双膜法处理再生水回用于城市供热系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供双膜法(CUF+RO)处理再生水回用于城市供热系统，包括通过管道依次连通的再生水出水管、换热器、储水器、一级过滤器、超滤装置、超滤水箱、二级过滤器、反渗透装置、反渗透水箱、除氧器、除氧水箱和锅炉，其中所述除氧器与所述除氧水箱之间还设有反洗管道和反洗出水管道。本实用新型的有益效果是：加入了换热器使得膜处理效果得到有效提升，同时加入pH调节器和除氧器对于处理过的除盐水进一步进行除氧处理和提高pH值，使得处理过的再生水的水质更好，更加有效减缓锅炉及换热器管网系统的腐蚀速度，降低能耗。系统的配置和设置完全能够满足在进水条件下的要求，主要工艺流程达到自动、节能、节水操作简单、环保及安全。
【专利说明】双膜法处理再生水回用于城市供热系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于城市污水处理与回收再利用环保【技术领域】，尤其是涉及双膜法(CUF+R0)处理再生水回用于城市供热系统。
【背景技术】
[0002]我国是一个贫水国家，水资源短缺，已经成为制约经济发展的瓶颈。解决水资源短缺的主要办法有四种:节水、蓄水、调水和海水淡化。而节水是四者中最可行和最经济的，其主要有两种手段:总量控制和再生利用。华北地区属于较严重的资源性缺水地区，与海水淡化、跨区域调水等其他类型水源相比，再生水具有供水保证率高、用水成本低等特点，是重要的补充水源。据有关资料统计，城市污水，经收集处理后，其中70%以上的再生水可以再次循环使用，可以在现有供水量不变的情况下，使城市的可用水量至少增加50%。为此，“十一五”、“十二五”规划中强调扩大推广再生水利用。
[0003]由于锅炉用水水质要求较高，配套的换热器及热力管网水质要求也高，它不但影响产品质量而且对安全生产十分重要，敢于尝试应用污水作为水源的少之又少。但近年来膜技术的开发和生产应用，对上述问题有了一些解决思路。
[0004]虽然，传统膜技术工艺处理过的再生水基本达标，但长期使用对锅炉仍有一定的损伤，大大影响锅炉寿命。需要一种更加优选的工艺可以使得双膜法处理再生水达到更好的效果。
实用新型内容
[0005]本实用新型应用全新理念与技术来处理再生水使之能达到锅炉用水水质要求，目的是提供一种结构简单、安全可靠的双膜法(CUF+R0)处理再生水回用于城市供热系统。
[0006]本实用新型的技术方案是:双膜法(CUF+R0)处理再生水回用于城市供热系统，包括通过管道依次连通的再生水出水管、换热器、储水器、一级过滤器、超滤装置、超滤水箱、二级过滤器、反渗透装置、反渗透水箱、PH调节装置、除氧器、除氧水箱和锅炉，其中所述除氧器与所述除氧水箱之间还设有反洗管道和反洗出水管道。
[0007]本实用新型还提供另外一种双膜法处理再生水回用于城市供热系统，包括通过管道依次连通的再生水出水管、储水器、一级过滤器、超滤装置、超滤水箱、二级过滤器、反渗透装置、反渗透水箱、除氧器、除氧水箱和锅炉，其中所述除氧器与所述除氧水箱之间还设有反洗管道和反洗出水管道。
[0008]优选的，所述的超滤装置与超滤水箱之间除设有连接管道之外还设有反洗管道；所述超滤装置和反渗透装置均通过管道与清洗装置相连通；所述除氧水箱和所述除氧器之间还连通有反洗管道。
[0009]优选的，所述除氧器或除氧水箱的排污口连通有沉淀池。
[0010]更优选的，所述除氧器为海绵铁过滤除氧器。
[0011]双膜法再生水处理工艺进水温度要求在25°C左右，以达到膜系统的最佳工作状态和最佳处理效果，所以在进行膜处理之前对再生水出水管道的出水通过换热器提高水温到指定温度，同时，在经过膜处理过的再生水进入锅炉之前加设pH调节器和除氧器，提高水的PH值并降低再生水的含氧量，降低了再生水在使用过程中对于锅炉的损耗，使得双膜法处理再生水在处理与使用的过程中达到了更好的效果。
[0012]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0013]本系统是根据再生水水质情况而设计，处理工艺采用超滤+反渗透工艺处理，反渗透装置回收率大于75%，系统总回收率大于70%。资料表明，锅炉水垢每生长1mm，就要增加能源消耗3%-5%，采用本实用新型双膜法(CUF+R0)处理再生水，由于加入了换热器使得膜处理效果得到有效提升，同时加入除氧器对于处理过的除盐水进一步进行除氧处理，使得处理过的再生水的水质更好，更加有效减缓锅炉腐蚀速度，降低能耗。
[0014]除此以外，采用本实用新型公开的双膜法(CUF+R0)处理再生水回用于城市供热系统，使再生水经处理后符合GB/T1576— 2008《工业锅炉水质》及CJJ34-2010《城镇热力网设计规范》标准要求:浊度(FTU) ( 5mg/L ;总硬度彡0.6mmol/L ;溶解氧彡0.lmg/L ;含油量彡2mg/L ；7 ( PH(250C ) ( 11 ;可以作为锅炉房和供热管网的补给水。系统的配置和设置完全能够满足在进水条件下的要求，主要工艺流程达到自动、节能、操作简单、环保及安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型系统的一种实施方式的装置示意图；
[0016]图2是本实用新型系统的另一种实施方式的装置示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0018]根据原水水质及对回用水的水质要求，选择双膜法(CUF+R0)再生水处理工艺，将经过处理后的污水通过双膜法处理系统去除其中的悬浮物、微生物、有机物、无机盐类等杂质后，作为低压蒸汽锅炉的补给水。
[0019]核心工艺主要包括超滤(CUF)和反渗透(RO)两大系统及其配套的加药和化学清洗系统:通过超滤系统滤除水中的悬浮物、胶体、微生物及大分子有机物等，使出水水质的污染指数(SDI15)控制在5以下，保证预处理的品质，满足反渗透装置对进水水质的要求；通过反渗透有效去除水中的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，达到低压蒸汽锅炉补给水水质的要求。
[0020]如图1所示，双膜法(CUF+R0)处理再生水回用于城市供热系统，将再生水出水管I经阀门和管道与换热器2相连，然后将换热器2经管道与阀门与储水器3 (在水温符合要求的情况下或水温常年不太低的我国南方地区情况下，也可以将再生水出水管直接与储水器3直接连通，如图2所示)，储水器3经管道与阀门与一级过滤器4相连，一级过滤器4经管道与阀门与超滤装置5相连，超滤装置5经管道与阀门与超滤水箱6相连，超滤水箱6经管道与阀门与二级过滤器7相连，二级过滤器7经管道与阀门与反渗透装置8相连，反渗透装置8经管道与阀门与反渗透水箱12相连，反渗透水箱12经管道与阀门与除氧器9相连，除氧器9经管道与阀门与除氧水箱10相连，除氧水箱10与锅炉13连接，其中除氧器9的进水管道与反渗透水箱12的出水管道相连通，除氧器9的出水管道与除氧水箱10的进水管道相连通，除氧器9上还设有反洗管道，该反洗管道与除氧水箱10相连通。
[0021 ] 除此以外，超滤装置5与超滤水箱6之间除设有连接管道之外还设有反洗管道；超滤装置5和反渗透装置8均通过管道与清洗装置11相连通；使用中，再生水进入除氧器9后，出来的除氧再生水储存在除氧水箱10中，该除氧水箱10不仅可以通过水泵直接送入锅炉13，同时也可以对与之相连通的除氧器9进行反水清洗。
[0022]另外，也可以在除氧器9或除氧水箱底部的排污口连通有沉淀池，将除氧器9清洗后的絮状沉淀物回收再利用。
[0023]除此以外，根据实际需要还需在该双膜法(⑶F+R0)处理再生水回用于城市供热系统中各个装置上或各装置之间的连接管道上加设加药装置、配套的压力与流量控制仪表、压力泵、pH计、阀门等附加组件。
[0024]上述系统中主要装置的作用如下:
[0025]1、换热器2的主要作用是:双膜法再生水处理工艺进水温度要求在25°C左右，以达到膜系统的最佳工作状态和最佳处理效果。由于冬季换热器是在原水进水温度过低的情况下开启，在进水侧增加换热器对原水进行加温处理，以达到膜系统的最佳工作温度。
[0026]2、储水器3的主要作用是对进入系统的原水进行缓冲调节并为超滤反洗提供充足水源，保护超滤系统运行的稳定性和连续性。
[0027]3、一级过滤器4 (其精度为100 μ m)和二级过滤器7 (其精度为5 μ m)均选用保安过滤器，主要作用是为了截流原水中的不同大小的悬浮物，保护超滤装置和反渗透装置运行的安全性。
[0028]4、超滤装置5包括超滤膜、控制阀门、仪表等:对再生水进行有效的深层过滤，滤除再生水中的微粒悬浮物、胶体、微生物及大分子有机物等，使出水水质的污染指数(SDI)控制在5以下，保证预处理的品质，满足反渗透装置对进水水质的要求，延长反渗透膜的使用寿命。
[0029]5、超滤水箱6:超滤装置的出水进入超滤水箱，作为反渗透运行及超滤反洗时的调节器，以保证系统运行的平衡和连续。
[0030]超滤系统在运行时，会在膜内表面聚集大量有机物和细菌，在周期性反洗时大部分被除去，但还有一部分留在超滤膜上，经过一段时间运行，残留物不断增加，需要进行加药清洗，在反洗过程中加入次氯酸钠，有助于更好的去除残留物，反洗效果更彻底，同时也起到杀菌作用。
[0031]6、反渗透装置8包括反渗透供水泵、阻垢剂加药装置、还原剂加药装置、高压泵、反渗透膜组件以及控制仪表、阀门等。①反渗透供水泵:反渗透供水泵设置的主要目的是为反渗透增压，满足反渗透进水压力并提供反渗透装置运行时的低压冲洗压力。②阻垢剂加药装置:为了在较高回收率情况下防止反渗透浓水侧出现碳酸盐、硫酸盐和Ca2+、Mg2+离子的化学结垢，从而影响膜元件的性能，在反渗透进水前需要加入阻垢剂。③还原剂加药装置:原水中和超滤药洗后含有余氯，其氧化性可对反渗透膜造成不可恢复的损失，因此加入亚硫酸钠去除水中的余氯，保证反渗透膜元件的性能。④高压泵:高压泵为反渗透膜组件提供足够的进水压力，维持反渗透膜的正常运行。由于水温对反渗透装置的产水流量影响较大，即水温每变化IV，在进水压力不变的情况下，其产水量大致增减2.7 %。如果进水温度降低，在系统条件不变的情况下，将导致长水量的下降，所以系统增加板式换热器，以提高进水温度，进而增加长水量。高压泵的作用是为反渗透装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。为了保证高压泵的正常使用及延长其使用寿命，采用变频器来控制高压泵，进而也保降低护了高压泵刚启动时对第一列反渗透膜的冲击力，保护其内部结构不因为突然的大冲击力而受损。⑤反渗透膜组件:再生水经过超滤去除了水中的大分子有机物、胶体、悬浮物等，水中的可溶性盐分、残余、胶体、有机物及微生物需通过反渗透膜才能得到有效去除，彻底实现区域集中供热系统对热力网补给水水质的要求。反渗透装置是双膜法处理系统的核心装置，是整个脱盐系统的执行机构，其作用是脱除水中的可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本系统设一套反渗透膜组件，反渗透膜采用美国海德能公司的PROClO复合膜，此型号反渗透膜的长度为1.0米，膜面积为400平方英尺，单根膜脱盐率为99.6%，压力容器采用MSH的300PSI玻璃钢反渗透专用压力容器。
[0032]7、反渗透清洗装置11:反渗透膜组件长期运行后，会受到某些难以冲洗掉的污染，如长期的微量盐分结垢和有机物的积累而造成膜组件性能的下降，运行压力升高，所以必须定期用化学药品进行清洗，以恢复其正常的除盐能力。反渗透一般每3-6个月清洗一次，每次清洗约1-2小时。本系统设置一套清洗装置，由一台清洗泵、保安过滤器和清洗药箱组成。此系统同时还可以对CUF进行化学清洗。
[0033]8、除氧器9:在锅炉等热力设施和配套管道腐蚀中，氧腐蚀是最为严重的，降低和去除水中的溶解氧是防止热力设施和管道腐蚀的一种最有效手段。除氧器主要用于软化水或除盐水的常温除氧，可使水中溶解氧含量降低至0.05mg/L以下，以满足热水锅炉、蒸汽锅炉及配套热网供水的要求。
[0034]9、除氧水箱10:用于储存除氧终端产水，以供热力管网补水；同时当除氧器9内的反应生成物累积到一定程度后，即通入反洗水将其冲洗排掉，恢复到初始的除氧能力。
[0035]本系统控制方式为集中中央控制，配备可编程控制器(PLC)和水质检测仅表，实现系统的准确测量，调节并完成工艺规定的自动化生产要求。在线水质仪表可对系统中的各检测点(如压力、流量、电导率、PH等)进行检测，供监视、控制和记录用。PLC可进行系统设备的程序控制，并且根据生产需要实现系统的联锁和控制。系统所采集数据均可上传至节能服务平台。
[0036]中控内装有可编程控制器，能实现反渗透系统的集中控制功能。可实现工艺参数报警功能，如液位高低报警、电导率高报警、泵过载和高压泵高低压报警等，以实现系统的自我诊断能力，同时保证系统运行的安全性。
[0037]以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.双膜法处理再生水回用于城市供热系统，其特征在于:包括通过管道依次连通的再生水出水管(1)、换热器(2)、储水器(3)、一级过滤器(4)、超滤装置(5)、超滤水箱￠)、二级过滤器(7)、反渗透装置(8)、pH调节装置(14)、反渗透水箱(12)、除氧器(9)、除氧水箱(10)和锅炉(13)，其中所述除氧器(9)与所述除氧水箱(10)之间还设有反洗管道和反洗出水管道。
2.双膜法处理再生水回用于城市供热系统，其特征在于:包括通过管道依次连通的再生水出水管(1)、储水器(3)、一级过滤器(4)、超滤装置(5)、超滤水箱￠)、二级过滤器(7)、反渗透装置(8)、pH调节装置(14)、反渗透水箱(12)、除氧器(9)、除氧水箱(10)和锅炉(13)，其中所述除氧器(9)与所述除氧水箱(10)之间还设有反洗管道和反洗出水管道。
3.根据权利要求1或2所述的双膜法处理再生水回用于城市供热系统，其特征在于:所述的超滤装置(5)与超滤水箱(6)之间除设有连接管道之外还设有反洗管道；所述超滤装置(5)和反渗透装置(8)均通过管道与清洗装置(11)相连通；所述除氧水箱(10)和所述除氧器(9)之间还连通有反洗管道。
4.根据权利要求3所述的双膜法处理再生水回用于城市供热系统，其特征在于:所述除氧器(9)或除氧水箱(10)的排污口连通有沉淀池。
5.根据权利要求1所述的双膜法处理再生水回用于城市供热系统，其特征在于:所述除氧器(9)为海绵铁过滤除氧器。
【文档编号】C02F9/04GK204162540SQ201420673826
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】翟春田, 安鼎年 申请人:天津力源永春科技发展有限公司