循环水系统的水净化方法与流程

本公开涉及循环水系统技术领域，尤其涉及一种循环水系统的水净化方法。

背景技术：

循环水系统在工业运行过程中的应用已经非常普遍，根据工艺设备条件循环上水温度一般控制在32℃左右，回水温度一般控制在42℃左右，循环上水经过换热设备后循环回水直接回至循环水站循环使用。目前应用的循环冷却水系统中，循环水由于水分的不断蒸发而浓缩，使得水中各种杂质和离子浓度也不断被浓缩增加，使循环水水质特性发生变化，比如，硬度和碱度增加使水质的结垢趋势增强，同时营养源物质浓度增加会促进微生物的繁殖，使得系统有机物含量升高、粘泥滋生。结垢和粘泥沉积造成换热器换热效率下降，能耗增加，严重时会被迫停产和损坏设备。针对这一问题，现有技术的应对策略是将部分循环水外排，通过补充新鲜的水使得循环水水质得以缓解。因此循环水系统是工业企业中耗水量最大的装置。目前，在大部分厂中，循环冷却水的补充水一般占工业用新鲜水量的70％左右，其用水量大且不稳定，从而导致水资源浪费严重，同时增加了企业的运行成本。随着目前环保的要求逐渐升高，如何提高循环水的净化及减少循环水系统水耗的问题成为技术的关键制约点。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种循环水系统的水净化方法；

所述循环水系统包括依次连通的循环水使用设备、净化系统以及冷却塔；

所述净化系统包括至少两个净化单元，所述净化单元包括反应釜和设置于所述反应釜内的过滤单元，所述过滤单元内具有吸附介质；

所述水净化方法包括以下步骤：

所述循环水使用设备的水进入一净化单元中的反应釜中，向该反应釜中输送氧化剂，所述氧化剂用于氧化过滤单元中的吸附介质；所述氧化后的吸附介质吸附净化所在反应釜中的杂质离子，并产生杂质气体；

净化后的水与所述杂质气体进入下游的反应釜中，下游的反应釜对所述净化后的水二次净化，并向下游的反应釜中输送扰动气体，用于排除循环水中的所述杂质气体。

可选地，所述净化系统包括至少三个净化单元，

所述水净化方法还包括：

在所述循环水系统运行预定时间后，更换其中一反应釜中的吸附介质，同时控制所述循环水使用设备的水进入另外两个反应釜中，并对所流入的另外两个反应釜分别输送氧化剂和扰动气体。

可选地，所述吸附介质包括煤、活性炭、半焦、泥碳、煤矸石中的至少一种。

可选地，所述氧化剂氧化吸附介质的温度控制在40-70℃，该温度通过氧化剂的输送量控制。

可选地，所述氧化剂氧化吸附介质的时间控制在10-30min。

可选地，所述输送扰动气体的时间控制在5-20min。

可选地，所述扰动气体的输送量是氧化剂输送量的1-2倍。

可选地，在向反应釜中输送氧化剂和扰动气体的同时，对相应反应釜中的水进行搅拌。

可选地，所述氧化剂为含氧气体，所述扰动气体为氮气。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

通过输送氧化剂来提高吸附介质的高效净化功能，并通过输送扰动气体净化氧化后的循环水中的杂质气体，使得循环水得到有效的净化，避免了系统有机物含量升高、粘泥滋生的问题；进一步，由于循环水的质量得到保证，因此可大幅降低循环水由于水质恶化导致的排放增加的情况，进而节省了循环水系统的水耗。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例循环水系统的循环水流向示意图；

图2为本公开实施例净化单元的结构示意图；

图3为本公开实施例净化系统设置三个净化单元的连接示意图；

图4是本公开实施例水净化方法的示意图。

其中，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、13、14、15、16、17、18、19-管线；

20-循环水使用设备；30-净化系统；50-冷却塔；

31-反应釜；32-过滤单元；33-搅拌装置；34-气体输送系统；35-进水口；36-出水口；37-排气通道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施方式一

参阅图1，本实施方式提供一种循环水系统，包括依次连通的循环水使用设备20、净化系统30、以及冷却塔50；其中，净化系统30包括一净化单元，结合图2，净化单元包括反应釜31和设置于反应釜31内的过滤单元32，反应釜31串联在循环水使用设备20和冷却塔50之间，过滤单元32内具有吸附介质；吸附介质能够吸附水中的离子和杂质。反应釜31具有一定的容纳空间，并设置有进水口35和出水口36。循环水从进水口35进入反应釜31内，经过过滤单元32吸附过滤后从出水口36排出，其中过滤单元32可拆卸地设置在反应釜31内，可定期更换。通过设置净化系统30，使得循环水中的杂质和离子集中在反应釜31内的过滤单元32上，通过定期更换过滤单元32使得循环水中的杂质和离子浓度得到控制，避免了系统有机物含量升高、粘泥滋生的问题。保证了换热器换热效率，减少了设备损坏。由于循环水的质量得到保证，因此可大幅降低循环水由于水质恶化导致的排放增加的情况，进而节省了循环水系统的水耗，减少了循环水的排放浪费。

在本实施方式中，净化单元还包括设置于反应釜31内的搅拌装置33。搅拌装置33在反应釜31内搅拌能够促进吸附均匀发生及热氧化反应的均匀性及反应后水温的降低，保证过滤单元32的吸附效果。

进一步，净化单元还包括气体输送系统34，气体输送系统34与反应釜31连通，用于向反应釜31内输送氧化剂和扰动气体，在本实施方式中，先通入氧化剂进行氧化，氧化反应完了以后再通入扰动气体，把氧化完产生的气体解析出来；氧化剂能够与吸附介质发生热氧化反应，增强吸附介质的吸附能力，扰动气体用于将反应釜31内水中的杂质气体(二氧化碳等硫化物气体)释放出来。

进一步，在本实施方式中，反应釜31开设有排气通道37，用于将反应釜31内释放出来的杂质气体输送至去尾气处理系统，从而减少环境污染。排气通道37设置在反应釜31的顶部，气体输送系统34的输送口设置在反应釜31的底部。

实施方式二

本实施方式提供一种循环水系统，与实施方式一不同的是本实施方式中的净化系统30设置了两个净化单元，两个净化单元中的反应釜31相互连通，两个反应釜31均与循环水使用设备20连通，每个反应釜31均与冷却塔50连通。在本实施方式中，气体输送系统34可以分别向两个反应釜31输送不同的气体。具体地，向上游的反应釜31中输送氧化剂，向下游的反应釜31中输送扰动气体，脏的循环水先通入上游反应釜31中，然后通入氧化剂进行氧化吸附介质，吸附介质具有吸附能力后在搅拌的推动下进行循环水净化反应，吸附完成然后进入下游的反应釜31中，下游的反应釜31通入扰动气体将上游反应釜31中反应后的杂质气体排出，上游反应釜31在失效之前只负责氧化，下游的反应釜31由于没有吸附的功效就是一个净化的过程。

结合图4，本实施方式还提供一种循环水系统的水净化方法，以下步骤：

所述循环水使用设备20的水进入一净化单元中的反应釜31中，同时向该反应釜31中输送氧化剂，所述氧化剂用于氧化过滤单元32中的吸附介质；所述氧化后的吸附介质吸附净化所在反应釜31中的杂质离子，并产生杂质气体；

净化后的水与所述杂质气体进入下游的反应釜31中，下游的反应釜31对所述净化后的水二次净化，并向下游的反应釜31中输送扰动气体，用于排除循环水中的所述杂质气体。

上文中，提到的上下游是指水的净化流通路径的上下游，循环水先进入上游反应釜31中，然后进入下游的反应釜31中。

上述方案通过输送氧化剂来提高吸附介质的高效净化功能，并通过输送扰动气体净化氧化后的循环水中的杂质气体，使得循环水得到有效的净化，避免了系统有机物含量升高、粘泥滋生的问题。

当反应釜31使用一定时间后，其中的净化单元中的吸附介质会达到饱和状态，吸附净化循环水的能力降低，因此需要定期更换净化单元中的吸附介质，若仅设置两个净化单元，则在更换净化单元中的吸附介质时需要切断循环水系统，从而影响设备的使用，为此在一个较佳的实施例中，净化系统30包括至少三个净化单元，在需要更换净化单元中的吸附介质时只需切换管路的流通路径，即可完成更换，而且保证循环水始终处于流通状态。具体地水净化方法还包括：

在所述循环水系统运行预定时间后，更换其中一反应釜31中的吸附介质，同时控制循环水使用设备20的水进入另外两个反应釜31中，并对所流入的另外两个反应釜31分别输送氧化剂和扰动气体。依照上述方法，依次定期更换每一个净化单元中的吸附介质。

在本实施方式中，吸附介质包括煤、活性炭、半焦、泥碳、煤矸石中的至少一种。吸附介质在氧气的作用下发生温和热氧化反应，生成更多的含氧官能团，同时氧官能团上的oh^-和h⁺可以交换并吸附循环水中的杂质及离子。由于通入氧气后会生成部分杂质气体，为此可向反应釜31内输送扰动气体，在扰动气体的扰动下，反应釜31中将产生的气体充分的释放出来，以防酸性气体残留腐蚀损伤循环水使用设备。吸附介质达到饱和后可用于煤气化反应中作为高活性气化原料，由于含有丰富矿物质、金属离子、生物质成分及有机物，可使得气化效率大幅提高，进行气化处理增加气化效率和碳质原料转化率，从而使得吸附介质得到完美的二次利用。

在本实施方式中，氧化剂氧化吸附介质的温度控制在40-70℃，该温度通过氧化剂的输送量控制。所述氧化剂氧化吸附介质的时间控制在10-30min。所述输送扰动气体的时间控制在5-20min。所述扰动气体的输送量是氧化剂输送量的1-2倍。在上述条件下，吸附介质的吸附过滤效果最佳，经净化的循环水的杂质离子含量、杂质气体含量等均最低。

进一步，在向反应釜中输送氧化剂和扰动气体的同时，还可以对相应反应釜中的水进行搅拌。在输送氧化剂的反应釜中搅拌的作用至少体现在两个方面，一方面可以促进氧化反应的进行，另一方面还可以起到降温的作用，从而可用于控制氧化剂氧化吸附介质的温度。在输送扰动气体的反应釜中搅拌的作用主要体现在使循环水中的杂质气体更好的排出。

反应釜31中可以不进行搅拌，因为扰动气体的存在使得温和热氧化后的混合产品可以在反应区发生很好的返混，从而在一定程度上已实现搅拌的作用。

其中，氧化剂可以是氧气，也可以是含氧气的混合气。扰动气体可以是氮气，也可以是其他不溶于水的气体。

如图3，示出了净化系统设置三个净化单元的连接示意图，其中隐藏了气体输送系统等部件，气体输送系统向三个反应釜中输送的气体类型分别用i气体、ii气体、iii气体表示。根据上述步骤依次更换三个反应釜31中的吸附介质。

结合图3，本实施方式以设置三个净化单元为例介绍具体的净化方法。含有杂质的循环水由管线1进入第一反应釜中，ⅰ气体为氧气(或者其他含氧气体)，吸附介质在第一反应釜中在氧气的作用下发生温和热氧化反应，生成更多的含氧官能团，同时交换并吸附循环水中的杂质及离子。净化后的循环水经过管线2进入第二反应釜，ⅱ气体为氮气(或者其他不溶于水的气体)，在氮气的扰动下，第二反应釜中将第一反应釜中产生的气体充分的释放出来，降温(在缓慢热氧化的反应下循环水的温度会升高10-15℃)的同时进行最后的过滤除杂，而后经过管线12、17、18管线进入冷却塔50。

经过一段运行后，第一反应釜中的吸附介质最先完成饱和吸附，将第一反应釜前后阀门关闭，使第一反应釜与系统进行隔离，更换第一反应釜中的过滤单元中的吸附介质，也可以直接更换新的过滤单元，同时将管线5、6、7上的阀门打开，使得需要被净化的循环水由管线5、6、7进入第二反应釜，ⅱ气体更换为氧气，在氧气的作用下发生温和热氧化反应，生成更多的含氧官能团，同时交换并吸附循环水中的杂质及离子，而后通过管线3进入第三反应釜，ⅲ气体为氮气，在氮气的扰动下，第三反应釜中将第二反应釜中产生的气体充分的释放出来，降温的同时进行最后的过滤除杂，而后经过管线4进入冷却塔50。

经过一段运行后，第二反应釜中的吸附介质完成饱和吸附，将第二反应釜前后阀门关闭，将第二反应釜与系统进行隔离，更换第二反应釜中的过滤单元，同时将管线5、6、8、9、10上的阀门打开，使得需要被净化的循环水由管线5、6、8、9、10进入第三反应釜，ⅲ气体更换为氧气，在氧气的作用下发生温和热氧化反应，生成更多的含氧官能团，同时交换并吸附循环水中的杂质及离子，由第三反应釜出口后通过管线3、12、19、13、2后进入第一反应釜，此时ⅰ气体为氮气，在氮气的扰动下，第一反应釜中将第三反应釜中产生的气体充分的释放出来，降温的同时进行最后的过滤除杂，而后经过管线1、14、15、16、17、18管线进入冷却塔50。

经过一段运行后，第三反应釜中的吸附介质完成饱和吸附，将第三反应釜前后阀门关闭(包括管线7上的阀门)，将第三反应釜与系统进行隔离，更换第三反应釜中的吸附介质，同时将管线5、6、8、9、10上的阀门关闭，打开管线1上的阀门，使得需要被净化的循环水由管线1进入第一反应釜，ⅰ气体更换为氧气，在氧气的作用下发生温和热氧化反应，生成更多的含氧官能团，同时交换并吸附循环水中的杂质及离子，由第一反应釜出口后通过管线2后进入第二反应釜，此时ⅱ气体为氮气，在氮气的扰动下，第二反应釜中将第一反应釜中产生的气体充分的释放出来，降温的同时进行最后的过滤除杂，而后经过管线12、17、18管线进入冷却塔50。

根据上述方式依次循环更换反应釜中的过滤单元，以此达到循环使用的目的。

进一步，本实施方式提供三个实施例，以说明本实施方式中循环水系统的效果。

实施例1

某发电厂，采用本实施方式中的循环水系统，采用一种褐煤做为净化工艺吸附介质。在循环水质达标的前提下，循环水系统水耗降低至原来的70％，同时省去了原来的自动加药系统，降低了运行成本。同时饱和吸附的煤样经过干燥后进行流化床气化，气化效率提高了12％。

实施例2

某煤制气项目，采用本实施方式中的循环水系统，采用一种烟煤做为净化工艺吸附介质。在循环水质达标的前提下，循环水系统水耗降低至原来的65％，同时省去了原来的自动加药系统，降低了运行成本。同时饱和吸附的煤样经过干燥后进行气流床气化，气化效率提高了15％。

实施例3

某压缩系统辅助冷却系统，采用实施方式一中的循环水系统，采用一种半焦做为净化工艺吸附介质。在循环水质达标的前提下，循环水系统水耗降低至原来的75％，同时省去了原来的自动加药系统，降低了运行成本。同时饱和吸附的煤样经过干燥后进行型煤型焦的制备，气化效率提高了12％。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。