CN118239611A - 一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置及处理方法，涉及循环水软化处理技术领域，所采用的技术方案包括蓄水罐、加热单元、阻垢单元、电吸附单元，蓄水罐包括罐体、设置在罐体底部的进水口和设置在罐体顶部的出水口和排气阀；加热单元包括设置在罐体下部的加热装置；阻垢单元包括多个微磁电磁波发射器组，微磁电磁波发射器组包括设置在罐体上部的发射端和接收端；电吸附单元包括阴极吸附件，阴极吸附件向罐体底部延伸且设置在多个微磁电磁波发射器组之间。本发明利用电吸附单元和阻垢单元形成磁电协同处理场，对加热后的循环水进行软化处理，富集钙离子并激发钙离子以细微文石粉末形态析出，降低循环水中钙离子浓度。
Description
技术领域
本发明涉及循环水软化处理技术领域，尤其涉及一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置及处理方法。
背景技术
循环水***是工业合理用水、节约用水的主要方式。在循环水***中，通常需要一整套维护程序以达到有效控制结垢、腐蚀及微生物的目的，其中，循环水中钙离子浓度与结垢风险的控制有着密切的联系，也极大的限制了***的浓缩倍数。为提升循环水***浓缩倍数，节省水资源，通常对循环水进行软化处理，目前常见的软化方式有反渗透法、离子交换法及电化学吸附法等。反渗透法的去离子效果好，但投资与运维成本极高；离子交换法需要消耗化学再生剂，且会产生大量的再生废液，环境污染风险高；电化学吸附法能够去除一定的成垢离子，但其主要功效的电极板上会吸附坚硬水垢等原因，维护量较大，维护成本较高。
发明内容
针对现有技术方案中常用的循环水软化处理方式具有成本高、环境污染风险高、易形成坚硬水垢等问题，本发明提供了一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置及处理方法。
本发明提供如下的技术方案：一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，包括：
蓄水罐，所述蓄水罐包括罐体、设置在罐体底部的进水口和设置在罐体顶部的出水口和排气阀；
加热单元，所述加热单元包括设置在所述罐体下部的加热装置；
阻垢单元，所述阻垢单元包括多个微磁电磁波发射器组，所述微磁电磁波发射器组包括设置在所述罐体上部的发射端和接收端；
电吸附单元，所述电吸附单元包括阴极吸附件，所述阴极吸附件向所述罐体底部延伸且设置在多个微磁电磁波发射器组之间。
优选地，所述加热装置为蒸汽加热盘管，所述蒸汽加热盘管的进气端设置有流量控制阀，所述蒸汽加热盘管的出气端设置有U型水封和疏水阀。
优选地，多个所述微磁电磁波发射器组沿所述罐体周向方向、轴向方向依次设置在罐体内壁。
优选地，每个所述微磁电磁波发射器组中所述发射端和接收端设置在所述罐体同一侧，所述发射端、接收端中轴线平行且与所述阴极吸附件的轴向方向垂直。
优选地，所述阴极吸附件为筒状结构，所述阴极吸附件与罐体的直径之比为1：4~1：8。
优选地，所述阴极吸附件与所述罐体转动连接，且所述电吸附单元还包括用于驱动所述阴极吸附件旋转的驱动装置。
优选地，还包括内循环过滤单元，所述内循环过滤单元包括设置在所述罐体底部的沉淀排出管，所述沉淀排出管与过滤器的进口连接，所述过滤器的排水口设置有内循环泵，所述内循环泵通过返水管连接到所述罐体，所述过滤器的排渣口设置有排渣通道。
优选地，还包括控制单元，所述控制单元包括中央处理模块以及与所述中央处理模块电连接的微磁电磁波激励模块、电吸附激励模块，所述微磁电磁波激励模块与所述微磁电磁波发射器组电连接，所述电吸附激励模块与所述阴极吸附件电连接，所述中央处理模块与所述加热装置电连接，所述中央处理模块还电连接有设置在所述罐体内的温度传感器。
一种提升循环水***浓缩倍数的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，循环水从底部进水口进入罐体，被加热单元加热到40~50℃；
步骤2，利用电吸附单元将钙离子吸引至阴极吸附件附近，产生钙离子富集区域；利用微磁电磁波发射器组发射低频电磁破激发钙离子以细微文石粉末形态析出并沉淀到罐体底部，处理后的循环水从罐体顶部出水口流出。
优选地，还包括步骤3，利用内循环单元滤除碳酸钙文石粉末。
本发明的有益效果是：利用电吸附单元和阻垢单元形成磁电协同处理场，对加热后的循环水进行软化处理，富集钙离子并激发钙离子以高能态的细微文石粉末形态析出，避免在罐体内部个组件表面形成硬垢，降低循环水中钙离子浓度，以提升循环水***浓缩倍数；软化处理过程中不加入任何化学药剂，环保风险小，只需消耗少量电耗及蒸汽耗量，运行成本低。
附图说明
图1为本发明一个实施例的剖面图。
图2为本发明一个实施例电路示意框图。
图3为内循环单元一个实施例的设备连接图。
附图标记：11、罐体；12、进水口；13、出水口；14、排气阀；21、加热装置；22、流量控制阀；23、疏水阀；31、发射端；32、接收端；41、阴极吸附件；42、驱动装置；51、过滤器；52、内循环泵；60、控制单元。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本发明提供了一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，包括蓄水罐、加热单元、阻垢单元、电吸附单元以及控制单元。
请参照图1，所述蓄水罐包括由上、下两部分拼合而成的罐体11，其上、下两部分通过螺栓连接，便于拆卸和内部组件的安装、维护，且两者之间设置有密封圈以加强罐体11的密封性能。循环水从罐体11底部的进水口12进入，经过加热以及阻垢单元和电吸附单元的磁电协同处理后，从处于顶部的出水口13流出。罐体11还设置有用于排出罐体内部多余气体的排气阀14，以控制罐体内部压力；排气阀14可采用浮球排气阀或者安全阀，当罐体11内部液位或压力上升至设定值时打开排气阀排出成垢物质受热析出时产生的气体。
所述加热单元包括设置在所述罐体内的加热装置21，用于加热循环水，为碳酸钙的析出创造适宜的温度环境。循环水中的主要成垢物质为碳酸钙，碳酸钙是一种常见的无机盐，其在水中的溶解度随水温变化。一般来说，增加水的温度就会导致碳酸钙的溶解度略微增加，这是因为水温升高会对溶质分子动能增加，溶质分子受活化能的影响，会更加积极地向水中游离，故溶解度会升高；但随着温度进一步升高，溶质分子逐渐变得更为活跃，在水中结晶成固态物体的速度加快，这时溶解度反而会降低。本实施例中，将循环水加热到40~50摄氏度，碳酸钙在循环水中溶解度大幅度降低，有利于碳酸钙的析出。加热装置21设置在罐体下部，且循环水流动方向为由下至上，利于后续磁电协同处理时碳酸钙的析出。
本实施例中，加热装置21为设置在罐体内的蒸汽加热盘管，所述蒸汽加热盘管的进气端和出气端延伸至罐体外与原有的蒸汽***输送管道连接，且进气端设置在出气端上方，使蒸汽流动方向与罐体内循环水流动方向相向，增强换热效率。蒸汽加热盘管进气端设置有流量控制阀22，罐体内设置有温度传感器，流量控制阀22、温度传感器与控制单元的中央处理模块电连接，中央处理模块将温度传感器反馈的循环水温度与预设温度范围做比较，如果在预设温度范围之外，则相应地调整流量控制阀22的开度控制蒸汽流量，从而将循环水温度控制在预设温度范围范围内。所述蒸汽加热盘管的出气端设置有U型水封和疏水阀23，利于排出冷凝水；疏水阀23可采用倒吊桶式蒸汽疏水阀。
所述阻垢单元包括多个微磁电磁波发射器组。所述微磁电磁波发射器组包括设置在所述罐体上部同一侧的发射端31和接收端32，其发射端和接收端分别是任何能够发射或接收100~20k Hz电磁波的市售电磁波发生器、接收器。多个所述微磁电磁波发射器组沿所述罐体周向方向、轴向方向依次设置在罐体内壁，使其覆盖罐体上部的大部分区域，增大对循环水的处理范围。在本实施例中，请参照图1，多个微磁电磁波发射器组从上到下依次设置在一底部封闭的立管上，且发射端31和接收端32相邻设置，其导线均从立管顶部引出到控制单元，避免与循环水接触；多根立管沿罐体周向方向依次设置。
发射端31和接收端32均与控制单元的微磁电磁波激励模块电连接，在发射端31和接收端32之间产生100~20k Hz的低频电磁波，赋予循环水能量，能够激发循环水中钙离子直接在水簇中以高能态的细微文石粉末形态析出，从而防止在其过饱和时以坚硬的方解石析出板结于物体表面。方解石较为坚硬，附着在物体表面形成硬垢，只能通过有危害的酸性化学品清洗或粗暴的机械清洗才可以被去除，而文石粉末不易附着在物体表面，形成的水垢较为松软，易被流体带走，达到部分软化的目的。微磁电磁波发射器具体的电磁波频率可采用某种循环水中成垢物质所对应的敏感作用频段，敏感作用频段可根据实验确定。
所述电吸附单元包括设置在罐体内的阴极吸附件41。本实施例中，阴极吸附件41为筒状结构，其侧壁可设置多个通孔便于其内外循环水流通，阴极吸附件41与罐体11的直径之比为1：4~1：8。阴极吸附件41与控制单元的电吸附激励模块电连接，电吸附激励模块使阴极吸附件41带负电，将循环水中带正电的钙离子吸引至阴极吸附件41表面附近，产生钙离子浓度较高的富集区域，以加强碳酸钙在循环水中受热析出的反应进程。
所述阴极吸附件41向所述罐体11底部延伸且设置在多个微磁电磁波发射器组之间，电吸附单元与阻垢单元形成磁电协同处理场，经加热后循环水流经磁电协同处理场的覆盖范围后，钙离子析出为文石粉末形态，附着于阴极吸附单元或沉淀至罐体底部，循环水得到软化处理，降低了从罐体顶部出水口流出的循环水中钙离子浓度。
进一步地，请参照图1，每个所述微磁电磁波发射器组中所述发射端31和接收端32一上一下设置在罐体同一侧，所述发射端31、接收端32中轴线平行且与所述阴极吸附件41的轴向方向垂直，其电磁波发射方向从发射端延伸至接收端；在多个微磁电磁波发射器组的安装范围内，阴极吸附件41周围的电场方向可视为垂直于阴极吸附件41的轴向方向。微磁电磁波发射器处理组的电磁波发射方向与阴极吸附内筒的电场方向呈垂直关系，在这样的磁电协合处理场下，碳酸钙的析出量更优。接收端32可设置在发射端31附近任意方位，在其他实施例中，每个微磁电磁波发射器组中接收端32还可以设置在发射端31的左侧、右侧、斜上方、斜下方。
本发明还包括控制单元60。请参照图2，所述控制单元60包括中央处理模块以及与所述中央处理模块电连接的微磁电磁波激励模块、电吸附激励模块，所述微磁电磁波激励模块与所述微磁电磁波发射器组电连接，所述电吸附激励模块与所述阴极吸附件电连接，所述中央处理模块与所述加热装置、温度传感器电连接。本实施例中，中央处理模块可采用单片机，微磁电磁波激励模块、电吸附激励模块、温度传感器可参考相关技术。
对实施例1和对比例1、2、3进行析出实验。对比例1同实施例1，但无阻垢单元和电吸附单元；对比例2同实施例1，但无电吸附单元；对比例3同实施例1，但每个微磁电磁波发射器组中发射端31和接收端32分别设置在罐体上部两侧，且发射端31和接收端32中轴线同轴，使微磁电磁波发射器处理组的电磁波发射方向与阴极吸附内筒的电场方向平行。
析出实验方法为：在某工厂循环水***中取循环水100 L搅拌均匀后均分为4份，分别输入实施例1和对比例1、2、3中软化处理48h，滤出沉淀物，烘干后称重；进行多组实验并取沉淀物干重平均量。实验结果如表1所示。可见，与实施例1相比，对比例1的沉淀物干重差距较大，且沉淀物基本呈块状，其原因可能是由于缺少阻垢单元对比例1中成垢物质直接板结于罐体内各组件表面，可收集到的沉淀物数量少；对比例2的沉淀物干重较实施例1略少，说明电吸附单元在成垢物质析出过程中起到了积极作用；对比例3的沉淀物干重较对比例2多，但仍少于实施例1，说明控制微磁电磁波发射器处理组的电磁波发射方向与阴极吸附内筒的电场方向垂直更有助于沉淀物的析出。
表1：沉淀物干重表
| 沉淀物干重/g | 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 第一组 | 2.539 | 0.218 | 2.291 | 2.462 |
| 第二组 | 2.501 | 0.254 | 2.253 | 2.439 |
| 第三组 | 2.512 | 0.176 | 2.185 | 2.437 |
| 平均 | 2.517 | 0.216 | 2.243 | 2.446 |
实施例
本发明提供了一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，在实施例1的基础上，阴极吸附件41与所述罐体11转动连接，所述电吸附单元还包括用于驱动所述阴极吸附件旋转的驱动装置42。驱动装置42包括电机和减速机，电机与中央处理模块电连接。驱动装置42带动阴极吸附件低速转动，大幅度降低阴极吸附件上碳酸钙文石粉末的吸附量，使大部分碳酸钙文石粉末沉淀到罐体底部。
实施例
本发明提供了一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，在实施例2基础上，还包括内循环过滤单元，以滤除沉淀于罐体底部的碳酸钙，降低浊度，防止碳酸钙文石粉末大量沉积后二次结垢。
请参照图3，所述内循环过滤单元包括设置在所述罐体11底部的沉淀排出管，所述沉淀排出管与过滤器51的进口连接，所述过滤器51的排水口设置有内循环泵52，所述内循环泵52通过返水管连接到所述罐体11，所述过滤器51的排渣口设置有排渣通道。罐体底部设置为圆锥形，便于将沉淀物导入沉淀排出管；内循环泵52将罐体底部碳酸钙粉末浆液吸取到过滤器51，过滤后碳酸钙粉末等沉淀物由排渣通道排出，循环水则返回罐体。本实施例中过滤器51可采用带有反冲洗***的膜过滤器。过滤器51、内循环泵52均与中央处理模块电连接，其电路控制框图如图2所示。
实施例
一种提升循环水***浓缩倍数的处理方法，应用于如实施例3所述的处理装置，包括以下步骤：
步骤1，循环水从底部进水口进入罐体，加热单元将其加热到40~50℃。
步骤2，启动电吸附单元和阻垢单元。利用电吸附单元将钙离子吸引至阴极吸附件附近，产生钙离子富集区域；利用微磁电磁波发射器组发射低频电磁破激发钙离子以细微文石粉末形态析出，并沉淀到罐体底部，处理后的循环水从罐体顶部出水口流出。优选地，阴极吸附件设置在多个微磁电磁波发射器组之间，每个微磁电磁波发射器组中发射端31和接收端32设置在罐体同一侧，所述发射端31、接收端32中轴线平行且与所述阴极吸附件41的轴向方向垂直，使电磁波发射方向与阴极吸附内筒的电场方向呈垂直关系。
步骤3，定时启动内循环单元，利用内循环过滤单元滤除沉积在罐体底部的碳酸钙文石粉末，降低循环水浊度。
以上为本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于，包括：
蓄水罐，所述蓄水罐包括罐体、设置在罐体底部的进水口和设置在罐体顶部的出水口和排气阀；
加热单元，所述加热单元包括设置在所述罐体下部的加热装置；
阻垢单元，所述阻垢单元包括多个微磁电磁波发射器组，所述微磁电磁波发射器组包括设置在所述罐体上部的发射端和接收端；
电吸附单元，所述电吸附单元包括阴极吸附件，所述阴极吸附件向所述罐体底部延伸且设置在多个微磁电磁波发射器组之间。
2.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：所述加热装置为蒸汽加热盘管，所述蒸汽加热盘管的进气端设置有流量控制阀，所述蒸汽加热盘管的出气端设置有U型水封和疏水阀。
3.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：多个所述微磁电磁波发射器组沿所述罐体周向方向、轴向方向依次设置在罐体内壁。
4.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：每个所述微磁电磁波发射器组中所述发射端和接收端设置在所述罐体同一侧，所述发射端、接收端中轴线平行且与所述阴极吸附件的轴向方向垂直。
5.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：所述阴极吸附件为筒状结构，所述阴极吸附件与罐体的直径之比为1：4~1：8。
6.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：所述阴极吸附件与所述罐体转动连接，且所述电吸附单元还包括用于驱动所述阴极吸附件旋转的驱动装置。
7.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：还包括内循环过滤单元，所述内循环过滤单元包括设置在所述罐体底部的沉淀排出管，所述沉淀排出管与过滤器的进口连接，所述过滤器的排水口设置有内循环泵，所述内循环泵通过返水管连接到所述罐体，所述过滤器的排渣口设置有排渣通道。
8.根据权利要求1所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理装置，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元包括中央处理模块以及与所述中央处理模块电连接的微磁电磁波激励模块、电吸附激励模块，所述微磁电磁波激励模块与所述微磁电磁波发射器组电连接，所述电吸附激励模块与所述阴极吸附件电连接，所述中央处理模块与所述加热装置电连接，所述中央处理模块还电连接有设置在所述罐体内的温度传感器。
9.一种提升循环水***浓缩倍数的处理方法，应用于如权利要求1~8任意一项所述的处理装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，循环水从底部进水口进入罐体，被加热单元加热到40~50℃；
步骤2，利用电吸附单元将钙离子吸引至阴极吸附件附近，产生钙离子富集区域；利用微磁电磁波发射器组发射低频电磁破激发钙离子以细微文石粉末形态析出并沉淀到罐体底部，处理后的循环水从罐体顶部出水口流出。
10.根据权利要求9所述的一种提升循环水***浓缩倍数的处理方法，其特征在于：还包括步骤3，利用内循环单元滤除碳酸钙文石粉末。
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