专利名称：利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法
技术领域：
本发明提供一种利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法，该方法是一种用臭氧代替添加缓蚀剂、阻垢剂和杀菌灭藻剂，解决系统的防腐蚀与结垢、杀菌、灭藻的技术。
背景技术：
我国是一个缺水国家，被联合国列为13个最贫水国之一。加之我国淡水资源的时空分布不均、人口分布和社会发展不均，造成部分地区淡水资源严重紧缺。据统计，目前城市用水中约80％是工业用水，而工业用水中约80％又是工业冷却用水。苦咸水作工业冷却水代替淡水作为工业用水，是解决我国沿海城市和苦咸水地区淡水资源危机问题的重要途径之一。对于缓解沿海城市和西北地区淡水资源的紧缺局面意义深远，势在必行。苦咸水中以海水为例海水冷却技术研究始于20世纪70年代。在国外，海水循环冷却技术经过近30年的发展，已经进入大规模应用阶段，美国70年代末～80年代初海水的直接利用量已达720亿m3。2000年工业用海水达到30％。英、法、荷、意等西欧国家，1970年海水利用量为371亿m3，2000年工业用海水达到2500亿m3。美、欧、日等国家和地区年用海水作为冷却用水都近3于亿m3。而我国还不足200亿m3，与发达国家相差甚远。
我国沿海城市直接利用海水作工业冷却水的历史较早，但发展缓慢。海水作为冷却水利用，有两种冷却方式一是海水直流冷却技术；二是海水循环冷却技术。海水直流冷却技术是以原海水为冷却介质，经换热设备完成一次性冷却后直接排放的冷却水处理技术。具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点，但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。海水循环冷却技术是以原海水为冷却介质，经换热设备完成一次冷却后，再经冷却塔冷却并循环使用的冷却水处理技术，具有海水取水量小、工程投资和运行费用低及排污量小等优点，比海水直流冷却排污量减少95％。利于保护环境和维护生态平衡。但都采用“三剂法”，即通过添加缓蚀剂、阻垢剂和杀菌灭藻剂，解决系统的腐蚀与结垢问题。这仍然存在浓缩到一定程度时，该水还需处理至达标才能排放；或作化盐水用{实际上大多数污染物只是转移，那些添加剂中的有机物，尚未分解成CO2和水)，而且作化盐用水，局限性很大，例天津市永利碱厂可用于化盐，而大量其他企业无盐需化，污水只能排放。
臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂，它能阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻，能使冷却水系统在零排污下运行，从而节水节能，保护水资源。同时，臭氧冷却水处理不存在任何环境污染，国外应用臭氧进行循环水处理已经取得了成功，不过，也只是在淡水领域。
苦咸水包括海水、潮汐河流水、盐咸地浅层地下水、含盐量较高的苦成湖水、农田沥水、沼泽地的苦成水等。不用上述“三剂”将苦咸水作工业循环冷却水中的应用，目前尚未见到有关报导。要将苦咸水循环综合利用，由于苦咸水含盐量高且成分复杂，较淡水有更强的腐蚀性，且其水所含盐分中氯化物比例很大，如苦咸水的氯度高达19％左右，因此大多数金属如铁、铸铁等在苦咸水中不能建立钝态。同时，由于苦咸水中微生物和其它生物的种类多、含量高，易产生生物污损，进而导致危害较大的微生物腐蚀或垢下腐蚀。另外，苦咸水中的成垢离子，如Ca2+、Mg2+等的浓度远高于一般淡水。随浓缩倍数提高，结垢倾向加大，普通的阻垢分散剂不能有效控制化学污垢沉积。因而，采用苦咸水作循环冷却水存在着严重的腐蚀、结垢和污损生物附着问题。将苦咸水作循环冷却水处理起来较之淡水循环，尤其在不用“三剂”的情况下，具有更大的难度。但是，控制住各种参数和相关技术的有效组合，实现苦咸水不用“三剂”作工业循环冷却水利用是可行的，我国在这个领域目前尚属空白。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法，以利于解决不用添加“三剂”解决苦咸水的循环冷却水应用中，对苦咸水大多数金属如铁、铸铁等严重的腐蚀、结垢和污损生物附着问题；解决在苦咸水作大生活用水后，如冲厕水中大量有机污染物的快速处理、分解问题；解决冷却系统中清洗、钝化后清洗废水的处理问题。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法，该方法包括以下步骤a.对冷却系统中已被腐蚀、结垢的设备首先需用清洗剂洗净，用钝化剂钝化，将处理后的清洗废水进入生活污水处理系统；b.将苦咸水进入景观水池储水，并自然沉降；c.将景观水池沉降后的上层清水经载纳米级TiO2活性炭臭氧和光催化氧化、杀菌灭藻、分解水生生物有机物后，作冷却循环水储水池水源；d.将步骤a中的生活污水用生物炭兼生物滤池法处理，又经载纳米级TiO2活性炭催化臭氧和光氧化处理即可达到中水水质标准，作冷却循环水储水池补充用水；e.在步骤c、d中的冷却循环水进入冷却系统前，需过滤、检测、补加臭氧至0.05-0.1mg/L(材质不同加入量略有差异)；f.经冷却系统冷却的水进入冷却循环水储水池；再按步骤c至e操作，不断循环反复即可。
本发明的效果是该技术能将苦咸水作工业冷却水代替淡水作为工业用水，可缓解沿海城市和西北地区淡水资源的紧缺局面，既节水节能，又保护水资源。本技术利用苦咸水作工业循环冷却水，不仅适用于盐、碱行业，还适用于其它任何行业，适用范围广。该技术能代替“三剂”进行阻垢、缓蚀、杀菌灭藻，在水处理过程中运行成本大大下降约三分二左右，是一种使冷却水系统在零排污下运行的绿色技术。
图1为本发明的处理方法流程图。
具体实施例方式
结合附图及实施例对本发明的利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法加以说明。
苦咸水中常量元素的含量
①具体操作步骤如下a.冷却系统中已被腐蚀、结垢的设备，用JP-601锈垢及水垢清洗剂配成500mg/L的溶液进行清洗，清洗时间为6小时左右，再用清水冲净。然后，用300mg/L(视腐蚀度而略有变化)六偏磷酸钠和100mg/L硫酸锌的水溶液在常温常压下，循环8小时左右，即完成钝化膜操作，清洗废水进入生活污水处理系统。
b.将苦咸水引入景观水水池，若水中悬浮泥砂含量高，停留约24小时左右，待污泥沉降，上层清水进入冷却循环水储水池；将苦咸水进入景观水池沉降，取上层清水冲厕，冲厕后的化粪池水与其它生活用污水(洗浴废水、食堂废水和打扫环境用水)合并，进入生活污水处理系统；c.冷却循环水储水池的池面水下约400mm处铺有一层150mm厚度的载纳米级TiO2的活性炭(起臭氧催化氧化作用)，活性炭下通入臭氧(10-20mg/L)，水表面又有一层50mm厚度的载纳米级TiO2的活性炭(起臭氧催化氧化和自然光催化氧化作用)，水力停留时间为20-30分钟，以快速分解有机物、杀菌、灭藻；在生活污水处理(生物炭兼生物滤池法)系统的设备中，有￠150mm的塑料多孔球做填料(球体体积占池总水体的20％)，每个球内装有活性炭约200g，球体比重为1-1.1，活性炭上和球体表面内外挂满了大量微生物，该微生物群落耐高盐度水环境，这是自然环境中已存在的少量极端菌群，只需加入培养基，进行扩培、驯化即可得到。在填料层下设有空气微孔曝气系统。由于每个填料层的外层以好氧菌为主，而球内以兼氧菌和厌氧菌为主，大量有机物、氮化合物等被厌氧、兼氧、好氧微生物分解、代谢，而降解为无害化的CO2和HO2及N2，水力停留时间为20小时左右(因为北方冬季气温低)；达中水水质标准，作冷却循环水储水池补充用水；
按步骤c生化处理后出水进入强催化氧化池池内中部装有催化剂，即载纳米级TiO2活性炭300mm，(水面也有50mm作吸附臭氧和自然光催化氧化用)，其下有臭氧扩散曝气系统，使臭氧的氧化能力提高了10倍(1mgO3可分解COD10mg以上，比无催化催化剂提高了10倍以上)；d.按步骤c处理处理出水达中水回用标准，作冷却循环水储水池的补充水，由于水中约含少量微生物所贡献的COD30-40mg/L可使金属表面的污垢疏松易脱落(若应用磁化技术、聚交超声、电脉冲等新技术，污垢的脱落更佳)。
e.将已杀菌、灭藻的冷却循环水，用纤维束过滤，然后测定臭氧浓度，若低于0.1mg/L时，则补充加入至臭氧0.05-0.1mg/L，进入冷却系统，出水经冷却塔散热后回到冷却循环水储水池，按步骤c反复操作即可；f.经冷却系统冷却的水进入冷却循环水储水池；再按步骤c至e操作，不断循环反复即可。
②主要指标a.生活污水处理前后水质主要指标
b.金属腐蚀率指标
实施例某盐化厂原一直用苦咸水作工业冷却循环水(采用三剂法处理)，现局部设施正在采用本发明的方法试运行，操作程序如下1、该厂位于原氯化钙水汪子上，本来用淡水冲厕，于由本地区地下浅水层水位高，下水管网系统渗漏，致使排水水质成了苦咸水。该苦咸水含洗浴水、食堂水和车间冲洗水和化粪池水，经处理后出水达中水水质标准，作冷却循环水储水池补充用水。
2、生活污水处理工艺主要参数如下处理量 200m3/日，水力停留时间 24h气水比(空气进气量与污水进水量体积比) 10∶1球型生物炭填料与污水体积比率 20％臭氧催化氧化水力停留时间 3h纳米级TiO2活性炭污水体积比率 20％3.冷却系统中已被腐蚀、结垢的设备，用厂方自制的清洗剂清洗，清洗时间6小时左右(时间与结垢状况有关)；4.预配制300mg/L六偏磷酸钠和100mg/L硫酸锌的水溶液，在常温常压下，循环12小时左右，完成涂钝化操作，清洗废水进入生活污水处理系统；5.抽取冷却循环水储水池中的水(2m3/h)，进入强催化氧化装置，其内装有纳米级TiO2活性炭(活性炭与污水体积比率为20％)，通入臭氧(水中臭氧浓度为10-20mg/L)，水力停留时间为20-30分钟，快速分解有机物、杀菌、灭藻；6.按步骤3处理后出水，用纤维束过滤器过滤，检测O3浓度，补充加入臭氧至0.05-0.1mg/L，进入冷却系统，出水经冷却塔散热后回到冷却循环水储水池，按步骤5反复操作即可；运行两个多月以来，冷却系统设备的金属表面未见明显结垢。
水质指标
权利要求
1.一种利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法，该方法包括以下步骤a.对冷却系统中已被腐蚀、结垢的设备首先需用清洗剂洗净，用钝化剂钝化，将处理后的清洗废水进入生活污水处理系统；b.将苦咸水进入景观水池储水，并自然沉降；c.将景观水池沉降后的上层清水经载纳米级TiO2活性炭臭氧和光催化氧化、杀菌灭藻、分解水生生物有机物后，作冷却循环水储水池水源；d.将步骤a中的生活污水用生物炭兼生物滤池法处理，又经载纳米级TiO2活性炭催化臭氧和光氧化处理即可达到中水水质标准，作冷却循环水储水池补充用水；e.在步骤c、d中的冷却循环水进入冷却系统前，需过滤、检测、补加臭氧至0.05-0.1mg/L(材质不同加入量略有差异)；f.经冷却系统冷却的水进入冷却循环水储水池；再按步骤c至e操作，不断循环反复即可。
全文摘要
本发明提供一种利用苦咸水作工业循环冷却水的处理方法，该方法包括以下步骤a.对冷却系统中已被腐蚀、结垢的设备首先需用清洗剂洗净，钝化，将处理后的清洗废水进入生活污水处理系统；b.将苦咸水进入景观水池储水，并自然沉降；c.将景观水池沉降后的上层清水经活性炭臭氧和光催化氧化、杀菌灭藻、分解水生生物有机物后，作冷却循环水储水池水源；d.将步骤a中的生活污水经处理达到中水水质标准作冷却循环水储水池补充用水；e.上述冷却循环水进入冷却系统前需过滤、检测、补加臭氧；f.经冷却系统冷却的水进入冷却循环水储水池不断循环反复即可。有益效果是该技术能将苦咸水作工业冷却水代替淡水作为工业用水，既节水节能，又保护水资源，在水处理过程中代替“三剂”，适用范围广。
文档编号C02F1/50GK1944292SQ20061001625
公开日2007年4月11日 申请日期2006年10月24日 优先权日2006年10月24日
发明者邵德智, 胡万里, 张瑛瑛, 郑学侣, 米学军, 裴芳, 刘桂才, 宋贤敏, 孔庆祥, 张德强, 张建民 申请人:天津市塘沽区鑫宇环保科技有限公司