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1、温泉软化水处理系统(30m3/h)目录1、工程概况 12、设计原则 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 工艺单元描述 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 141、工程概况温泉原水温度：65C70C温泉原水硬度： 475mg/L 左右水
2、量： 30 吨每小时2、设计原则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。采用技术先进可靠、经济合理、符合当地的高效节能、操作简单的井 水净化工艺，确保井水净化效果，尽量减少占地面积、工程总投资和 日常运行费用。对公司井水实行综合治理，采取全面规划实施的原则，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、九益。采用成熟、可靠的控制系统，逐步实现科学自动管理，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，以提高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
3、项目总软化系统处理量 30m3/h。3.2 进水水质温泉原水，硬度 475mg/L3.3 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) 选择合适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、运行稳定性和管理操作难 易，因此必须慎重；(2) 决定软化水处理工艺的几个主要因素首先是原水的水质、水量，要求 的用水水质标准，其次是当地的自然环境，允许占地面积需要对各方面进行 综合考虑；(3) 水质分析：本项目为温泉水软化项目，针对公司之前对此类项目的经 验效果，制订经济有效的工艺方案；(4) 工艺确
4、定：在工艺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、运行管理、运输施工等各个方面，经综 合比较后选用纳米沉析软化系统与满室床钠离子反应系统相结合作为处理工 艺，确保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、简化运行管理。4、净化工艺方案设计4.1 工艺流程图4.2 工艺单元描述纳米沉析软化净化技术基本原理：纳米特种填料（包括NEP、NPS、NSW三大类）采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 极大的比表
5、面积（500-700 川/g），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能力。这种微电极和远红外线不仅可以在水流经过的瞬 间产生大量的羟基自由基，同时可将水分子团之间的分子键打开，形成小分 子水。作为水净化填料，根据不同用途，采用不同的配方，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）释放羟基自由基；纳米电解材料的微电极会使部分水分子发生电解，将水分子的氢键打开， 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羟基自由基 气2-，即：HqOQH-。羟基自由基的氧化还原电位咼达2.80V，远咼于臭氧 的2.04V，其氧化能力极强氧化能高达501kJ/mol。2）吸附分解有机物沉析重金属。水中大量的羟基自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，而且具有很咼的氧化还原电位，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)。从而达到去除处理水硬度的目
7、的。这些羟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；而羟基自由基更与金属阳离子及金属化合物发生反应，与各金属离子直接发生化合反应，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、Ag、 Zn、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；而反应中过量的羟基负离子 则以氢氧根离子的形式在水中 形成微
8、弱的碱度。纳米沉析软化技术特点：纳米沉析软化技术偏重于产生氢氧根环节，而省略了较多产生羟基自由基环节的物质配方，以提高其产生氢氧根离子浓度的能力。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，特别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%以可作为RO工艺的水质改性预处理段。可以去除大部分的钙镁铁锰及其合物、悬浮颗粒
9、物以及有机物SDI。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膜更换的折旧成本，可将原水电解成小分子水，在其反渗透效率不变的情况下，提高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，可有效防止在锅炉内表面及热交换器的结垢问题。独有的形成超细碳酸钙的能力，有将反冲 洗周期提高到 10 天左右。软化效率高、再生周期长、水排放少、可
10、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浓水排放，节省65%-80%的运行费用。大幅度环 保节能，并提高水质，降低 SDI。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，
11、大大降低运行成本。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：因为设备很少，仅一组管道泵，环节少，几乎没有故障。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、无需加药、安全可靠、没有污泥，设备极少，几乎不需维 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）安全性好，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
12、）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，达到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（H+）2）在纳米材料表面发生氧化还原反应，生成羟基自由基（0H）及新生态 的氢H3）氢氧根离子、羟
13、基自由基可以与水中的金属二三价阳离子及银镍等一 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 则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，避免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 否正常发挥功效。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 2010 年在四川攀钢的生产项目反应器在运行过程中， 我们201 2年4月下旬截取了自 4月22日至
14、5月11 日区间，强制不再生的情 况下的出水进行深度分析。本项目是对已经使用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，并每日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0.01p mVdWO.lp m的颗粒粒径的 氢氧化物水渣。故试验通过采用超滤（o.lp m） +反渗透膜（O.Olp m）分离 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填料反应器的负荷取值为10m3/ （th）,经过取NPS 进出水，以及对比锅炉长垢的情况，得到实验数据如
15、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 mg/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12946.0864.28%33.3572.38%44月 25 日13156.1357.15%40.6072.33%54 月 26 日13265 0750 70%47 1372 42%64 月 27 日13268 4948 11%49 3071 98%74月28日13376 6542 37%51 5667 27%84月29日12775 2740 73%53 3470 86%94月 30 日
