-过滤一体化装置设有絮凝区、气浮区和过滤区，过滤区由至少四个并联设置并相互独立的滤池组成，且每个滤池均设置有独立控制的滤池进水口、反洗水进水口、滤池排出水口和反洗水排水口，滤池进水口和反洗水进水口分别通过管道与气浮池排水口和反洗水集水池相通，滤池排水口通过管道与保安过滤器相连；保安过滤器的出水口与频繁倒极电渗析装置相连。该处理系统的关键是采用絮凝-气浮-过滤一体化装置，通过多个过滤池的并联设置，满足后续工艺或设备对来水要求连续化的需求。
文档编号C02F9/06GK201400615SQ20092010752
公开日2010年2月10日 申请日期2009年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者倪望青, 鹏 唐, 耿晓彬, 勇 谢, 郑卫民 申请人:北京新金应利科技发展有限公司