申请日2016.05.20
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C02F9/04; C02F103/02
摘要
本发明公开了一种余压型循环水系统排污水再生回用装置，包括浅层过滤器和离子交换器。浅层过滤器出水口与离子交换器进水口连接，浅层过滤器进水口连接循环水系统出水管,离子交换器的出水口接入循环水系统集水池。所述浅层过滤器，采用石榴石作为过滤介质。离子交换器，采用大孔型阳离子交换树脂。在离子交换器的进水口与出水口之间，并联反洗回路。本发明装置合理地利用系统余压，有效降低了能耗。采用浅层过滤和离子交换结合处理技术。出水水质满足循环冷却水用再生水水质标准，可直接回用到循环冷却水系统。离子再生液循环利用单元同时实现了离子交换树脂的再生、再生液的循环使用、沉淀副产品的出售获益。
摘要附图
权利要求书
1.一种余压型循环水系统排污水再生回用装置，包括浅层过滤器(4)和离子交换器(5)，其特征是：浅层过滤器出水口与离子交换器进水口连接，浅层过滤器进水口连接循环水系统出水管,离子交换器的出水口接入循环水系统集水池(8)。
2.根据权利要求1所述的余压型循环水系统排污水再生回用装置，其特征是：所述浅层过滤器，采用80目的石榴石作为过滤介质，滤层厚度为250～400mm。
3.根据权利要求1或2所述的余压型循环水系统排污水再生回用装置，其特征是：所述离子交换器，采用大孔型阳离子交换树脂。
4.根据权利要求3所述的余压型循环水系统排污水再生回用装置，其特征是：在离子交换器的进水口与出水口之间，并联反洗回路;所述反洗回路包括再生液增压泵(6)和离子交换再生液水池(7)，再生液增压泵出水口连接离子交换器进水口，再生液增压泵进水口接入离子交换再生液水池，离子交换器出水口接入离子交换再生液水池。
说明书
余压型循环水系统排污水再生回用装置
技术领域
本发明专利涉及工业循环水处理领域，具体说是一种利用循环水系统管道余压的循环水系统排污水再生回用装置。
背景技术
当前我国工业用水中循环冷却水的用量占了相当大的比重，其中冶金、发电、石油等行业循环水年用量占到工业用水总量的50～80%。循环水系统排污水的再生回用是解决工业水资源短缺问题、实现污水减排的有效途径。由于投加了水质稳定剂的循环水系统在实际运行时采用高浓缩倍数，系统排污水的含盐量、硬度、碱度、COD等水质指标均比自然水体高出数倍。由于排污水复杂的水质，当前工业对排污水的处理方法尚存在不足。
中国发明专利(公开号CN1522974A)公开了一种工业循环冷却水的旁流处理方法，其主要是对排污水进行旁流处理，采用混凝沉淀技术和离子交换技术，在水回用的过程中实现水处理剂的回用。该方法运用的离子交换法需要频繁再生离子交换树脂，消耗了大量的酸碱，没有充分考虑树脂再生过程和运行费用。
中国发明专利(公开号CN101624246A)公布了一种工业循环水排污水的处理与回用技术，其主要是结合复合氧化钛光催化氧化处理技术、絮凝沉淀技术和反渗透、超滤技术对排污水进行处理，获得的产出水回用至生产用水和锅炉用水循环系统中。该方法中膜处理系统在实际运行中所需压力大，能耗高。
余压利用是有效降低处理能耗的方法之一。循环冷却水系统回水管道余压达0.22Mpa，利用该部分能量为处理过程增压可以大幅度降低能耗，从而减少处理成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种余压型循环水系统排污水再生回用装置，利用循环水系统管道余压对排污水进行浅层过滤和离子交换处理，节约能耗，处理效率高。
本发明余压型循环水系统排污水再生回用装置，包括浅层过滤器和离子交换器，其特征是：浅层过滤器出水口与离子交换器进水口连接，浅层过滤器进水口连接循环水系统出水管,离子交换器的出水口接入循环水系统集水池。
所述浅层过滤器，采用80目的石榴石作为过滤介质，滤层厚度为250～400mm。
所述离子交换器，采用大孔型阳离子交换树脂。
在离子交换器的进水口与出水口之间，并联反洗回路，用于离子交换树脂再生。所述反洗回路包括再生液增压泵和离子交换再生液水池，再生液增压泵出水口连接离子交换器进水口，再生液增压泵进水口接入离子交换再生液水池，离子交换器出水口接入离子交换再生液水池。
本发明装置，从对循环水系统管道余压的利用入手：循环冷却水系统换热器后的回水管道分为两路，一路通向冷却塔，另一路将排污水引入处理装置。在冷却塔前将排污水引出进入后续步骤，为处理排污水提供了充分的能量。带余压的排污水进入浅层过滤器，浅层过滤器采用石榴石滤料，该滤料更换周期长，出水水质好，自动化程度高，这一过程的能耗小于管道余压的0.22Mpa,无需额外加压，同时排污水的浊度去除率达到80%，满足了回用水水质的浊度要求。浅层过滤后的出水进入到后一处理步骤，即离子交换树脂处理，采用大孔型阳离子交换树脂，该树脂性能稳定，软化效果好，作用原理如下：
①2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+
②2RNa+Mg2+→R2Mg+2Na+
处理过程能够除去排污水中超过95%的钙镁离子，同时排污水中的水质稳定剂和树脂互不干扰，在处理后得以保留。离子交换树脂在工作一段时间后，需要进行再生，此时打开再生液水池的进水阀，使氯化钠溶液进入离子交换器对树脂进行再生，再生原理如下：
③R2Ca+2NaCl→2RNa+CaCl2
④R2Mg+2NaCl→2RNa+MgCl2
处理后再生液回到再生液水池，其中含有高浓度的钙镁离子，向其中先后加入氢氧化钠和碳酸钠，既再生了氯化钠溶液，也通过出售沉淀副产品产生效益，降低了装置处理成本。
⑤MgCl2+2NaOH→2NaCl+Mg(OH)2↓
⑥CaCl2+Na2CO3→2NaCl+CaCO3↓
经过离子交换的处理步骤后，排污水回到冷却塔下的集水池中，即回到循环水系统，处理后低浊度低硬度的排污水回用后，能够促进系统水质的稳定，同时保留的水质稳定剂随处理后的排污水回到系统，减少了系统运行时水质稳定剂投加量，降低了循环水系统的运行成本。
本发明采用的浅层过滤技术相较于普通过滤技术滤层厚度小，系统余压完全能满足浅层过滤的压力要求。根据工业循环冷却水浊度处理精度的要求，浅层过滤采用石榴石作为过滤介质，充分满足处理后循环冷却水的浊度标准。浅层过滤反冲洗用水少，反冲洗用水取自装置出水，反冲洗后的水排出系统。本单元运行过程中无需投加药剂，日常运行管理方便。
考虑到排污水中需要去除的主要离子为钙镁离子，并且要回收排污水中的水质稳定剂，故本发明离子交换器采用的树脂为大孔型阳离子交换树脂，软化效果好，不会被水质稳定剂污染。经离子交换柱处理后的水满足循环冷却水用再生水水质标准，出水可以直接回用至循环冷却水系统。本单元不会去除排污水的阻垢剂和杀菌剂，回用过程中水质稳定剂重新回到系统，降低了系统运行的成本。
离子交换器反洗回路，通过水泵将氯化钠溶液从水池中引入离子交换单元以再生离子交换树脂，再生液中钙镁离子的浓度较高。通过先后加入沉淀剂氢氧化钠和碳酸钠，沉淀后的副产品碳酸钙和氢氧化镁可作为化工原料销售获取收益，而沉淀后的氯化钠溶液可回用参与下一次的离子交换树脂的再生过程。
本发明具有如下优点：
(1)处理效果优异
装置结合了浅层过滤技术和离子交换技术，出水水质满足循环冷却水用再生水水质标准，可直接回用到循环冷却水系统。离子再生液循环利用单元同时实现了离子交换树脂的再生、再生液的循环使用、沉淀副产品的出售获益。
(2)节能节水效果显著
面对当前工业能耗水耗较高的问题，余压型循环水系统再生回用装置能够合理地利用系统余压，有效降低了工厂的能耗;装置对于排污水有80%再生回用率，有效降低了工厂水耗。
(3)处理成本低，应用前景广
本装置在取得良好处理效果的同时，实现了水质稳定剂的回用、沉淀副产品的出售，降低了处理成本，每吨水处理成本仅为0.139元。本发明实施难度较小，投资回报期短，可广泛用于循环水系统排污水的处理，具有广泛的应用潜力。