CN106745553B - 一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置及方法，属于水处理领域。该工艺装置包括电驱离子膜设备、循环水***、水质在线检测***和自动控制***，还可以包括絮凝过滤装置。该工艺方法包括：(1)检测原水水质，当电导率、暂时硬度或氯离子大于指标的任意一种情况出现时，采用原水进入电驱离子膜设备进行处理；各参数小于等于指标的情况同时出现时，采用原水进入循环水***，电驱离子膜设备对排水进行脱盐处理；(2)水质在线检测***，测定循环水的水质参数；(3)通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6。该方法可以改善循环水水质，针对原水水质不同，选择不同处理方案，有效减少投资和运行成本，具有节水减排的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理领域，具体地说是一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置及方法。
背景技术
我国年工业用水量约1500亿立方米，其中循环冷却水用量占总用水量的2/3左右，约1000亿立方米。电力、钢铁、焦化、石化、化工、制药、食品等高水耗行业循环冷却水用量占到行业用水总量的80％～90％。循环冷却水消耗量巨大，为了节约水资源，要求循环冷却水***以较高浓缩倍数运行，以减少循环水***用水量。然而，较高的浓缩倍数会导致循环水中盐分过度浓缩，造成硬度和盐度较高，从而引起如下问题：
(1)结垢：蒸发浓缩导致循环水中钙镁离子和重碳酸根含量增高，而重碳酸盐会因为换热升温而解析逸散，使***中碳酸钙呈过饱和状态而在***传热表面析出、结垢。结垢现象的发生，会导致换热器污垢热阻值急剧升高和换热效率下降，大幅增加***能耗。
(2)腐蚀：蒸发浓缩导致循环水中盐分增加，导致金属的电化学腐蚀加速。而氯离子浓度升高，会加剧金属孔蚀现象的发生，导致换热设备寿命减少，严重的还会引发渗漏事故，造成严重的经济损失。
为了解决循环冷却水***的结垢和腐蚀问题，国内外普遍采用化学法对循环冷却水进行处理，即向循环水中投加阻垢剂和缓蚀剂等化学试剂来防止***结垢和腐蚀。在一定水质条件下，化学法对***结垢和腐蚀现象具有良好的效果，但随着浓缩倍数的增加和水质恶化，化学法会导致如下问题：第一、药剂用量大幅度增加，导致运行成本高昂；第二、大多数化学药剂对环境具有危害性，环境兼容性较差，而药剂在水中的含量随冷却水浓缩不断提高，***排水将受到严格控制；第三、某些化学药剂用量增加会导致***腐蚀和运行维护问题，造成无法有效提高浓缩倍数，节约用水受到限制。
为了克服化学处理方法的缺陷，目前也有采用电化学处理工艺对循环水进行直流电解处理的方法。该方法通过直流电解可以有效去除循环水中的硬度和重碳酸盐，避免***结垢，同时阳极产生的活性氯、活性氧具有良好的杀菌作用，可以避免循环水菌藻滋生，防止垢下腐蚀。但该工艺对于高盐份循环水形成的电化学腐蚀现象，尤其是氯离子浓度较高条件下析出的高浓度活性氯腐蚀现象无法避免。
综上所述，如何降低循环水盐度、硬度、氯离子，对于改善循环水水质、有效提高浓缩倍数，实现节水减排具有重要意义。
发明内容
本发明针对循环水***上述问题，提供了一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置及方法，在用于循环水水质改善的工艺装置中，采用电驱离子膜设备，根据循环水水质，对循环水的补水或排水进行脱盐处理，该工艺方法具有节水减排的优点。
本发明的一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，包括电驱离子膜设备、循环水***、水质在线检测***和自动控制***；电驱离子膜设备包括进水口、产水出口和浓水排放口，循环水***包括循环水给水口、循环水回水口、补充水入水口和排水口，循环水***的循环水给水口和循环水***的循环水回水口形成闭路循环；电驱离子膜设备的产水出口和循环水***的补充水入水口通过载流管道连接，循环水***设置有水质在线检测***，水质在线检测***通过自动控制***和电驱离子膜设备连接；
所述的水质在线检测***，用以测定循环水水质pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
所述的自动控制***，用于监测循环水水质稳定指数，自动控制电驱离子膜设备的产水量。
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，还可以包括絮凝过滤装置；絮凝过滤装置的水流入一端与循环水***的排水口连接，絮凝过滤装置的水流出一端与电驱离子膜设备的进水口连接；
一种用于循环水水质改善的工艺方法，具体技术方案如下：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
当出现电导率＞1000μS/cm、暂时硬度＞450mg/L或氯离子＞150mg/L的任意一种情况时，采用以下方案一：
原水通过进水口进入电驱离子膜设备进行脱盐处理，得到产水和浓水，浓水经浓水排放口排出，产水从产水出口流出，产水作为循环水补充水，通过补充水入水口进入循环水***；
其中，电驱离子膜设备脱盐处理时，工艺参数为：①产水率85％～90％；②脱盐率75％～90％；
当电导率≤1000μS/cm、暂时硬度≤450mg/L和氯离子≤150mg/L，三种情况同时出现时，采用以下方案二：
原水通过循环水给水口进入循环水***，经过循环后，形成排水，排水从循环水***的排水口流出，进入絮凝过滤装置进行絮凝过滤预处理，絮凝过滤预处理后，通过进水口进入电驱离子膜设备进行脱盐处理，得到产水和浓水，浓水经浓水排放口排出，产水从产水出口流出，产水作为循环水补水，通过补充水入水口返回循环水***；
其中，电驱离子膜设备脱盐处理时，工艺参数为①产水率80％～85％；②脱盐率75％～80％；
(2)在循环水***中设置的水质在线检测***，测定循环水的水质参数，具体包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6；
当循环水水质稳定指数＞6时，减少电驱离子膜设备的产水量，直至循环水水质稳定指数为5.5～6；
当循环水水质稳定指数＜5.5时，增加电驱离子膜设备的产水量，直至循环水水质稳定指数为5.5～6。
本发明的一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置及方法，相比于现有技术，其特征与优势在于：
第一、可以有效改善循环水***水质，确保循环水水质稳定指数介于5.5-6之间，接近理想的微垢运行状态；
第二、针对原水水质情况，采用不同处理方案，可有效减少投资和运行成本；
第三、通过自动化控制***实现***自动运行，确保循环水水质改善，并有效避免人工检测和经验运行的风险；
第四、可有效减少化学处理药剂使用，降低循环水***运行成本，减少循环水排水环境污染。
附图说明
图1为本发明用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置的结构示意图；
其中，1为电驱离子膜设备、2为循环水***、3为水质在线检测***、4为自动控制***；1.1为进水口、1.2为产水出口、1.3为浓水排放口、2.1为补充水入水口、2.2为排水口、2.3为循环水给水口、2.4为循环水回水口、5为絮凝过滤装置；
a为原水、b为产水、c为浓水、d为排水。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。
以下实施例采用的设备均为市购，主要的设备规格为：
电驱离子膜设备为杭州埃尔GREEN-SEP-250-8016型电驱离子膜设备；
水质在线检测***为美国启盘科技云踪300型在线检测***；
自动控制***为美国启盘科技云踪300型在线检测***；
以下实施例中，用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置的结构示意图见图1。
以下实施例中，循环水水质稳定指数的计算方法参照周本省《工业水处理技术》(第2版)进行计算。
实施例1
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，包括电驱离子膜设备1、循环水***2、水质在线检测***3和自动控制***4；电驱离子膜设备1包括进水口1.1、产水出口1.2和浓水排放口1.3，循环水***2包括循环水给水口2.3、循环水回水口2.4、补充水入水口2.1和排水口2.2；循环水***2的循环水给水口2.3和循环水***2的循环水回水口2.4形成闭路循环；电驱离子膜设备1的产水出口1.2和循环水***2的补充水入水口2.1通过载流管道连接，循环水***2设置有水质在线检测***3，水质在线检测***3通过自动控制***4和电驱离子膜设备1连接；
所述的水质在线检测***3，用以测定循环水水质pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
所述的自动控制***4，用于监测循环水水质稳定指数，自动控制电驱离子膜设备1的产水量。
一种用于循环水水质改善的工艺方法，具体技术方案如下：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
检测结果为电导率为1200μS/cm＞1000μS/cm，暂时硬度为420mg/L＜450mg/L，氯离子为130mg/L＜150mg/L，采用方案一，进行如下操作：
原水a通过进水口1.1进入电驱离子膜设备1进行脱盐处理，得到产水b和浓水c，浓水c经浓水排放口1.3排出，产水b从产水出口1.2流出，产水b作为循环水补充水，通过补充水入水口2.1进入循环水***2；
其中，电驱离子膜设备1脱盐处理时，工艺参数为：①产水率85％；②脱盐率90％；
(2)在循环水***2中设置的水质在线检测***3，测定循环水的水质参数，包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6；
经过计算，循环水水质稳定指数为6.5＞6，减少电驱离子膜设备的产水量后，检测循环水水质稳定指数为5.5。
实施例2
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，同实施例1。
一种用于循环水水质改善的工艺方法，具体技术方案如下：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
检测结果为电导率为1300μS/cm＞1000μS/cm，暂时硬度为480mg/L＞450mg/L，氯离子为120mg/L＜150mg/L，采用方案一，进行如下操作：
原水a通过进水口1.1进入电驱离子膜设备1进行脱盐处理，得到产水b和浓水c，浓水c经浓水排放口1.3排出，产水b从产水出口1.2流出，产水b作为循环水补充水，通过补充水入水口2.1进入循环水***2；
其中，电驱离子膜设备1脱盐处理时，工艺参数为：①产水率90％；②脱盐率75％；
(2)在循环水***2中设置的水质在线检测***3，测定循环水的水质参数，包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6；
经过计算，循环水水质稳定指数为5.8，在控制范围内。
实施例3
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，包括电驱离子膜设备1、循环水***2、水质在线检测***3、自动控制***4和絮凝过滤装置5；电驱离子膜设备1包括进水口1.1、产水出口1.2和浓水排放口1.3，循环水***2包括循环水给水口2.3、循环水回水口2.4、补充水入水口2.1和排水口2.2；循环水***2的循环水给水口2.3和循环水***2的循环水回水口2.4形成闭路循环；电驱离子膜设备1的产水出口1.2和循环水***2的补充水入水口2.1通过载流管道连接，循环水***2设置有水质在线检测***3，水质在线检测***3通过自动控制***4和电驱离子膜设备1连接；絮凝过滤装置5的水流入一端与循环水***2的排水口2.2连接，絮凝过滤装置5的水流出一端与电驱离子膜设备1的进水口1.1连接；
所述的水质在线检测***3，用以测定循环水水质pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
所述的自动控制***4，用于监测循环水水质稳定指数，自动控制电驱离子膜设备的产水量。
一种用于循环水水质改善的工艺方法，具体技术方案如下：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
检测得到，原水电导率为1000μS/cm、暂时硬度为450mg/L和氯离子为150mg/L，采用以下方案二：
原水a通过循环水给水口2.3进入循环水***2，经过循环后，形成排水d，排水d从循环水***2的排水口2.2流出，进入絮凝过滤装置5进行絮凝过滤预处理，絮凝过滤预处理后，通过进水口1.1进入电驱离子膜设备1进行脱盐处理，得到产水b和浓水c，浓水c经浓水排放口1.3排出，产水b从产水出口1.2流出，产水b作为循环水补水，通过补充水入水口1.2返回循环水***2；
其中，电驱离子膜设备1脱盐处理时，工艺参数为①产水率80％；②脱盐率80％；
(2)在循环水***中设置的水质在线检测***，测定循环水的水质参数，具体包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6；
通过计算，循环水水质稳定指数为5＜5.5时，增加电驱离子膜设备的产水量后，循环水水质稳定指数为6。
实施例4
一种用于循环水水质改善的电驱离子膜工艺装置，同实施例3。
一种用于循环水水质改善的工艺方法，具体技术方案如下：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
检测得到，原水电导率为980μS/cm＜1000μS/cm、暂时硬度为400mg/L＜450mg/L和氯离子为130mg/L＜150mg/L，采用以下方案二：
原水a通过循环水给水口2.3进入循环水***2，经过循环后，形成排水d，排水d从循环水***2的排水口2.2流出，进入絮凝过滤装置5进行絮凝过滤预处理，絮凝过滤预处理后，通过进水口1.1进入电驱离子膜设备1进行脱盐处理，得到产水b和浓水c，浓水c经浓水排放口1.3排出，产水b从产水出口1.2流出，产水b作为循环水补水，通过补充水入水口1.2返回循环水***2；
其中，电驱离子膜设备脱盐处理时，工艺参数为①产水率85％；②脱盐率75％；
(2)在循环水***中设置的水质在线检测***，测定循环水的水质参数，具体包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温。
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5～6；
通过计算，循环水水质稳定指数为6.5＜5.5时，降低电驱离子膜设备的产水量后，循环水水质稳定指数为6。
Claims (3)
1.一种用于循环水水质改善的工艺方法，采用用于循环水水质改善的电驱离子膜装置，所述的用于循环水水质改善的电驱离子膜装置包括电驱离子膜设备、循环水***、水质在线检测***和自动控制***；电驱离子膜设备包括进水口、产水出口和浓水排放口，循环水***包括循环水给水口、循环水回水口、补充水入水口和排水口，循环水***的循环水给水口和循环水***的循环水回水口形成闭路循环；电驱离子膜设备的产水出口和循环水***的补充水入水口通过载流管道连接，循环水***设置有水质在线检测***，水质在线检测***通过自动控制***和电驱离子膜设备连接；
用于循环水水质改善的电驱离子膜装置，还包括絮凝过滤装置；絮凝过滤装置的水流入一端与循环水***的排水口连接，絮凝过滤装置的水流出一端与电驱离子膜设备的进水口连接；
其特征在于，用于循环水水质改善的工艺方法，包括以下步骤：
(1)检测原水水质，检测工艺参数包括电导率、暂时硬度和氯离子；
当出现电导率＞1000μS/cm、暂时硬度＞450mg/L或氯离子＞150mg/L的任意一种情况时，采用以下方案一：
原水通过进水口进入电驱离子膜设备进行脱盐处理，得到产水和浓水，浓水经浓水排放口排出，产水从产水出口流出，产水作为循环水补充水，通过补充水入水口进入循环水***；
当电导率≤1000μS/cm、暂时硬度≤450mg/L和氯离子≤150mg/L，三种情况同时出现时，采用以下方案二：
原水通过循环水给水口进入循环水***，经过循环后，形成排水，排水从循环水***的排水口流出，进入絮凝过滤装置进行絮凝过滤预处理，絮凝过滤预处理后，通过进水口进入电驱离子膜设备进行脱盐处理，得到产水和浓水，浓水经浓水排放口排出，产水从产水出口流出，产水作为循环水补水，通过补充水入水口返回循环水***；
(2)在循环水***中设置的水质在线检测***，测定循环水的水质参数，具体包括pH值、总硬度、总碱度、总盐度、氯离子和水温；
(3)利用水质在线检测***测得的水质参数，计算得到循环水水质稳定指数，并通过自动控制***将循环水水质稳定指数控制在5.5~6；
当循环水水质稳定指数>6时，减少电驱离子膜设备的产水量，直至循环水水质稳定指数为5.5~6；
当循环水水质稳定指数<5.5时，增加电驱离子膜设备的产水量，直至循环水水质稳定指数为5.5~6。
2.如权利要求1所述的用于循环水水质改善的工艺方法，其特征在于，所述的方案一中，电驱离子膜设备脱盐处理时，工艺参数为：
产水率85%~90%；
脱盐率75%~90%。
3.如权利要求1所述的用于循环水水质改善的工艺方法，其特征在于，所述的方案二中，电驱离子膜设备脱盐处理时，工艺参数为：
产水率80%~85%；
脱盐率75%~80%。
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