30吨每小时温泉水软化方案分析

1、温泉软化水处理系统(30m3/h)设计方案1、工程概况12、设计原那么13、主要技术参数及要求13. 1设计规模13. 2进水水质13.3出水水质23.4方案选择24、净化工艺方案设计24. 1工艺流程图24.2 1艺单元描述34. 3针对温泉水软水处理应用中,纳米沉析软化技术的优势74. 5纳米沉析软化系统案例105、主要设备设计选型12纳米沉析软化系统NPS 125. 1提升泵125.2纳米沉析软化净化系统125. 3纳米沉析软化系统再生反冲洗系统135.4石英砂过滤系统14I / 161、工程概况温泉原水温度：65°C70°C温泉原水硬度：475mg/L左右水量：30

2、吨每小时2、设计原那么严格执行国家关于环境保护的政策,符合国家、省市的有关法规、规 范和标准.釆用技术先进可靠、经济合理、符合当地的高效节能、操作简单的井 水净化工艺,保证井水净化效果,尽量减少占地面积、工程总投资和 口常运行费用.对公司井水实行综合治理,采取全面规划实施的原那么,使工程建设与 生产相协调,又最大限度地发挥工程的环境效益、经济效益和社会效 益.釆用成熟、可靠的限制系统,逐步实现科学自动治理,尽量减轻劳动 强度,做到技术先进、经济合理.积极妥善地采用新技术,在合理利用资金的同时,充分利用先进的技 术和设备,以提升行业的设备和技术水平.3、主要技术参数及要求3.1设计规模工程总软化

3、系统处理量30i2/hc3.2进水水质温泉原水,硬发475mg/L1 / 163.3出水水质保证出水水质,不会使用水设备及水泵管道结垢.出水硬度200左右.3.4方案选择(1) 选择适宜的净化工艺可以明显的降低软化水处理系统的投资和日常运 行费用,并直接关系到软水处理系统的净化效果、运行稳定性和治理操作难 易,因此必须慎重；(2) 决定软化水处理工艺的儿个主要因素首先是原水的水质、水量,要求 的用水水质标准,其次是当地的白然环境,允许占地面积需要对各方面进行 综合考虑；(3) 水质分析：本工程为温泉水软化工程,针对公司之前对此类工程的经 验效果,制订经济有效的工艺方案；(4) 工艺确定：在工艺

4、选择时要克服传统工艺流程复杂、占地面积大等缺 点,综合考虑净化效果、使用年限、运行治理、运输施工等各个方面,经综 合比拟后选用纳米沉析软化系统与满室床钠离子反响系统相结合作为处理工 艺,保证净化后的水质能满足用水设备进水的相应标准的要求,并在最大程 度上满足节省运行费用、简化运行治理.4、净化工艺方案设计4.1工艺流程图恢水用水设1 / 164.2工艺单元描述纳米沉析软化净化技术根本原理：纳米特种填料包括NEP、NPS、NSW三大类釆用具有压电性和热电 性的无机矿物材料,与其它激活材料、吸附性材料、功能辅料复配后,经过 纳米超细加工、混配、造粒、混炼、焙烧等工艺精制而成.该材料不仅具有 极大的

5、比外表积500-700 ni7g,而且具有电能材料性质,并具备杀菌抑菌 的特性.经过特殊加工和预激活后,在材料中形成了大量的纳米级微电极,并具 有较强的远红外辐射水平.这种微电极和远红外线不仅可以在水流经过的瞬 间产生大量的疑基自由基,同时可将水分子团之间的分子键翻开,形成小分 子水.作为水净化填料,根据不同用途,釆用不同的配方,可制成污水综合净 化净化材料、软化水净化材料和饮用水深度净化材料.其综合特性在于实现 对水质的污染物净化、水质软化、小分子化、负离子化以及杀菌等功能.纳米水净化技术原理分为两步：1释放轻基自由基；纳米电解材料的微电极会使局部水分子发生电解,将水分子的氢键翻开, 形成氢

6、离子H+和氢氧根离子OH.氢离子在微电极负极得到电子补充后还 原成氢气,氢氧负离子与周边的另一个水分子结合成相对稳定的疑基自由基 HXK,即：H2O OH-0疑基自由基的氧化复原电位高达2.80V,远高于臭氧 的2.04V,其氧化水平极强氧化能高达501kJ/molo2吸附分解有机物沉析重金属.水中大量的疑基白由基不仅具有很强的吸附性,能够主动捕捉水中悬浮的、材料吸附的污染物,而且具有很高的氧化复原电位,可以有效分解绝大多数污染物,从而使水质得到净化,并使材料的微孔得到清理.分解后的物 质或变成了无害的二氧化碳与水,或变成了其它化合物沉淀物微粒(如金属 氢氧化物).从而到达去除处理水硬度的目的

7、.OH-OH-M(OH)n18 / 16形成微弱的碱度.纳米沉析软化技术特点:>能生成金属沉淀M(OH)n或正碳酸盐沉淀的所有金属阳离 子：去除各种形式的钙镁硬度、各种常见的重金属阳离子；>难生物降解的有机物：苯系物、色度、有机助剂、添加剂、 染料、中间合成体.无机有毒物质：氨氮、硫化物、氤化 物等；>水特征污染物：苯系物、卤代炷等这些疑基自由基可以在常温常压无催化的条件下,快速无选择的攻击分解 水中附近的各种污染物质,特别是较难生化降解的污染物质,可以对污染物 质“断链破环,将大分子打碎成小分子化合物,将复杂污染物分解成简单污 染物；而疑基自由基更与金属阳离子及金属化合物发

8、生反响,与各金属离子直接发生化合反响,形成沉淀物：对金属化合物可以沉析出各种能形成氢氧化物沉淀的金属阳离子,形成化 合物M(OH)n,诸如常见的二三 价碱金属阳离子Pb、Cd、AgZn> Cu> Ni、Fe、Mn> Ca> Mg 等,使金属离子被去除,因此可 以减轻对厌氧微生物的毒性抑 制；而反响中过量的疑基负离子 那么以氢氧根离子的形式在水中纳米沉析软化技术偏重于产生氢氧根环节,而省略了较多产生疑基自由 基环节的物质配方,以提升其产生氢氧根离子浓度的水平.纳米沉析软化技 术除了用于重金属阳离子净化外,更常用于各类水的钙镁硬度软化净化,包 括各种中低压锅炉进水、冷却循环

9、水除硬度；重金属离子吸附沉析净化,包 括各类矿业企业及电镀行业重金属的净化,特別是最难进行的重金属最后的 深度净化.可作为各类水的钙镁硬度软化处理,包括各种中低压锅炉进水、冷却循环水除硬度；纳米沉析软化材料接触时间HRT在10分钟时 的效率可以稳定在70%以 上.可作为RO工艺的水质改性预处理段.可以去除大局部的钙镁铁镭及其化 合物、悬浮颗粒物以及有机物SDL因此延长RO膜的反冲洗周期和RO 膜的使用寿命、节约反洗用水70%左右.延长使用寿命就是减少了 RO膜 更换的折旧本钱,可将原水 电解成小分子水,在其反渗 透效率不变的情况下,提升RO膜的产水率.可作为离子交换的预处理设 备,减少金属阳离

10、子总量降 低阳床负荷,延长再生周期, 节省药剂费,延长其使用寿 命.特别是降低重金属离子例如最常见的Cu、Fe离子对阳床的不可恢复性损伤有非常好的保护 作用.作为低压锅炉软化水给水、冷却循环水给水处理系统,可有效预防在锅炉内外表及热交换器的结垢问题.独有的形成超细碳酸钙的水平,有将反冲 洗周期提升到10天左右.软化效率高、再生周期长、水排放少、可有效去除水中最常见的钙、镁、 电镀及金属行业中的各种二三金属阳离子,金属离子越大效率越高.不仅降低水的硬度,而且还可以去除水中重金属及游离氯、硫化物、氨氮 等溶解无机物,长效杀菌抑菌,使用寿命较长久的新型软化净化水质的材 料.可实现节省70%RO浓水排

11、放,节省65%-80%的运行费用.大幅度环 保节能,并提升水质,降低SDL技术优势1软化效率高：瞬间软化效率高10-30min.可沉析金属阳离子去除 率至少达80%以上.2运行费用低：运行过程中再生周期长是离子交换树脂再生周期的5 倍,耗水少,排放低,无额外能耗.应用于RO预处理,无需另外加混凝 剂、阻垢剂、离子交换树脂等,大大降低运行本钱.3材料稳定性极强,不会发生破裂或溶解的情况.4故障率低：由于设备很少,仅一组管道泵,环节少,儿乎没有故障.5具有多种功能：除了可以软化水质外,还有杀菌、降低浊度、去除重 金属、化学有机物、残留农药及氯化物、硫酸铜等溶解无机物.还能提供小 分子水.6安装简单

12、、无需加药、平安可靠、没有污泥,设备极少,儿乎不需维 护.7寿命较长久：设备可长久使用,正确使用一般都能做到4-6年以上, 大大超越离子交换树脂的使用寿命.8自动化程度：容易实现自动化,人员安排及日常维护费用相当低.9平安性好,本材料无任何毒副作用,对环境无二次污染.在本方案中,选用纳米沉析软化技术NPS与石英砂过滤器配合使用, 首先硬度较高的水先由NPS系统沉析软化,再经过石英砂过滤器,过滤掉水 经过NPS形成的小水渣,到达去除原水硬度的目的.且本系统NPS技术完全适合高温水软化处理.4.3针对温泉水软水处理应用中,纳米沉析软化技术的优势NPS软化技术产生的不完美结晶超细氢氧化物对结垢的影响

13、1、技术原理在软化水水处理,采用NPS技术进行处理后的水由于NPS可以在有压力水 经过的时候产生纳米微电场,可以产生如下现象：1纳米微电解水中的水分子,形成氢氧根离子0H?和氢离子H32在纳米材料外表发生氧化复原反响,生成疑基自由基0H及新生态 的氢H3氢氧根离子、疑基自由基可以与水中的金属二三价阳离子及银银等一 价金属离子形成可以沉析的氢氧化合物水渣,如采用自来水作为软化水水源 那么会产生超细碳酸钙和超细碳酸镁等.4在小分子水的作用下产生不完美结晶的水垢软垢、粉状垢,从而抑 制锅炉结垢,预防锅炉因结垢引起暴管、鼓包事故发生.不完美结晶的水垢的最直观的表现就是超细级的氢氧化物水渣的存在.因 此

14、只要获得NPS出水超细氢氧化物的量变化的情况,即可判断NPS填料的是 否正常发挥成效.2、技术相关数据采集与分析2.1样品采集试验方法为验证上述理论,自2021年在四川攀钢的生产工程反响器在运行过程中, 我们2021年4月下旬截取了自4月22日至5月11日区间,强制不再生的情 况下的出水进行深度分析.本工程是对已经使用2年多的NPS填料在一次再生之后,连续20天不再 生对其软化的水进行了重点分析,并每口观察锅炉内结垢情况.试验着重对 出水的超细氢氧化物的含量进行称量分析.2. 2超细氢氧化物采集及分析方法超细氢氧化物的测定范围是平均粒径0. 01 mn<d0. lum的颗粒粒径的 氢氧化

15、物水渣.故试验通过采用超滤0.1 Um +反渗透膜0.01 Um别离 和蒸发皿蒸干称量法测定.2.3数据分析及汇总生产模拟性试验用NPS填料反响器的负荷取值为10m3/ th,经过取NPS进出水,以及比照锅炉长垢的情况,得到实验数据如下：NPS处理锅炉水处理生产性试验取样检测时间原水硬度 mg/L出水硬度 mg/L硬度去除率Tg L出水超细氢氧化 物浓度mg/L超细物占硬度 的比例14月22日15226. 5582. 53%19. 1472. 08%24月23日14433. 3676. 83%23. 9371. 71%34月24日12946. 0861. 2S%33. 3572. 3S%44月

16、25日13156. 1357. 15%40. 6072. 33%54月26日13265. 0750. 70%47. 1372. 42%64月27日1326S. 4948.11%49. 3071. 98%74月28日13376. 6542. 37%51. 5667. 27%84月29日12775. 2710. 73%53. 3170. 86%94月30日14693. 8535. 72%5S. 8S62. 73%105月1日13S90. 1434. 68%56. 8363. 01%115月2日14S93. 9136. 55%49. 1852. 37%125月3日12983. 5635. 23%35

17、. 3312. 29%135月4日1459S. 0232. 10%40. 90-11. 73%145月5日163120. 0426. 35%50. 6942. 23%155月6日161124. 3424. 1S%39.6131. 86%165月7日147111. 9523. S4%25. 0522. 37%175月8日139120. 5313. 29%15. 2312. 64%185月9日131118. 8611. 30%14. 7712. 43%195月10日152139.408. 29%3. 232. 32%205月11日150140. 106. 60%3. 502. 50%3、数据与技术

18、分析1通过上述表格可以认定,经过NPS处理后的硬度去除效率主要表达在 早期的35天之内.而5、10天之后硬度去除效率己经降低到40%以下.见图 lo2通过比照发现,超细氢氧化物主要是氢氧化钙、氢氧化镁的浓度 出现了一抛物型曲线开展趋势.早期时随出水硬度增高而浓度逐步走高；但 自第9-10天出现浓度最高值之后,随出水硬度增高而逐步走低,出现缓慢的 下降趋势.见图2.皱度去除率分析表玄水炭废«e/L岀水磁昭江6 二XIS cg of as- aj- b金 ss 96“* Bw OS? OS?统硬度和电导率来评估是否影响锅炉结垢,但是在合理的再生周期限制下, 其不会对锅炉造成结垢影响.6、

19、设计参数指标参考值对于一般低压锅炉软化水工程可以采用NPS负荷为10m3/ th进行软 化.再生周期一般为47日最长不超过9、10 13 可以抑制NPS软化出水造 成低压锅炉出现结垢的倾向.4.5纳米沉析软化系统案例1韩国泰荣集团软化水回用工程处理原水为首尔市荣泰化学涂料废水,处理后的水直接用于生产再生水回 用.Business CertificationOur company has adopted the Nano-Electrolysis-punfication (NEP. NPS) processing equipment for aquoou$ coating sewage trea

20、tment and reuse water faciities NEP and NPS devices have additonal unique function & softening sewage vaterSewage purification in COD has achieved our company's specification in terms of water recycling. Maeover. after two years of using NPS softening treatment, the calcium and magnesium in

21、water can still be used without any efficiency attenuationHereby to clarify that the NEP and NPS can achieve double effects of purifying and softening within a single system during daiy operation30/08/20212内蒙古东源科技340m3/h循环水回用工程：3厦门市杏林兴业大厦、建昌大厦、东方牡丹园等多座楼顶空调冷却水旁路软化工程设备冷却水规模一般在10005000t/h,处理软化规模为20-100

22、吨/h.4北京美高时标签制品有限责任公司软化水工程该设施水处理量为200t/d,处理原水为自来水.5青岛派森涂料厂污水及工业软化水处理6攀钢集团钢铁锐钛股份软化水工程7怀柔区卧佛山庄冷水虹鱒养殖循环水处理工程5、主要设备设计选型纳米沉析软化系统NPS5.1提升泵功能：提升进水压力,保证后续处理工艺有足够的压力,能正常进出水.提升泵需满足以下技术参数,在原设备出水在设计流量下30l/h流量30n?/h 1用1备扬程30m备注：根据甲方要求选择泵体材质.5.2纳米沉析软化净化系统功能：在工作压力大于0.2MPa的条件下材料产生静电形成微电场,将水 磁化成为小分子水,对水分子进行微电解后形成负离子可

23、以去除水中的金属 阳离子同时杀灭水中的细菌.沉析软化系统过滤器装填纳米沉析软化材料一一填料球1个01.8x3.6m 直筒 2.4 米3.5吨3.5吨80%75%碳钢衬胶数量规格单个罐体装填数量NPS填料填充率堆积密度材质进水装置：多孔塔板带ABS滤帽塔板钢衬胶材质,滤帽ABS材质 出水装置：多孔塔板带ABS滤帽塔板钢衬胶材质,滤帽ABS材质5.3纳米沉析软化系统再生反冲洗系统沉析软化过滤器反冲洗需要药剂反洗,反冲洗药剂浓度为15%NaCOs苏 打,及5%NaHCO3 小苏打的混合溶液,可以在储水箱中配置反冲洗溶 液,利用污水泵对NSW过滤器进行反冲洗,冲洗后的溶液可回流至储水箱中, 反洗时间为12小时,冲洗后,用清水或污水正常过滤30分钟后即可.再生药剂箱数量1座规格1.5x2x2.5m有效水深2m结构形式玻璃钢反洗泵数量2台运行方式1用1备型号50m3/h扬程35m功率18.5kW混合搅拌器多孔塔板带