专利名称：一种循环冷却水的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种循环冷却水的处理方法，具体地说涉及一种降低循环冷却水系统补充水量的方法，特别是用于在浓缩倍数较低的循环冷却水系统中降低补充水量的方法。本发明属于工业节水技术领域。
背景技术：
目前我国循环冷却水系统多数采用敞开式结构，循环冷却水在循环使用过程中，一方面因空气所含大量的灰尘等污染物进入循环冷却水系统中，使循环水中的溶解氧浓度升高、悬浮物积聚以及造成微生物的繁衍滋生，造成生物粘泥危害；另一方面因蒸发损失、风冷塔风吹损失等原因使每一次的冷却循环都使水量有所降低。因此，在循环冷却水系统循环过程中，需要连续补充大量的补充水(一般选用新鲜的地表水或地下水)，一部分作为循环系统蒸发损失、风冷塔风吹损失水的补充，另一部分作为保障循环系统循环冷却水水质稳定、避免因水质恶化造成冷换设备腐蚀、结垢和热交换率下降而需要由循环系统排污的水量补充。在这两部分补充水中，作为循环系统蒸发损失、风冷塔风吹损失水的补充量一般是恒定的，主要取决于环境的温度和风冷塔的形式；而第二部分作为保障循环系统循环冷却水水质稳定需要由循环系统排污的水量补充则受到循环水水质和对循环水处理技术的影响，如循环冷却水中悬浮物的浓度、细菌和微生物的含量、总固体含量、补充水的来源和水质、对循环冷却水水质采取的处理措施等。基于前面所述的各种原因，按照传统的观念和认识，目前的循环冷却水处理系统主要采用向循环系统中投加各种类型的阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等化学药剂，以及对少部分水作旁路过滤除悬浮物处理等措施。这种处理方案存在以下问题，单存使用化学药剂时由于水质的复杂性、化学药剂的多样性、药剂间以及药剂与循环水之间难免会发生不良的化学反应，而且化学药剂必须定期定量添加，掌握不当反而会加快水质的恶化，产生相反的作用，同时所加入的化学药剂失效后便成为新的污染物，同时不能减少循环水中的固体含量，一般情况下仍需部分外排处理；单存对循环水系统中少部分水作旁路过滤除悬浮物处理的措施，只能缓解或部分解决循环水中的悬浮物所带来的生物粘泥问题，并且要达到一定的处理效果，需要控制非常低的浓缩倍数；两者结合使用，在添加化学药剂的同时部分旁路过滤，但也只有控制着非常低的浓缩倍数(如2.0以下)，才能有效维持循环冷却水系统的正常运行，由于采用较低的浓缩倍数，系统需要排出大量的污水，同时需向循环系统中补充大量新鲜水，这不仅造成大量水资源的浪费、增加污水排放量，而且增加了生产成本。
为了改善循环冷却水系统的循环水水质、提高循环水系统的浓缩倍数、降低系统补充水量和系统排污量，目前国内外进行了广泛的技术研究，并多集中在对循环水处理的化学药剂的开发上，如各种有机磷酸盐、能与Ca2+、Mg2+络合的螯合剂聚磷酸盐等，对于某一种特定水质的循环冷却水，选择合适的化学药剂进行处理确实能起到稳定循环水水质、防腐、防垢、杀死微生物的作用，但在对循环冷却水处理过程中，但由于该方法的特点决定了仍会出现上面所述的问题。US6086772(EP0893412)公开了一种预防冷却水系统循环水生物污染的方法，在冷却水循环系统中放置臭氧发生器，通过臭氧发生器产生高浓度的臭氧，代替杀菌剂如氯气等，完成对循环冷却水系统中循环水生物和微生物污染的杀菌作用，但这种方法只改善了循环水水质中因生物污染所带来的问题，对循环水中因悬浮物和总固体等导致的循环水水质恶化的问题基本不发生作用，不能从根本上提高循环冷却系统的浓缩倍数和降低冷却循环水系统的补充水量。中国专利ZL93108366.4、93218891和94202193公开了一种用于空调系统冷却水的处理方法及装置，该方法及装置是将一种功能碳纤维处理材料为主体的过滤器固定在空调系统的循环冷却水流程中，让水自然通过这种过滤设备，由于这种材料具有能降低水的电势、消耗水中的溶解氧、吸附水中的Ca2+、Mg2+等污染物的功效，因而对循环水起到了防腐、防垢、抑止微生物繁衍生长的作用，较之化学药剂法处理具有效率高、节省人力物力、保持循环水水质稳定的作用，然而该方法在实施过程中，对于敞开式循环冷却系统，处理材料用量要求为总循环水量的0.033-0.050％(重量)，如果用于循环水量几万m3/h以上的大型水循环系统中，这种材料的一次装填量将达到数吨，由于碳纤维材料很轻，价格昂贵，因此装置一次性投资和占地面积很大，而且这种材料饱和再生又需要消耗大量的清水，产生大量的排污水，在大规模循环冷却水处理系统应用难以实现。
发明内容
现有技术中循环冷却水处理技术的主要存在经济性问题，本发明的目的在于提供一种投资低、循环水回收利用率高、占地面积小的降低循环冷却水补充水量的处理方法。
本发明申请人经过长期研究发现，循环冷却水系统中因蒸发损失和风冷塔风吹损失导致循环水总固体含量不断浓缩，特别是可溶性固体和微小游离微生物的浓缩问题是限制循环水处理系统浓缩倍数提高的重要因素，加入化学药剂虽然可以起防垢作用，但有一定限度，一般的过滤只能对悬浮物有较好的效果，但对于可溶性固体和微水游离微生物无能为力，因此只有外排一定数量或在较低浓缩倍数下操作，才能维持正常运转。为降低循环水系统中固体含量，一般可操作的方案为采用固体含量极低的新鲜补充水，或在循环水系统中脱除固体，采用后者在经济上更为合理。具体采用何种方式及操作条件也是影响投资费用和运行费用的重要因素，申请人经过经济核算和反复实验研究后确定为“过滤+反渗透对少量水深度净化处理”为最终方案，具体方案如下在循环冷却水系统中设置旁滤引出线，引出水量为循环水量的0.2％-2.0％，引出水进行粗过滤、纤维过滤，过滤出水进行反渗透处理，浓缩液排出量为处理量的15％-25％，渗透液循环回冷却水系统中，浓缩液排出处理。
本发明方法采用“粗滤+纤维过滤+反渗透”净化处理工艺，不但使不宜进行反渗透处理的冷却循环水可以进行反渗透处理，而且反渗透膜污染轻，可较长周期运转。另外，由于只对循环冷却水系统中旁滤水进行深度净化处理，处理总量仅为循环冷却水系统循环水总量的0.2％-2.0％，使需要处理的水量较小，反渗透压力低，所需要的处理设备投资和运行费用较低，占地面积少，不消耗化学药剂，水回用率高，污水排放量少，具有较高的实用性和非常理想的经济性，同时具有良好的环境效益和社会效益。据初步推算，将循环冷却水系统的浓缩倍数由2.0提高到3.0和4.0，用于系统的补充水量将相应降低25％和33％。
图1是本发明循环冷却水处理流程示意图，将少部分循环冷却水进行深度处理，可以达到稳定运行的目的。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明的方案和效果。
在图1的循环冷却水系统中，系统循环冷却水1因蒸发损失、风冷塔风吹损失2使循环水量有所降低并被浓缩为循环水3，循环水3少部分进入旁滤线经粗过滤设施4和纤维过滤器5过滤处理，进入旁滤池处理的水量优选为循环水3水量的0.5％-2.0％。粗过滤设施可以为为澄清、砂滤等，去除其中泥沙及部分悬浮物。纤维过滤器5中填充纤维束或纤维球过滤介质，使旁滤处理的循环水中95％以上的悬浮物和微生物被纤维介质截留和吸附，截留液用压缩空气和过滤出水反洗再生，截留液及再生液8和粗滤排放液7排出系统。经纤维过滤器5过滤后的出水进入反渗透装置6作脱盐净化处理，反渗透装置6的浓缩液9排出循环水系统，排出量优选为反渗透装置进水量的20％-25％，反渗透装置渗透净化水与循环系统补充水10混合后回至循环冷却水系统。
纤维过滤器5中的过滤介质可采用各类纤维束或纤维球，过滤线速度为10-25mh-1，当达到过滤饱和需要对纤维介质再生时，用0.3-0.5MPa的空气和过滤出水对过滤器进行再生，使纤维介质性能得以回复，纤维介质截留液和再生液作为污水排出循环冷却水系统，其排出总量为所处理循环水量的2％-5％。反渗透装置6可以采用卷式膜组件、板式膜组件或管式膜组件，但最好选用卷式膜组件，膜材料可以选用醋酸纤维素、多醋酸纤维素、聚酰胺、聚砜复合膜等材料中的一种，渗透水通量为10-40Lh-1m-2，平均脱盐率为90％-95％，操作过程中控制浓缩液排出量为15％-25％，浓缩液作为污水直接排出循环冷却水系统，操作压力一般为2.0MPa左右。循环冷却水系统补充水10的补充水量依据循环过程中的蒸发损失、风冷塔风吹损失和旁滤线的处理装置排水7、8、9的水量总和予以补充。
本发明通过对现有循环冷却水系统的旁滤线少部分循环水的深度净化处理，改善了整个循环水系统的水质，使目前循环冷却水系统中较低的浓缩倍数控制提高到较高的水平，如一般可达到3.0以上，大幅度降低了循环水系统的补充水量和系统排污量。
本发明方法适用于工厂中循环冷却水的处理，特别是用于目前以较低浓缩倍数运行的循环冷却水系统中，只需增加简单的设备即可实现，达到降低系统补充水量和排污量的目的。
采用本发明对循环冷却系统旁滤池出水进行纤维过滤和低压反渗透处理，处理水量为206m3h-1，纤维过滤器内装填纤维束，控制线过滤深度15mh-1，用0.5MPa的空气和过滤出水对过滤器内的纤维束再生，排出的截留液和反洗水水量平均为10m3h-1，低压反渗透装置采用醋酸纤维素膜组件，渗透液流速为20Lh-1m-2，操作压力为2.0MPa，控制浓缩液排出量为49m3h-1，处理后的净化水为149m3h-1与269m3h-1的地表水系统补充水混合回至循环水系统中。
经本发明的方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为钙硬101.7mgL-1，碱度114.9mgL-1，浊度14.6mgL-1，电导1576.8mgL-1，Cl-146mgL-1，pH8.2，完全满足循环水的水质要求。系统补充水量269m3h-1，系统排污量59m3h-1，系统浓缩倍数提高到3.32。与现有的循环冷却水系统相比，循环水补充量降低了38％，系统排污降低了73.5％，循环水水质基本不变。
采用本发明对循环冷却系统旁滤池出水进行纤维过滤和低压反渗透处理，处理水量为422m3h-1，纤维过滤器内装填纤维束，控制线过滤深度18mh-1，用0.5MPa的空气和过滤出水对过滤器内的纤维束再生，排出的截留液和反洗水水量为21m3h-1，反渗透装置采用醋酸纤维素膜组件，渗透液流速为25Lh-1m-2，操作压力为2.0MPa，控制浓缩液排出量为80m3h-1，处理后的净化水为321m3h-1与793m3h-1的地表水系统补充水混合回至循环水系统中。
经本发明的方法处理后得到的整个循环系统的循环水水质为钙硬59.9mgL-1，碱度58.5mgL-1，浊度11.6mgL-1，电导383.3mgL-1，Cl-46mgL-1，pH8.0，完全满足循环水的水质要求。系统补充水量793m3h-1，系统排污量101m3h-1，系统浓缩倍数提高到5.5。与现有的循环冷却水系统相比，循环水补充量降低了33.7％，系统排污量降低了80.0％，循环水水质基本不变。
权利要求
1.一种循环冷却水的处理方法，在循环冷却水系统中设置包括粗滤的旁路净化线，其特征在于在粗滤后设置纤维过滤和反渗透处理，其处理量为循环水量的0.2％-2.0％，反渗透出水与补充水回到循环水系统，反渗透浓缩液排放。
2.按照权利要求1所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的纤维过滤介质为纤维束或纤维球。
3.按照权利要求1所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的反渗透采用的反渗透膜为从醋酸纤维素、多醋酸纤维素、聚酰胺、聚砜复合膜等材料中的一种。
4.按照权利要求1或3所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的反渗透采用卷式膜组件、板式膜组件或管式膜组件。
5.按照权利要求3所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的反渗透膜的渗透水通量为10～40Lh-1m-2。
6.按照权利要求1所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的反渗透过程中控制浓缩液排出量为处理量的15％-25％。
7.按照权利要求1或2所述的循环冷却水的处理方法，其特征在于所述的纤维过滤采用压缩空气和过滤出水再生，再生液排放。
全文摘要
本发明涉及一种循环冷却水的处理方法，属于工业节水技术领域。现有技术中可以深度处理循环冷却水方法的经济性较差，本发明在现有浓缩倍数较低的循环冷却水系统中的旁滤线后增加纤维过滤和低压反渗透处理设备，引出水量为循环水量的0.2％－2.0％，引出水进行粗过滤、纤维过滤，过滤出水进行反渗透处理，浓缩液排出量为处理量的15％－25％，渗透液循环回冷却水系统中，浓缩液排出处理。本发明方法经济性好，在达到节水的同时增加的成本很少，可以用于浓缩倍数低的循环冷却水系统中。
文档编号B01D39/02GK1448342SQ0210941
公开日2003年10月15日 申请日期2002年4月4日 优先权日2002年4月4日
发明者郭宏山 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院