專利名稱：利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法，該方法是一種用臭氧代替添加緩蝕劑、阻垢劑和殺菌滅藻劑，解決系統(tǒng)的防腐蝕與結(jié)垢、殺菌、滅藻的節(jié)水環(huán)保技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨海水淡化技術(shù)利用而產(chǎn)生的大量高鹽度高硬度濃縮海水，對(duì)這部分資源的利用途徑有很多如制鹽、作氯堿化工原料、提取有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的元素，如鉀提取溴、鎂、硼、鈾、金或排放等等。但是，以目前大規(guī)模應(yīng)用的淡化海水的濃水濃度來(lái)看，這些方法還不為經(jīng)濟(jì)合理的處理方法。由于我國(guó)制鹽工業(yè)產(chǎn)量處于過(guò)飽和狀態(tài)；海水淡化時(shí)向水中加的各種藥劑很難除去，很多還具有一定的毒害作用；而且我國(guó)鎂和鈣的陸生礦屬相當(dāng)豐富；對(duì)于少量元素，除了鉀、溴、碘可以工業(yè)化之外，提取其它微量元素還不具備經(jīng)濟(jì)提取的價(jià)值。而工業(yè)冷卻水占總工業(yè)用水量的70％左右，若將高鹽度高硬度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水，由于鹽度高硬度高，存在對(duì)各種金屬的腐蝕性極大的問(wèn)題，同時(shí)還有尚待解決的技術(shù)問(wèn)題。
海水含鹽量高且成分復(fù)雜，僅海水的電導(dǎo)率就比一般淡水高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這就決定了海水腐蝕時(shí)電阻性阻滯比淡水小得多，海水較淡水有更強(qiáng)的腐蝕性；且海水所含鹽分中氯化物比例很大，海水的氯度高達(dá)19％，因此大多數(shù)金屬如鐵、鋼、鑄鐵等在海水中不能建立鈍態(tài)。同時(shí)，海水中微生物和大生物的種類多、含量高，易產(chǎn)生生物污損，進(jìn)而導(dǎo)致危害較大的微生物腐蝕或垢下腐蝕。另外，海水中的成垢離子如Ca2+、Mg2+等的濃度遠(yuǎn)高于一般淡水，隨濃縮倍數(shù)提高，結(jié)垢傾向加大，普通阻垢分散劑不能有效控制化學(xué)污垢沉積。而采用濃縮海水作循環(huán)冷卻水，存在著更嚴(yán)重的腐蝕、結(jié)垢和污損生物附著問(wèn)題。海水循環(huán)冷卻水處理較之淡水循環(huán)具有更大的難度；濃縮海水作循環(huán)冷卻水處理又較之海水循環(huán)冷卻更難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法，達(dá)到對(duì)高硬度高鹽度海水、高硬度高鹽度等的工業(yè)廢水不用添加緩蝕劑、阻垢劑和殺菌滅藻劑等三劑進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法，該方法包括以下步驟a.鈍化預(yù)處理對(duì)冷卻系統(tǒng)中已被腐蝕、結(jié)垢的設(shè)備用清洗劑洗凈，用鈍化劑鈍化；b.集水沉清將高硬度高鹽度海水(波美度已達(dá)10左右、硬度為20000-70000mg/L)去除懸浮物，收集于冷卻塔下的蓄水池中；c.活性處理在冷卻塔下的蓄水池中裝有一層厚度略為600mm的載納米級(jí)TiO2的活性炭，且裝有臭氧曝氣系統(tǒng)或混合射流系統(tǒng)，進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)，使水中的COD≤60mg/L；O30.05-0.20mg/L；DO≤2.0mg/L；d.過(guò)濾將按步驟c處理后的水進(jìn)入過(guò)濾器過(guò)濾，同時(shí)，監(jiān)測(cè)過(guò)濾后的水中臭氧濃度使其保持在0.05-0.2mg/L，當(dāng)小于0.05mg/L補(bǔ)加臭氧；e.熱交換將上述處理后的水進(jìn)入熱交換系統(tǒng)，從熱交換系統(tǒng)出來(lái)的水再進(jìn)入冷卻塔冷卻，再回到冷卻塔下的蓄水池。上述水在冷卻塔冷卻過(guò)程中，需要補(bǔ)充冷卻過(guò)程中蒸發(fā)部分的水，添加量與蒸發(fā)量平衡。
本發(fā)明的效果是使用該處理方法不加防銹劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑，處理后的水總硬度高達(dá)4000-40000mg/L，氯根高達(dá)30000-120000mg/L，對(duì)碳鋼、銅合金、不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備腐蝕率分別為0.13mm/a、0.03mm/a。該方法適用于所有行業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水的工藝之中，相當(dāng)于為整個(gè)城市節(jié)約淡水約50％左右。其他含有產(chǎn)生高鹽度高硬度工業(yè)廢水的地方也可利用該技術(shù)作工業(yè)循環(huán)冷卻水。因此，可以實(shí)現(xiàn)零排污、零排水。實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法加以說(shuō)明。
本發(fā)明的利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的處理方法的反應(yīng)機(jī)理，根據(jù)在淡水作工業(yè)循環(huán)水中臭氧的作用普遍認(rèn)為1、臭氧是一種氧化能力很強(qiáng)的氧化劑，它可以直接氧化組成細(xì)胞的不飽和脂肪酸、酶和蛋白質(zhì)，將大分子有機(jī)物氧化成無(wú)機(jī)小分子，從而起到很好的殺菌滅藻的作用；2、主要也是由于臭氧能氧化垢層基質(zhì)中的有機(jī)物，使污垢的結(jié)構(gòu)變得疏松，易從管壁上剝離而脫落，從而起到了阻垢的作用；
3、臭氧能在金屬表面上形成以層γ-Fe2O3氧化膜，增加了金屬的抗腐蝕性能，降低了腐蝕速度。
4、納米級(jí)TiO2活性炭的應(yīng)用是為了降低臭氧的能耗，以便更好地起到殺菌滅藻和降低COD的作用。
如圖1所示，本發(fā)明的利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的處理方法該方法包括以下步驟a.鈍化預(yù)處理對(duì)冷卻系統(tǒng)中已被腐蝕、結(jié)垢的設(shè)備和管道用清洗劑洗凈，用含鈍化劑的自來(lái)水，循環(huán)24小時(shí)，進(jìn)行鈍化。所用鈍化劑為市售的多種常用如鎢系、磷系、鉬系等無(wú)機(jī)物型的予膜劑。
b.集水沉清將將海水淡化以后的濃縮海水或其他濃縮后的高鹽度高硬度苦咸水、工業(yè)廢水(波美度已達(dá)10左右、硬度為20000-70000mg/L，其硬度以含碳酸鈣計(jì)100-250mg/L)去除懸浮物，收集于冷卻塔下的蓄水池中。在去除懸浮物的過(guò)程中所使用的為微濾設(shè)備，如陶瓷不銹鋼、纖維束或膜濾等過(guò)濾設(shè)備。在該步驟中所述的高硬度高鹽度海水，包括有淡化后的高硬度高鹽度濃縮海水和高硬度高鹽度工業(yè)廢水。
c.活性處理在冷卻塔下的蓄水池中裝有一層厚度大約為600mm的載納米級(jí)TiO2的活性炭，且裝有臭氧曝氣系統(tǒng)，進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)，使水中的COD≤60mg/L；O30.05-0.20mg/L；DO≤2.0mg/L，在此步驟中的載納米級(jí)TiO2活性炭加速臭氧和光催化氧化、殺菌滅藻、分解水生生物等有機(jī)物，利于提高臭氧的氧化能力、節(jié)能。
d.過(guò)濾將按步驟c處理后的水進(jìn)入過(guò)濾器過(guò)濾，使用纖維束過(guò)濾器每8小時(shí)反沖一次，反沖同時(shí)通壓縮空氣，反沖時(shí)間約十分鐘。同時(shí)，監(jiān)測(cè)過(guò)濾后的水中臭氧濃度使其保持在0.05-0.2mg/L，當(dāng)小于0.05mg/L時(shí)，補(bǔ)加臭氧至0.05-0.2mg/L。
e.熱交換將上述處理后的水進(jìn)入熱交換系統(tǒng)，從熱交換系統(tǒng)出來(lái)的水再進(jìn)入冷卻塔冷卻，再回到冷卻塔下的蓄水池，上述水在冷卻塔冷卻過(guò)程中，會(huì)有一部分的水蒸發(fā)，可將處理后的生活用水(中水)補(bǔ)充進(jìn)所揮發(fā)的部分，其添加量與蒸發(fā)量平衡即可。
實(shí)施例1、在天津市一鹽化廠車(chē)間，首先將其熱交換系統(tǒng)的設(shè)備和管道(材質(zhì)皆為碳綱)用含高鉬酸鈉(約20mg/L)鈍化劑的自來(lái)水，循環(huán)24小時(shí)，進(jìn)行鈍化；2、某廠的工業(yè)廢水中含鹽量高達(dá)10-20Be′，其中主要成分的含量如下表收集于冷卻塔下的蓄水池中；

3、在冷卻塔下的蓄水池中裝有一層載納米級(jí)TiO2的活性炭(厚度約600mm)，且裝有臭氧曝氣系統(tǒng)；進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)，使水中的COD≤60mg/L；O30.05-0.20mg/L；DO≤2.0mg/L。
4、將按步驟3處理后的水，進(jìn)入纖維束過(guò)濾器過(guò)濾；5、監(jiān)測(cè)過(guò)濾后水中臭氧的濃度，使其保持在0.05-0.2mg/L；6、進(jìn)入熱交換系統(tǒng)；7、從熱交換系統(tǒng)出來(lái)的水經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻，回到冷卻塔下的蓄水池。
8、被處理的水在冷卻塔冷卻過(guò)程中，會(huì)揮發(fā)一部分，添加“生活污水處理后的中水”，添加量由蓄水池的水位控制；添加的“中水”(一般為淡水)從冷卻塔上部噴淋而下；9、以2-8步驟循環(huán)進(jìn)行；10、過(guò)濾中所用纖維束過(guò)濾器每8小時(shí)反沖一次，反沖同時(shí)通壓縮空氣，反沖時(shí)間約十分鐘；11、反沖水進(jìn)入生活污水處理設(shè)施的污泥濃縮池，定期處理之；12、鈍化周期視水中的亞鐵離子(一般穩(wěn)定在≤0.03mg/L)的濃度高于0.04mg/L時(shí)停運(yùn)行，所用的生活用水(中水)補(bǔ)充進(jìn)所揮發(fā)的部分，沖洗熱交換系統(tǒng)，即可重新啟動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法，該方法包括以下步驟a.鈍化預(yù)處理對(duì)冷卻系統(tǒng)中已被腐蝕、結(jié)垢的設(shè)備用清洗劑洗凈，用鈍化劑鈍化；b.集水沉清將高硬度高鹽度海水(波美度已達(dá)10左右、硬度為20000-70000mg/L)去除懸浮物，收集于冷卻塔下的蓄水池中；c.活性處理在冷卻塔下的蓄水池中裝有一層厚度略為600mm的載納米級(jí)TiO2的活性炭，且裝有臭氧曝氣系統(tǒng)或混合射流系統(tǒng)，進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)，使水中的COD≤60mg/L；O30.05-0.20mg/L；DO≤2.0mg/L；d.過(guò)濾將按步驟c處理后的水進(jìn)入過(guò)濾器過(guò)濾，同時(shí)，監(jiān)測(cè)過(guò)濾后的水中臭氧濃度使其保持在0.05-0.2mg/L，當(dāng)小于0.05mg/L，補(bǔ)加臭氧；e.熱交換將上述處理后的水進(jìn)入熱交換系統(tǒng)，從熱交換系統(tǒng)出來(lái)的水再進(jìn)入冷卻塔冷卻，再回到冷卻塔下的蓄水池。上述水在冷卻塔冷卻過(guò)程中，需要補(bǔ)充冷卻過(guò)程中蒸發(fā)部分的水，添加量與蒸發(fā)量平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是所述鈍化劑為市售的磷系、鉬系、鎢系的無(wú)機(jī)物型予膜劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是在步驟b中所述高硬度高鹽度海水包括有淡化后的高硬度高鹽度濃縮海水和高硬度高鹽度工業(yè)廢水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用高硬度高鹽度濃縮海水作工業(yè)循環(huán)冷卻水的方法，其步驟有鈍化預(yù)處理；集水沉清；活性處理；過(guò)濾；熱交換；將上述處理后的水進(jìn)入熱交換系統(tǒng)；從熱交換系統(tǒng)出來(lái)的水再進(jìn)入冷卻塔冷卻；再回到冷卻塔下的蓄水池且補(bǔ)充由于蒸發(fā)而減少的水量；循環(huán)往復(fù)。有益效果是使用該處理方法不加防銹劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑，處理后的水總硬度高達(dá)4000－40000mg/L，氯根高達(dá)30000－120000mg/L，對(duì)碳鋼、銅合金、不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備腐蝕率分別為0.13mm/a、0.03mm/a。該方法適用于所有行業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水工藝，相當(dāng)于為整個(gè)城市節(jié)約淡水約50％左右，也適用于其他含有產(chǎn)生高鹽度高硬度工業(yè)廢水的地方。因此，可以實(shí)現(xiàn)零排污、零排水。實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境。
文檔編號(hào)C23C22/00GK101049985SQ20071005730
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者邵德智, 王焰新, 鮑建國(guó), 胡萬(wàn)里, 鄭學(xué)侶, 張瑛瑛, 米樹(shù)成 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)