一种中小型循环冷却水系统的旁流处理装置及方法 【技术领域】
本发明涉及一种水质处理装置及方法，更具体说，是一种具有净化水质和自动定量投药双重功能的适用于中小型循环冷却水系统的旁流处理装置及方法。
背景技术
敞开式循环冷却水系统存在水的浓缩过程和水—空气的洗涤过程，使水中杂质浓度不断增大，导致冷却水的结垢倾向加剧、微生物大量繁殖。对于中小型循环冷却水系统，一方面，系统本身具有负荷变化大、浓缩倍数高的特点，水处理难度大；另一方面，往往缺乏专业人员进行水质监测和日常维护，不能对水质进行规范化处理，有的甚至不进行任何处理。这一现象在各大城市数以十万计的中央空调冷却水系统尤为普遍，腐蚀、结垢和菌藻繁殖三大问题不但造成制冷机组的工作效率下降、能源消耗大幅增加，还危及制冷系统的正常运行、缩短设备的使用寿命。
常规的水质稳定技术和传统的水处理剂对水质监测、工艺操作及水处理剂质量管理等方面有严格的要求。其中，将冷却水中水处理剂的浓度保持在其有效范围、将有害的悬浮物、硬度等杂质成分地含量控制在允许浓度以下是水质管理工作的一项重要内容，往往需要耗费大量的人力物力，增大了水质处理的成本和企业的负担，成为限制水处理效果的主要因素，也是中小型循环冷却水系统推广实施水质处理技术的主要障碍。现有的旁流处理或排污水处理方法往往具有工艺流程比较复杂、设备较多、不方便操作等缺点，很难满足中小型循环冷却水系统的需求。
旁滤的作用在于采用适当的工艺对循环冷却水进行旁流处理，可将系统中不断增高的、限制水处理效果的有害成分除去，相当于将排污水再生处理后作为补充水、回用到循环冷却水系统中。这样可以进一步提高工业水的重复利用率、减少废水的排放量，基本实现系统的“零排放”，对工业企业具有节水、节能及降低生产成本等作用，对保护和合理使用淡水资源、促进经济的可持续发展，具有重要意义。
过滤是最常用的旁流处理方式，可以除去水中大部分悬浮固体、粘泥和微生物等，虽不能降低水的硬度和含盐量，但由于反洗水中杂质浓度比循环水的排污水高得多，所以排出的杂质很多、而消耗的水量很少，旁滤可使得排污水量显著降低。近几年来，纤维过滤器在工业循环冷却水旁流处理中应用得到关注。但现有的纤维过滤器一般只具有单一的过滤功能，如中国专利02226483.3公开的“纤维过滤器”。
药物的控制释放技术具有节省使用量、延长药物的有效时间、改善处理效果、减小毒副作用等优点。采用控制释放水处理剂，实现水处理剂的自动、恒速投加，有利于系统中水处理剂浓度的稳定控制，可以大幅度减轻水质监测和工艺操作的工作量。例如，磷酸盐控制释放玻璃(简称P-CRG)在水中的溶解产物聚磷酸盐具有缓蚀和阻垢作用，同时又可成为无机抗菌离子的载体、释放出具有杀菌作用的无机离子，因此，作为一种控制释放固体水处理剂具有良好的应用前景。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种一体化的、具有混凝过滤和自动投药双重功能的中小型循环冷却水系统的旁流处理装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种工艺流程简单、操作方便、无需专业人员进行日常维护的中小型循环冷却水系统的旁流处理方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该种中小型循环冷却水系统的旁流处理装置，它包括有壳体，壳体上设有可以旁流形式接通循环冷却水系统的进水口和出水口，壳体内设有过滤单元，其特征在于所述过滤单元的下方设有由控制释放型固体水处理剂构成的投药单元，该投药单元的出水端连通于所述的出水口。
所述过滤单元的上方留有用于混凝过程的反应空间。
该中小型循环冷却水系统的旁流处理装置还包括有反冲洗机构。
所述过滤单元为由纤维滤料构成的滤料层；所述纤维滤料可以是纤维球滤料或其他颗料纤维滤料。
所述固体水处理剂为具有缓蚀和阻垢作用的磷酸盐控制释放玻璃球；玻璃球的直径最好为1～200mm。所述固体水处理剂也可以是其他不规则形状颗粒，但以球状为佳。
所述固体水处理剂的溶蚀释放过程具有0级反应动力学释放特征。
所述滤料层的上方设有孔板，以阻止因反冲水携带造成纤维滤料的流失。
本发明装置的优点在于：1、由于本发明将固体的水处理剂作为滤料层的填充层或支撑层，从而在同一装置中实现了旁流混凝过滤与旁路自动投药的结合，具有结构简单、设备紧凑的特点；2、结合了纤维过滤技术与药物的控制释放技术二者的优点，具有操作方便、无需专业人员维护、灵活性大的特点；3、过滤层上方留有用于混凝过程的反应空间，水中悬浮物与絮凝剂发生“微絮凝效应”，生成的絮状物颗粒可通过纤维滤料的深层、高精度过滤得以去除，具有过滤精度高、运行周期长、纳污量大等优点。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该种中小型循环冷却水系统的旁流处理方法，其以旁流形式处理循环冷却水，其过程依次包括有加混凝剂混合、絮凝、过滤及自动添加水处理剂步骤，其特征在于所述的过滤及添加水处理剂步骤都在过滤器内完成，其中，添加水处理剂是通过控制释放型固体水处理剂的溶解而自动进入已经过滤处理的水中。
旁流的处理水量为循环水量的1～5％。
所述絮凝步骤也在所述的过滤器内完成。
所述的过滤步骤通过纤维滤层完成。
本发明方法的优点在于：1、由于本发明方法的过滤及自动添加水处理剂步骤，甚至于絮凝步骤均在同一个过滤器内完成，因而具有工艺流程简单、操作方便、无需专业人员进行日常维护的特点；2、运行成本低。
【附图说明】
图1为本发明的工艺流程参考图；
图2为本发明装置的结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例
如图1所示，为本发明方法的一个较佳实施方式。它采用旁流形式处理循环冷却水，旁流的处理水量为循环水量的1～5％，其处理过程依次包括有加混凝剂混合、絮凝、过滤及自动添加水处理剂步骤，其中，所述的过滤、絮凝及添加水处理剂步骤都在同一设备——本发明装置内完成，而添加水处理剂是通过商品名为“锈垢净”的控制释放型固体水处理剂的溶解而自动进入已经过滤处理的水中，过滤采用颗粒纤维滤层过滤。
如图2所示，为本发明装置的一个较佳实施例。它包括有壳体1，壳体1上设有可以旁流形式接通循环冷却水系统的进水口2和出水口3，以及一个设于壳体1顶部的用于反冲洗的排污口4，壳体1内设有由纤维滤料层5构成的过滤单元，纤维滤料层5的上方留有用于混凝过程的反应空间6，而纤维滤料层5的下方设有由商品名为锈垢净的控制释放型固体水处理剂构成的投药单元7，该投药单元7的出水端连通于所述的出水口3。此外，所述纤维滤料层5的上方设有孔板8，以防止反冲洗时，纤维滤料被冲走；装置的下方设有支撑孔板9，其上方安装反冲洗布气、布水装置，并填有10-20mm的石英砂层10，其上为磷酸盐控制释放固体水处理剂“锈垢净”；为便于了解玻璃状“锈垢净”的消耗情况，在纤维滤料层5与“锈垢净”层之间界面处安装有透明观察镜(图中未示出)，装置底部还设有用于反冲洗的空气进口11。
以下结合本发明装置对本发明方法的水处理过程和反冲洗过程作进一步详细说明。
一、水处理过程：
如图1所示，循环冷却水系统的冷水池中的水，经循环泵进入循环管道，大部分经换热器后去冷却塔，而1～5％的循环水量经一支管进入旁路水处理系统，进入支管的循环冷却水在进入本发明装置前，先经射流器加入混凝剂，在管道中混合均匀后，进入本发明装置，在纤维滤料层5上方的反应空间6内发生“微絮凝反应”，混凝剂与水中的悬浮物生成的絮状物颗粒连同部分CaCO3和Ca3(PO4)2颗粒物、微生物粘泥一起被纤维滤料截留、去除，滤后水的浊度可降到1NTU以下。采用这种方法，旁滤水中的部分正磷酸盐可被纤维滤料及其所截留的絮状物颗粒吸附、去除。
滤后的旁流冷却水经投药单元7时，“锈垢净”水处理剂按一定速率溶入水中、释放出具有缓蚀阻垢作用的聚磷酸盐，实现恒速投药，经处理后的水再返回冷水池。锈垢净的外观为玻璃状晶球，其直径可为1～200mm，本实施例中，直径为80mm左右，是一种溶蚀控制型的释放体系，具有0级反应动力学释放特征，在一定温度和介质条件下，单位表面积颗粒的溶解速率及其所含活性物质的释放速率为常数，具有缓蚀和阻垢的双重作用，可作为自动投药的长效水处理剂，具有用量较小、成本低廉、无需监测等优点。从而实现将冷却水处理过程进行最大限度的简化，适用于无专业技术人员管理的中小型循环冷却水系统，是中小型循环冷却水系统和市政供水系统的一种经济有效的水质处理方法。
二、反冲洗过程：
采用气水反冲洗时，气水从本发明装置底部的空气进口11进入，并在底部支撑孔板9上均匀分布，颗料纤维滤料在水气冲击下松散，并在装置的上层空间内流化，随气流摆动、洗刷；反冲洗液和空气从装置上部排污口4经排污管排出。在气水反冲作用下，玻璃状固体水处理剂填充层也受到冲刷，但由于其比重远大于纤维滤料，故能保持下部床层形状；小颗料的固体水处理剂也会随水流和气流上下翻滚，但在反冲洗结束后，可以轻易实现滤料分层，为下轮水处理过程创造条件。
本发明的成本效益分析：
运行成本主要包括混凝剂的消耗及锈垢净水处理剂的费用，加上电力消耗部分(主要包括进水泵、反冲泵和罗茨风机所消耗的电能)，总成本可控制在0.5元/m3以下，是一种比较经济的处理方法。
收益包括提高浓缩倍数、减少补充水量和排污水量而节省的水费和排污费，减少水处理剂消耗量而节省的费用等，以及改善水质稳定效果，延长设备使用寿命、改善传热效率而产生的效益；节省人力而产生的效益等。
工艺设备特点：
该工艺过程和处理设备具有流程简单、紧凑、操作方便、灵活性大等特点，将工业循环冷却水中的悬浮物、正磷酸盐和微生物粘泥等有害成分同时去除，同时补充聚磷酸盐活性成分，达到改善水质，提高缓蚀、阻垢效果的目的。