一种用于循环冷却水系统排污水再生回用的膜装置

1.本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种用于循环冷却水系统排污水再生回用的膜装置。


背景技术：

2.敞开式循环冷却水系统作为一种有效节水设施广泛用于冶金、发电、石油化工、钢铁、造纸等各类工业企业及大型建筑如大厦、商超等建筑制冷领域。由于蒸发致冷是该系统主要冷却方式，因此运行过程中随着水分子的大量蒸发，水中各种离子、悬浮物、有机物等各种杂质不断循环浓缩，从而引起设备腐蚀、结垢和微生物滋生等问题。目前，为控制这些问题所采用的的普遍方法为：一是添加水质稳定剂，包括阻垢剂、腐蚀抑制剂和微生物抑制剂等；二是从系统中排出的部分浓水即排污水，并补充一部分新鲜水如自来水。因此，敞开式循环冷却水系统中的水并不是无限循环而是要排放一部分浓水，即排污水。 这种排污水中由于添加的水质稳定剂而往往含有氮磷，直接排放易导致水环境富营养化。基于节约用水和环境保护，将排污水净化处理后作为循环冷却水系统补充水进行回用是很有必要的。
3.目前，纳滤和反渗透作为先进的膜法水处理技术，已广泛应用于建筑制冷、电力、石油化工和制药等行业的循环冷却水排污水处理并成功运行，取得显著节水效益。现有处理排污水膜装置虽然在排污水的再生回用取得显著的节水效益，但在节能与水质稳定性方面存在不足，主要表现在：
4.（1）未充分利用循环冷却水的余压
5.在循环冷却水系统的循环水泵驱动下，换热后的热回水去冷却塔进行冷却。因此，管道内的热回水是具有一定水压的，一般可达0.2mpa以上。目前，系统的排污水一般通过集污水收集池的排放口进行排放。现有的排污水处理膜装置先对排污水收集后再通过提升泵送入膜装置处理，没有充分利用热回水的余压。而处理排污水的膜装置的提升泵的出口压力也只需0.2mpa，因此通过接管热回水管，无需提升泵直接利用循环水系统余压将排污水送入净化装置完全可行。
6.（2）未充分利用循环冷却水的余热
7.现有的排污水处理膜装置主要通过高压泵的运行压力保障膜装置的产水能力满足实际需求，并未考虑水温的影响。如果能利用循环水中的余热来提高水温对产水能力的贡献，而适当降低运行压力对产水能力的贡献，则既能满足产水能力的需求，又能降低高压泵的能耗，进一步实现节能的效果。
8.（3）未充分结合循环水的水质稳定要求
9.纳滤和反渗透具有高脱盐率，可使水中的盐分去除90％以上，包括硬度离子和碱度离子。而这些离子既是结垢离子，也是抑制腐蚀的离子，因为它们可以在金属表面形成保护膜。因此，过多去除这些离子会增加水的腐蚀性，反而对循环冷却水系统要求的水质稳定状态不利。若能通过旁路将预处理出水的一部分结垢性水与纳滤/反渗透的腐蚀性水进行“中和”，既可实现水质稳定，又可降低纳滤/反渗透的流量，进而降低高压泵的流量与功率。
10.（4）膜装置的高压浓水的能量缺少回收
11.采用膜装置处理排污水时，排污水需要通过高压泵增压后再进入纳滤/反渗透膜组件，透过膜的水为回用所需的净化水，原排污水则被浓缩成为高压浓水。这种高压浓水的压力势能如不回收，也会导致能量的浪费。现有的处理排污水膜装置也忽略了这一部分的节能措施。
12.综上，现有的处理排污水的膜装置在节能与水质稳定性方面还存在不足，存在进一步优化与提质增效的空间。


技术实现要素：

13.为解决上述问题，本发明公开了一种用于循环冷却水系统排污水再生回用的膜装置。
14.具体方案如下：
15.一种用于循环冷却水系统排污水再生回用的膜装置，所述循环冷却水系统包括冷却塔和换热设备，其特征在于：所述膜装置包括预处理组件、nf/ro进水控制阀、旁通阀、高压泵、压力表、nf/ro膜组件、hpb液力透平装置和混合池，所述冷却塔的进液端与换热设备的出液端以及预处理组件的进液端连接，所述预处理组件的出液端分别通过第一管道和第二管道与混合池的进液端以及高压泵的进液端连接，所述高压泵的出液端通过第三管道与nf/ro膜组件的进液端连接，所述第一管道上配合安装有用于控制掺混水量q2的旁通阀，所述第二管道上配合安装有用于控制处理水量q1的nf/ro进水控制阀，所述第三管道上配合安装有压力表，所述nf/ro膜组件的通过水量q3通过第四管道导入混合池的进液端，高压浓水通过第五管道排出，所述混合池的出液端通过第六管道将总产水量q4导入循环冷却水系统，所述第五管道与第二管道间配合安装有hpb液力透平装置，且hpb液力透平装置置于nf/ro进水控制阀和高压泵之间。
16.作为本发明的进一步改进，所述循环冷却水系统还包括污水收集池，所述污水收集池通过第六管道与换热设备的进液端连接。
17.作为本发明的进一步改进，所述第六管道上配合安装有循环水泵。
18.本发明的有益效果在于：
19.1、通过利用循环冷却水系统管道内的余压减少水泵使用，有效降低了能耗；
20.2、利用换热设备出水余热为纳滤提供升温条件，提高纳滤除盐效率，降低高压泵的能耗；
21.3、通过nf/ro进水控制阀和旁通阀控制膜装置的处理水量与原水混合水量的比例，实现回用水质的稳定，降低高压泵的能耗，节约膜系统的投资和运行成本，经济效益显著；
22.4、合理地利用余压回收技术节能，从纳滤膜组件出来的高压纳滤浓水进入hpb液力透平装置，通过装置将能量传递给进入高压泵之前的进水，减少了高压泵的运行功率。
附图说明
23.图1为本发明的示意图。
24.附图标记列表：
[0025]1‑
预处理组件，2
‑
nf/ro进水控制阀,3
‑
旁通阀，4
‑
高压泵，5
‑
压力表，6
‑
nf/ro膜组件，7
‑
hpb液力透平装置，8
‑
混合池，9
ꢀ‑
冷却塔，10
‑
换热设备，11
‑
污水收集池，12
‑
循环水泵。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0027]
如图所示，一种用于循环冷却水系统排污水再生回用的膜装置，循环冷却水系统包括冷却塔9和换热设备10，膜装置包括预处理组件1、nf/ro进水控制阀2、旁通阀3、高压泵4、压力表5、nf/ro膜组件6、hpb液力透平装置7和混合池8，冷却塔9的进液端与换热设备10的出液端以及预处理组件1的进液端连接，预处理组件1的出液端分别通过第一管道和第二管道与混合池8的进液端以及高压泵4的进液端连接，高压泵4的出液端通过第三管道与nf/ro膜组件6的进液端连接，第一管道上配合安装有用于控制掺混水量q2的旁通阀3，第二管道上配合安装有用于控制处理水量q1的nf/ro进水控制阀2，第三管道上配合安装有压力表5，nf/ro膜组件6的通过水量q3通过第四管道导入混合池8的进液端，高压浓水通过第五管道排出，混合池8的出液端通过第六管道将总产水量q4导入循环冷却水系统回用，第五管道与第二管道间配合安装有hpb液力透平装置7，且hpb液力透平装置7置于nf/ro进水控制阀2和高压泵4之间。
[0028]
在本实施例中，循环冷却水系统还包括污水收集池11，污水收集池11通过第六管道与换热设备10的进液端连接，第六管道上配合安装有循环水泵12。
[0029]
在本实施例中，预处理组件1的进液端通过连管与热回水管连通，冷却塔9的进液端通过热回水管与热换设备10连通，如此可不设排污水收集池和提升泵，利用循环冷却水系统的余压使排污水直接进入预处理1中，去除排污水中悬浮物及胶体但可保留其中的阻垢剂；再通过nf/ro进水控制阀2和旁通阀3的开启来控制nf/ro膜组件的处理流量和掺混流量，经混合后使得纳滤总产水的水质达到稳定状态。排污水中的保留的热量可将nf/ro膜组件进水温度提高到38℃，利用循环水系统的余热提高膜的过滤能力，降低高压泵4的压力与功率，从而减少水泵消耗的电能。从nf/ro膜组件6出来的高压浓水进入hpb液力透平装置7，将能量传递给进入高压泵4之前的进水，提高泵前进水的压力，进一步降低高压泵4的净扬程与功率。最终经本装置处理后的水回用于循环冷却水系统，本装置可直接应用于各类循环冷却水排污水再生回用工厂。
[0030]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。