專利名稱：一種冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)處理系統(tǒng)及方法，更具體地說，涉及一種利用高濃度臭氧水和低濃度臭氧水作為消毒劑，通過分階段對高濃度臭氧水和低濃度臭氧水進行調(diào)控，來提高循環(huán)處理系統(tǒng)的殺菌及滅藻效果，并達到操作簡單且經(jīng)濟可行的循環(huán)處理系統(tǒng)及方法。
上述冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)，由于導(dǎo)入O3(臭氧)的目的主要是為了殺菌、消毒和滅藻，從而替代化學(xué)藥品(如氯氣等)，但是O3的加注方法仍然與傳統(tǒng)化學(xué)藥品的加注方法相同，即從冷卻水塔的底槽12內(nèi)取出部分水來溶解氣體O3，再將溶解有O3的水回流至冷卻水塔的底槽12內(nèi)。但是由于O3具有自行分解的特性，切溶解在水中的O3其自行分解的速度更快，再加上pH值、溫度、時間、環(huán)境、水質(zhì)及操控方式均對O3的溶解及自行分解影響很大，因此，前述方法不僅大幅度降低了O3的功能與作用，同時也降低了冷卻水的處理效果，另一方面還對冷卻水的處理流程有過多限制(1)利用冷卻水塔的底槽作為反應(yīng)場，導(dǎo)致實際的O3利用比率偏低通過利用在底槽12處形成的分路來獲得溶解有O3的水，然后再注入到冷卻水塔的底槽12內(nèi)，以便在底槽12內(nèi)能夠與冷卻水中的微生物進行充分反應(yīng)。但是由于冷卻水塔10的底槽12是匯流池而不是儲水池，其容積有限，并且在循環(huán)的冷卻水流量(FLOW RATE)較大的情況下，冷卻水在底槽12內(nèi)的停留時間極其有限，因此如果利用少量的O3水以求獲得與冷卻水充分混合反應(yīng)，并且具有足夠的接觸時間是相當(dāng)困難的。大部分未在底槽12內(nèi)進行反應(yīng)的O3會被抽水機抽取出，經(jīng)過冷卻水管路進入到熱交換設(shè)備中，從而導(dǎo)致實際用于在冷卻水塔10底槽12內(nèi)進行反應(yīng)的O3的比率偏低。
(2)溶解氣體O3的用水不佳，導(dǎo)致O3的溶解度降低由于上述系統(tǒng)中用于O3發(fā)生裝置的水取自于冷卻水塔10的底槽12內(nèi)，而底槽12中的水質(zhì)除了水溫略低于經(jīng)過熱交換后的回流水以外(由于冷卻水塔的散熱作用)，其水質(zhì)條件反而會更為不利(因冷卻水塔的蒸發(fā)作用，會使得pH值、懸浮固體粒子「簡稱S.S」?jié)舛?、有機反應(yīng)物、污雜物的濃度增高)。因此，氣體O3的溶解度就會相對降低，并且O3的自行分解率加速，從而損耗O3。
(3)O3的處理對象不準(zhǔn)確，導(dǎo)致O3的處理效果降低冷卻水的循環(huán)過程雖為連續(xù)性流程，但其整個過程大致可分別為冷卻水的輸送、設(shè)備在熱交換時的吸熱作用、回流熱水的輸送及冷卻水塔的散熱等四個部分。其中，除冷卻水塔對外界開放以外，其余均在封閉系統(tǒng)中進行，因此各種外物的介入、生物的滋長等均發(fā)生在冷卻水塔內(nèi)。因此一般的化學(xué)藥品處理或?qū)隣3處理也均在冷卻水塔內(nèi)進行。而目前系統(tǒng)中O3的處理方式僅是直接注入底槽12內(nèi)，并在注入底槽12后直接輸入系統(tǒng)而流入熱交換設(shè)備內(nèi)，再由熱交換設(shè)備回流至冷卻水塔10中，經(jīng)長時間流程后幾乎不可能有殘留的O3進入到冷卻水塔10內(nèi)。因此，除非有足夠的高濃度的O3水，才能夠應(yīng)付流程中的耗損及自行分解，否則在冷卻水塔中最容易滋生微生物、病菌、生物膜的頂部至底槽間，將無法達到用O3進行處理的效果，并且會結(jié)垢掉落而形成系統(tǒng)中的固體物質(zhì)，必須持續(xù)地添加O3。
(4)O3的作用目的不明確O3在冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)內(nèi)的主要作用是殺死細菌、微生物及生物膜，附帶作用于脫色、脫臭、除垢及降低化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand「簡稱COD」)。而利用O3對一般水作凈化處理，如降低硬度、傳導(dǎo)性、S.S等，其效果并不理想，并且還有可能成為干擾因素，即使在對一般水進行處理時使用了O3，也并非用于去除S.S、硬度或COD，無論從技術(shù)上或經(jīng)濟上考慮，通常利用其他方法處理來完成這些操作。另外，由于O3為統(tǒng)括性反應(yīng)，即其氧化作用同時發(fā)生，各種反應(yīng)過程很難分離，因此在通常情況下只好將其總耗用量視為系統(tǒng)的需求量。然而如果考慮O3的特性，即O3的溶解濃度會隨時間的推移而降低，并也會隨操作因素而改變其分解速率，那么通過對不同的作用對象，所需的O3濃度及接觸時間，以及在循環(huán)流程中的最佳場所等進行選擇，就可以對O3進行高效利用。
(5)對流程參數(shù)的監(jiān)控和O3的注入率不確定冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)一般不要求使用高純度凈水，其在實際運作的過程中，除了不作業(yè)的時間段之外，還存在日夜溫度差、晴雨氣溫差、季節(jié)性變化、外物介入、生物滋長及蒸發(fā)濃縮等現(xiàn)象，會導(dǎo)致冷卻水中的各種成份，如pH值、水溫、礦物質(zhì)、固體溶解物、硬度、生物殘骸、結(jié)垢集結(jié)塊等常常發(fā)生變動，而當(dāng)在每一周期(CYCLE)中進行下流(BLOWN DOWN)或提升(MAKE-UP)操作時又會引起大幅度變動，這是一般的水循環(huán)處理系統(tǒng)所沒有的現(xiàn)象。在循環(huán)系統(tǒng)中通過測量冷卻水中的各種參數(shù)來對O3的注入量進行監(jiān)視與控制，例如采用對氧化還原電位(Oxidation ReductionPotential〔簡稱ORP〕)、PH、溫度(Temperature)、傳導(dǎo)率(Conductivity)、O3殘留溶存量等進行測量來對O3的注入量進行控制，在實際應(yīng)用中很難實現(xiàn)，同時對O3影響極為重要的時間因素卻常被忽略，從而導(dǎo)致O3的注入率常出現(xiàn)過大和過少的問題，迄今尚無合適的解決方法，然而，由于循環(huán)流程具有均化作用，溶存的O3也具有時效性，因此應(yīng)有具有簡化操控的方法。
基于上述種種原因，目前在系統(tǒng)中引入以O(shè)3對冷卻循環(huán)水進行處理的方式，由于系統(tǒng)中影響O3實際需求量的因素或者說導(dǎo)致O3發(fā)生變動的因素太多，所以無法有效地給出獲得O3加入量的一個恒定參數(shù)，從而使得O3的利用率較差或者整體殺菌、滅藻效果不佳，而無法達到經(jīng)濟、有效的實施應(yīng)用階段，因此也無法進行普及應(yīng)用。
本發(fā)明中的冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)包括有冷卻水塔、匯流底槽、砂濾槽、加壓抽水機、熱交換器和溶解槽，其中，匯流底槽直接與砂濾槽相連通，該砂濾槽通過一個回流管路依次與加壓抽水機、熱交換器、冷卻水塔頂部相連通，該砂濾槽還連接有一個用于排放廢水的廢水排放管路；所述溶解槽用于溶解O3，其通過補充水管路和臭氧管路與外界連通，同時通過低濃度管路和高濃度管路分別與匯流底槽和冷卻水塔頂部相連通，借助于在低、高濃度管路上進行自動的控制調(diào)配來分別向匯流底槽和冷卻水塔頂部注入低、高濃度的臭氧水。
所述系統(tǒng)還可以包括有一個臭氧分解裝置，該臭氧分解裝置設(shè)在加壓抽水機與熱交換器之間，從加壓抽水機抽出的冷卻水被首先導(dǎo)入該臭氧分解裝置中，再送入熱交換器中，以避免熱交換器受到臭氧的腐蝕。
最好，所述溶解槽采用機械離心力溶入法，以提高臭氧水的濃度。
最好，所述低濃度臭氧水和高濃度臭氧水的注入方式采用分時間段注入的方式。
最好，在利用高濃度臭氧水對冷卻水塔進行處理的期間內(nèi)，將回流水旁接到一個與砂濾槽相連通的逆洗管路上，作為用于砂濾槽的逆洗水。
最好，所述溶解槽連接有一能夠注入中和劑的中和劑管路。
本發(fā)明中的冷卻水循環(huán)處理方法包括預(yù)先將補充水和臭氧氣體混合溶解成為低濃度臭氧水，將該低濃度臭氧水注入到冷卻水塔底部的匯流底槽內(nèi)，對冷卻水進行消毒、殺菌和滅藻處理，在利用低濃度臭氧水進行處理后，再將高濃度臭氧水注入到冷卻水塔中。
最好，在利用高濃度臭氧水對冷卻水塔進行處理的期間內(nèi)，將回流水通過旁側(cè)逆洗管路與冷卻水塔進行旁流隔離，流入砂濾槽中，作為用于砂濾槽的逆洗水。
最好，所述高濃度臭氧水被從冷卻水塔的頂部注入。
最好，在所述補充水與臭氧氣體混合時一并加入中和劑。


圖1是傳統(tǒng)冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)的流程示意圖；圖2是本發(fā)明中冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)的流程示意圖。
另外，本發(fā)明中的砂濾槽34可通過在冷卻水塔30的匯流底槽32底部鋪設(shè)砂粒來形成，為了系統(tǒng)運作順暢，也可設(shè)有抽氣風(fēng)扇62。本發(fā)明中的各控制閥通過自動控制裝置來完成整體的操作程序。
本發(fā)明中O3的處理方法如下1.處理及清洗前的準(zhǔn)備(1)中和劑(酸液)注入，啟動O3發(fā)生設(shè)備，產(chǎn)生O3。
(2)溶解槽42開始溶解O3氣體。
2.處理及清洗程序(1)回流管路46內(nèi)的回流水進入到冷卻水塔30內(nèi)，該冷卻水塔30內(nèi)的回流水和低濃度管路60內(nèi)的低濃度臭氧水被注入到匯流底槽32內(nèi)。
(2)在利用低濃度臭氧水進行適當(dāng)?shù)奶幚砗?參考時間約10-30分鐘)，開始注入高濃度臭氧水，即控制進入溶解槽42內(nèi)的補充水管路52及臭氧氣體的比例，制成高濃度臭氧水，并通過高濃度管路58從冷卻水塔30的頂部注入，以徹底消除低濃度臭氧水處理周期內(nèi)未處理完全而殘留的其他物質(zhì)。
綜上所述，本發(fā)明中的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和方法，不僅使得O3的利用率得以提高，而且整體殺菌、滅藻效果明顯，并且充分降低了整個系統(tǒng)的用水量和排水量。
另外，上述僅對本發(fā)明的一個具體實施例進行了詳細說明，但并不能作為對本發(fā)明保護范圍的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的設(shè)計精神所作出的等效變化或修飾，均應(yīng)認為落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)，包括有冷卻水塔、匯流底槽、砂濾槽、加壓抽水機、熱交換器和溶解槽，其中，匯流底槽直接與砂濾槽相連通，該砂濾槽通過一個回流管路依次與加壓抽水機、熱交換器、冷卻水塔頂部相連通，該砂濾槽還連接有一個用于排放廢水的廢水排放管路；所述溶解槽用于溶解O3，其通過補充水管路和臭氧管路與外界連通，同時通過低濃度管路和高濃度管路分別與匯流底槽和冷卻水塔頂部相連通，借助于在低、高濃度管路上進行自動的控制調(diào)配來分別向匯流底槽和冷卻水塔頂部注入低、高濃度的臭氧水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括有一個臭氧分解裝置，該臭氧分解裝置設(shè)在加壓抽水機與熱交換器之間，從加壓抽水機抽出的冷卻水被首先導(dǎo)入該臭氧分解裝置中，再送入熱交換器中，以避免熱交換器受到臭氧的腐蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于所述溶解槽采用機械離心力溶入法，以提高臭氧水的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于所述低濃度臭氧水和高濃度臭氧水的注入方式采用分時間段注入的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于在利用高濃度臭氧水對冷卻水塔進行處理的期間內(nèi)，將回流水旁接到一個與砂濾槽相連通的逆洗管路上，作為用于砂濾槽的逆洗水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于所述溶解槽連接有一能夠注入中和劑的中和劑管路。
7.一種冷卻水循環(huán)處理方法，其特征在于預(yù)先將補充水和臭氧氣體混合溶解成為低濃度臭氧水，將該低濃度臭氧水注入到冷卻水塔底部的匯流底槽內(nèi)，對冷卻水進行消毒、殺菌和滅藻處理，在利用低濃度臭氧水進行處理后，再將高濃度臭氧水注入到冷卻水塔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的循環(huán)處理方法，其特征在于在利用高濃度臭氧水對冷卻水塔進行處理的期間內(nèi)，將回流水通過旁側(cè)逆洗管路與冷卻水塔進行旁流隔離，流入砂濾槽中，作為用于砂濾槽的逆洗水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的循環(huán)處理方法，其特征在于所述高濃度臭氧水被從冷卻水塔的頂部注入。
10.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的循環(huán)處理方法，其特征在于在所述補充水與臭氧氣體混合時一并加入中和劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷卻水循環(huán)處理系統(tǒng)及方法，其依據(jù)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中冷卻水塔內(nèi)的水理特性，借助于一個溶解槽將補充水、中和劑及臭氧氣體預(yù)先溶解成為低濃度臭氧水，該低濃度臭氧水由匯流底槽注入以進行消毒、殺菌及滅藻，而在對低濃度臭氧水進行適當(dāng)?shù)奶幚砗?，再利用高濃度臭氧水從冷卻水塔的頂部注入，并持續(xù)適當(dāng)?shù)臅r間。反復(fù)循環(huán)該操作程序，并在利用臭氧對冷卻水塔進行處理的期間內(nèi)，將回流水旁流隔離成用于砂濾槽的逆洗水，從而借助于分流調(diào)配而成的低、高濃度臭氧水注入處理方式，構(gòu)成一種利用率較高但成本較低的冷卻水循環(huán)處理流程。
文檔編號C02F1/78GK1426972SQ0114033
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者李明秀 申請人:李明秀