專利名稱：改造傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)冷卻水處理的自動(dòng)化處理設(shè)備，尤其采用了一種改造傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備，使之能夠?qū)崿F(xiàn)臭氧、超聲協(xié)同作用的方法。
背景技術(shù)：
中央空調(diào)及大型工藝?yán)鋮s系統(tǒng)通常以水作為冷卻的介質(zhì)通過(guò)開放式冷卻塔進(jìn)行冷卻降溫。冷卻水通常循環(huán)利用，以節(jié)約水資源。然而循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過(guò)程中，水中存在的許多物質(zhì)不斷濃縮，大氣中的微塵、微生物也不斷帶入體系，若不能很好的對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行處理，將會(huì)發(fā)生設(shè)備管道的腐蝕、結(jié)垢和系統(tǒng)內(nèi)部微生物滋生，進(jìn)而發(fā)生設(shè)備管道穿孔、管路堵塞、熱交換效率下降，能耗大幅增加，進(jìn)而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。目前，常采用化學(xué)藥劑法與物理方法進(jìn)行循環(huán)冷卻水處理。這種方法通常要等系統(tǒng)出現(xiàn)異常了才進(jìn)行配方的調(diào)整，存在水質(zhì)控制滯后的問(wèn)題。而且，藥劑殺菌常伴隨有因微生物耐藥性而失效的問(wèn)題。再者，常年累月成噸計(jì)的化學(xué)藥劑的使用，給企業(yè)帶來(lái)了長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)壓力，也帶來(lái)環(huán)境污染。臭氧法處理循環(huán)冷卻水可以很好的控制系統(tǒng)的殺菌、滅藻、緩蝕和阻垢，并能大大提高循環(huán)冷卻水的循環(huán)次數(shù)，節(jié)水節(jié)能。但單獨(dú)臭氧水處理技術(shù)在保有水量大的系統(tǒng)，或冷卻塔下設(shè)置大體積集水槽的系統(tǒng)中，臭氧耗量大，處理費(fèi)用高。且臭氧作為單一的處理手段時(shí)，在設(shè)備性能衰減或循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生污染時(shí)，需要輔助手段應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。超聲波是一種新興物理技術(shù)，其特有的熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)等物理性質(zhì)可以有效阻止化學(xué)垢的形成。然而單獨(dú)進(jìn)行超聲波對(duì)循環(huán)冷卻水處理無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的緩蝕和殺菌，同時(shí)因其無(wú)法有效阻止生物垢的產(chǎn)生而使得阻垢效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改造傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備的方法，通過(guò)改造傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)臭氧和超聲協(xié)同作用來(lái)提高水處理效果。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提出一種改造傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備的方法，該方法包括將臭氧處理設(shè)備的臭氧注入管道設(shè)于集水槽底部的一側(cè)；并且在集水槽底部的遠(yuǎn)離臭氧注入管道的另一側(cè)，設(shè)置一超聲波發(fā)射器，且超聲波發(fā)射器的發(fā)射口與臭氧注入管道相對(duì)。在上述的方法中，上述臭氧注入管道前端引出一傾斜的臭氧注入口，該臭氧注入口與集水槽底部中心線之間的夾角為15-75°。在上述的方法中，上述超聲波發(fā)射器的發(fā)射口相對(duì)集水槽底部平面的仰角為 5-30° 。本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用超聲波輔助臭氧進(jìn)行循環(huán)冷卻水的處理，使得臭氧和超聲波的協(xié)同作用達(dá)到殺菌、滅藻、緩蝕和阻垢效果，實(shí)現(xiàn)
3更優(yōu)效果的循環(huán)冷卻水處理。另外，臭氧注入孔和超聲波發(fā)射器的發(fā)射口的設(shè)置，有利于提高氣水混合效果和協(xié)同效果。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的循環(huán)冷卻水的自動(dòng)化處理設(shè)備示意圖。圖2示出臭氧注入口和超聲發(fā)射器的一種布置實(shí)施例。圖3示出臭氧注入口和超聲發(fā)射器的另一種布置實(shí)施例。圖4示出臭氧注入口和超聲發(fā)射器的又一種布置實(shí)施例。圖5示出臭氧處理裝置的電原理圖。
具體實(shí)施例方式在描述本發(fā)明實(shí)施例的改造方法前，先參照?qǐng)D1描述一種期望的循環(huán)冷卻水的自動(dòng)化處理設(shè)備。圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的循環(huán)冷卻水的自動(dòng)化處理設(shè)備示意圖。參照?qǐng)D1 所示，通常循環(huán)冷卻水處理設(shè)備100包括冷卻塔102、熱交換器104、以及循環(huán)泵組106。冷卻塔102下通常設(shè)置集水槽108。在一些系統(tǒng)中，采用集水槽蓄冷，通常水槽體積較大。臭氧處理裝置典型地包括臭氧發(fā)生器112、氣水混合裝置114以及臭氧注入管道 116。臭氧發(fā)生器112以氧氣為氣源，產(chǎn)生臭氧氣體，輸送給氣水混合裝置114。氣水混合裝置114將氣體與來(lái)自注入泵107的水混合后，通過(guò)臭氧注入管道116將混合有臭氧的水注入集水槽108。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，臭氧發(fā)生器112持續(xù)地檢測(cè)水中的臭氧濃度，來(lái)確保這一臭氧濃度保持在期望的水平。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知的，可以在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的典型位置采集臭氧濃度，來(lái)反映系統(tǒng)的臭氧濃度真實(shí)水平。在一實(shí)施例中，氣水混合裝置114可包括射流器、氣水混合泵、靜態(tài)混合腔、噴嘴、 接觸塔等單一或組合裝置。在傳統(tǒng)的臭氧處理設(shè)備中，并未對(duì)臭氧注入管道116的位置進(jìn)行限定，因此臭氧注入管道116往往只是隨意的布置在集水槽108中。但是臭氧注入管道116不同的布置方式，對(duì)于臭氧氣體與集水槽108中的水的混合效果不同。因而在下述實(shí)施例描述中，將說(shuō)明臭氧注入管道116的較佳布置方式。另外，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在不破壞現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的前提下，在集水槽 102中安裝了超聲波發(fā)射器120，用于發(fā)射超聲波，和臭氧聯(lián)合處理循環(huán)冷卻水。值得一提的是，臭氧和超聲波的協(xié)同作用，也受到臭氧注入管道116與超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口的相對(duì)位置的影響。圖2 —種較佳佳實(shí)施方式。在圖2所示的臭氧注入管道和超聲發(fā)射器一起布置集水槽底部的一種實(shí)施例中， 臭氧注入管道116選擇設(shè)置在集水槽底部的邊緣。超聲波發(fā)射器120沉浸在集水槽108底部，并置于集水槽另一側(cè)的邊緣。臭氧注入管道116和超聲波發(fā)射器120的連線穿過(guò)集水槽108的中心。試驗(yàn)證明，當(dāng)超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口和臭氧注入管道116在同側(cè)時(shí)， 注入的已經(jīng)初步氣水混合的臭氧水極易被高能量的超聲波打散，反而影響了氣水混合的效果，當(dāng)超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口和臭氧注入管道116分布在水槽的兩側(cè)，且超聲波的發(fā)射口正對(duì)臭氧注入管道時(shí)的氣水混合效果較佳。在圖2所示實(shí)施例中，超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口指向集水槽108的中心。在圖3所示的改進(jìn)實(shí)施例中，臭氧注入管道116前端引出傾斜的臭氧注入口 116a， 與集水槽的中心線保持15-75°的夾角θ，使臭氧在集水槽中回旋射流，增加臭氧氣水混合的時(shí)間。在此，臭氧注入管道116的主體仍然與超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口正對(duì)。另外，在一較佳實(shí)施例中，發(fā)射口與集水槽108底部平面保持5-30°仰角。由于冷卻塔102通常置于室外，大氣中的灰塵沙石會(huì)沉積于冷卻塔集水槽108的底部，且集水槽 108是整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中水流速度最慢的地方，管道中的懸浮物和脫落的污垢也極易在此處沉積下來(lái)，因此集水槽底部高低不平。超聲波發(fā)射口采用向上微仰5-30°的角度，可以防止超聲波能量流遇到底部的凸起物而發(fā)生的折射現(xiàn)象，避免超聲和臭氧的協(xié)同作用效果受到影響。同時(shí)，該角度不可過(guò)高，否則超聲波的能量流與水體接觸的線路過(guò)短，不能有效的作用于含有臭氧的集水槽的水體中，協(xié)同作用的效果也受到很大的影響。從以上設(shè)備的結(jié)構(gòu)中可以概括出本發(fā)明的實(shí)施例的改造方法，參照?qǐng)D1-圖4，將該方法描述如下一方面，將臭氧處理設(shè)備的臭氧注入管道116設(shè)于集水槽108底部的一側(cè)。另一方面，在集水槽108底部的遠(yuǎn)離臭氧注入管道116的另一側(cè)，設(shè)置一超聲波發(fā)射器120，且超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口與臭氧注入管道相對(duì)。通常地，臭氧注入管道116設(shè)置在集水槽108底部一側(cè)的邊緣，而超聲波發(fā)射器 120位于集水槽108底部另一側(cè)的邊緣，使二者的連線經(jīng)過(guò)集水槽底部的中心線。在一較佳實(shí)施例中，從臭氧注入管道116的前端引出一傾斜的臭氧注入口，臭氧注入口與集水槽底部中心線之間的夾角為15-75°。在另一較佳實(shí)施例中，超聲波發(fā)射器120的發(fā)射口相對(duì)集水槽108底部平面的仰角為5-30°。采用上述布置方式進(jìn)行臭氧超聲協(xié)同處理比單獨(dú)臭氧法處理時(shí)，腐蝕率和污垢熱阻都大大降低，尤其是純鋁的腐蝕率僅為單獨(dú)臭氧處理時(shí)的15%。水中表征有機(jī)物含量的指標(biāo)COD降解率也提高了 51 %。在本發(fā)明的實(shí)施例中，臭氧發(fā)生器112可基于已知的任何臭氧發(fā)生控制器。同時(shí)， 為了達(dá)到突發(fā)狀況實(shí)時(shí)應(yīng)急的功能，配備自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，可通過(guò)ORP傳感器或DO3傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水中臭氧濃度。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，水中殘留臭氧濃度使用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)框圖如圖5所示。臭氧發(fā)生112控制產(chǎn)生的臭氧量，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀表132檢測(cè)注入水中的臭氧濃度。由圖5中可見(jiàn)，根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值ORPl或DO3I與測(cè)量值0RP2或D032的偏差，控制臭氧發(fā)生量，從而確保水中臭氧濃度保持在某一范圍內(nèi)(例如0. 01-0. lmg/L)。而當(dāng)應(yīng)急狀況發(fā)生時(shí)，臭氧發(fā)生量達(dá)到設(shè)備最大輸出量長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)。在一實(shí)施例中，8小時(shí)的時(shí)間可以通過(guò)人工輸入進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。在一實(shí)施例中，設(shè)定當(dāng)水中臭氧濃度仍然無(wú)法保持在設(shè)定濃度時(shí)，臭氧發(fā)生112 自動(dòng)開啟超聲波發(fā)射器120，使超聲波和臭氧發(fā)生器協(xié)同作用，進(jìn)行循環(huán)冷卻水處理。在如圖5所示的例子中，將控制超聲波發(fā)射器120的功能集成到臭氧發(fā)生器112中。可以理解，在未圖示的其他實(shí)施例中，可以設(shè)置額外的控制器來(lái)控制超聲波發(fā)射器120。此時(shí)，該控制器需與臭氧發(fā)生器112協(xié)作，以獲知臭氧濃度何時(shí)無(wú)法保持在設(shè)定濃度。在超聲波發(fā)射器120開啟后，水中臭氧濃度保持在設(shè)定濃度時(shí)，且臭氧發(fā)生量逐漸減小，至臭氧發(fā)生器的工作電流降至最大電流的預(yù)設(shè)比例時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉超聲波發(fā)射器。該預(yù)設(shè)比例可根據(jù)個(gè)別場(chǎng)合進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如設(shè)置為60%?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明并不限定超聲波發(fā)射器與臭氧協(xié)同作用的方式。舉例來(lái)說(shuō)， 超聲波發(fā)射器可以以預(yù)定或可變的功率發(fā)射超聲波，從而，臭氧濃度得以保持在所期望的水平，而臭氧發(fā)生器不會(huì)滿負(fù)荷工作。由于臭氧處理設(shè)備目前廣泛使用于許多廠家，因此本發(fā)明適用于對(duì)存量的循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備進(jìn)行臭氧和超聲協(xié)同的改造，以提高處理效率。下面例舉本發(fā)明的循環(huán)冷卻水的自動(dòng)化處理設(shè)備實(shí)際應(yīng)用例。在一個(gè)應(yīng)用例中，某電子鑄件公司由于生產(chǎn)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，致使循環(huán)冷卻水水溫持續(xù)高于設(shè)計(jì)值，原本設(shè)計(jì)的臭氧處理循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)由于高水溫使得臭氧半衰期縮短而使得臭氧發(fā)生器持續(xù)在滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，但仍無(wú)法保證臭氧濃度在設(shè)定范圍內(nèi)。水處理效果受到了影響。針對(duì)此情況，通過(guò)簡(jiǎn)單的安裝，將單獨(dú)臭氧處理循環(huán)冷卻水的工藝改成了超聲波臭氧協(xié)同作用處理循環(huán)冷卻水工藝。該集水池為方形水池，如圖4所示，臭氧注入口 116'選擇在集水池一邊的中央，且與集水池壁夾角θ =30°。超聲波發(fā)射器120'安裝在集水池底部另一邊，與臭氧注入口 116'相對(duì)。需要注意的時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)安裝要使得超聲波作用的范圍內(nèi)最少碰到障礙物，超聲波與水槽底部夾角為10 °，超聲波發(fā)射器供電電源線不可盤繞。為了固定超聲波作用方向，超聲波發(fā)射器以支架固定安裝?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行超聲波和臭氧協(xié)同作用后，水中臭氧濃度回復(fù)到設(shè)定的范圍，且臭氧發(fā)生量降低80%。在另一應(yīng)用例中，由于某新材料化工公司公司生產(chǎn)的某種新產(chǎn)品有少量的揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生，與外界接觸的冷卻塔會(huì)將空中的揮發(fā)性有機(jī)物洗脫，從而使少量的有機(jī)物進(jìn)入了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，從而增加臭氧發(fā)生器的發(fā)生量。在有機(jī)物濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生臭氧發(fā)生量不足，影響水處理效果。因此，在該公司的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中加裝了超聲波發(fā)射器， 安裝方式如圖1和圖2所示，并通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)和原臭氧循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)協(xié)同作用。當(dāng)該公司進(jìn)行該新產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，由于水中臭氧濃度低于設(shè)定濃度，且臭氧發(fā)生器滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)了 8小時(shí)仍不能使臭氧濃度上升至設(shè)定濃度的要求，超聲波發(fā)射器自動(dòng)開啟， 進(jìn)行超聲和臭氧的協(xié)同作用，從而保證了循環(huán)冷卻水處理的效果。當(dāng)水中有機(jī)物濃度下降， 臭氧發(fā)生器持續(xù)40%的發(fā)生量工作就可以維持水中臭氧濃度滿足設(shè)定濃度的要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉了超聲波發(fā)射器。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種改造循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備的方法，用于使用臭氧處理設(shè)備的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔，冷卻塔下設(shè)有集水槽，該方法包括將臭氧處理設(shè)備的臭氧注入管道設(shè)于集水槽底部的一側(cè)；在所述集水槽底部的遠(yuǎn)離所述臭氧注入管道的另一側(cè)，設(shè)置一超聲波發(fā)射器，且所述超聲波發(fā)射器的發(fā)射口與所述臭氧注入管道相對(duì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧注入管道位于上述集水槽底部一側(cè)的邊緣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波發(fā)射器位于所述集水槽底部另一側(cè)的邊緣。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧注入管道前端引出一傾斜的臭氧注入口，該臭氧注入口與集水槽底部中心線之間的夾角為15-75°。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超聲波發(fā)射器的發(fā)射口相對(duì)集水槽底部平面的仰角為5-30°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改造傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備的方法，使得傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水的臭氧處理設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)臭氧和超聲協(xié)同作用，從而提高水處理效果。該方法包括將臭氧處理設(shè)備的臭氧注入管道設(shè)于集水槽底部的一側(cè)；并且在集水槽底部的遠(yuǎn)離臭氧注入管道的另一側(cè)，設(shè)置一超聲波發(fā)射器，且超聲波發(fā)射器的發(fā)射口與臭氧注入管道相對(duì)。
文檔編號(hào)C02F1/50GK102531147SQ201010606580
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者邱真真 申請(qǐng)人:上海輕工業(yè)研究所有限公司