地表水回灌系统中的一种水质处理装置制造方法
【专利摘要】一种地表水回灌系统中的水质处理装置，由混凝沉淀、砂滤除氧和精密过滤、纳滤膜过滤、回灌4个模块连接组成；具体连接结构：混凝池连接混凝剂罐；混凝池依次连接斜管沉淀池、中间池、砂虑罐、除氧罐、精密过滤罐、预处理池、回灌水池连接管和产水管；预处理池还依次连接保安过滤罐，纳滤膜设备，纳滤膜设备出水管连接在产水管上；产水管连接有连接除氧剂罐和酸、碱液罐。通过该水处理组合设备的成功应用，使地表水水质达到回灌水质标准的要求，然后回灌到目的热储层，实现对地热田集中回灌、缓解热储层压力下降趋势、保护地热资源可持续开发利用的目的。
【专利说明】地表水回灌系统中的一种水质处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水处理装置，特别涉及一种地表水回灌系统中的一种水质处理装置。
【背景技术】
[0002]天津市蕴藏着丰富的地热资源，资源的大量开采造成热储压力明显下降，影响了地热资源的可持续开发利用，近年来我市在地热供暖项目上采用对井回灌开发利用模式，利用地热尾水对热储层进行回灌，能够有效增加热储层补给量，缓解热储压力下降趋势。但由于天津地热资源开发利用的时间较早，存在较多只采不灌的单井系统，导致每年的开采量仍远高于回灌量，造成地热集中开采区内热储压力呈持续下降的趋势。而若为这些开采井补建回灌井，则受到经济、施工场地和地质构造等条件的制约，落实难度很大。在此情况下，探索对井回灌之外新的回灌方法，提高地热集中开采区的回灌补给量，具有重要的现实意义。例如在地表水资源丰富的地区，可将地表水进行科学处理，使其成为满足地热回灌要求的水源，然后进行集中回灌，从而增加区域地热流体的回灌量，对地热田集中开采区的热储层起到有效的补给作用。
[0003]地热采灌对井一般为同层采灌系统，在供暖期利用换热后的地热尾水作为回灌水源，回灌水不会对热储层原有水质产生影响。若采用地表水进行回灌，由于地表水水质一般比较差，直接回灌会造成地下水污染，需要对地表水进行水质预处理，以达到回灌水质的要求标准，方能进行回灌。目前国内尚未有采用其他水源对热储层进行回灌补给的工程先例。国外有一些利用再生水进行回灌的工程实例，如美国德克萨斯州帕索市的含水层回灌水源来自Fred Hervey再生水厂,采用粉末活性炭、石灰、砂滤、臭氧等处理工艺使二级出水达到回灌要求；澳大利亚阿德莱德北部地下回灌再生水的前处理工艺包括稳定塘、气浮滤池(DAFF)、氯消毒、生物脱氮除磷(BNR)等工艺，但针对高矿化度水的地热回灌处理工艺，目前尚无工程实例。
实用新型内容。
[0004]本实用新型目的是提供一种地表水回灌系统中的一种水质处理装置。达到利用该装置进行水质处理，将处理后的水回灌到热储层中。系统处理的满足回灌水水质标准。
[0005]本实用新型具体内容:
[0006]一种地表水回灌系统中的一种水质处理装置，其特征在于:由混凝沉淀、砂滤除氧和精密过滤、纳滤膜过滤、回灌4个模块连接组成；具体连接结构:
[0007]从湖水提取管连接提升泵；提升泵后的管道中连接杀菌剂罐和混凝池，混凝池连接混凝剂罐；混凝池向下连接斜管沉淀池，斜管沉淀池向下连接中间池；斜管沉淀池下方管连接泥污池，压滤机和螺杆泵连接泥污池；中间池向下通过供水泵依次连接砂虑罐、除氧罐和精密过滤罐，精密过滤罐向下连接预处理池的底层管道，预处理池下侧管道通过反洗泵连接砂虑罐和除氧罐的底部管道；预处理池上层管道向下连接道回灌水池连接管和产水管；预处理池底层管道通过纳滤供水泵连接杀菌剂罐和除垢剂罐再连接保安过滤罐，保安过滤罐再通过高压泵连接纳滤膜设备，同时清洗罐通过清洗泵连接纳滤膜设备，纳滤膜设备上有污水排放管；纳滤膜设备出水管连接在产水管上；产水管连接有连接除氧剂罐和酸、碱液罐。
[0008]所述混凝池连接有加注池和熟化池，原水罐管道和混凝剂罐从混凝池底侧部注入，混凝池加注池和熟化池迷宫式连接，内配搅拌桨，熟化池上部的水导入斜管沉淀池，斜管沉淀池底部通过泵连接水力旋流器，水力旋流器上方是排泥管，水力旋流器下方是细砂回流管。
[0009]回灌水池连接管连接的回灌水池连接有除氧剂罐和pH调节罐。
[0010]本实用新型有益效果:
[0011]本地表水回灌系统中的一种水质处理装置，通过该水处理组合设备的成功应用，使地表水水质达到回灌水质标准的要求，然后回灌到目的热储层，实现对地热田集中回灌、缓解热储层压力下降趋势、保护地热资源可持续开发利用的目的。
[0012]采用本地表水回灌系统中的一种水质处理装置，可以达到利用该装置进行水质处理，将处理后的水回灌到热储层中。系统处理的满足回灌水水质标准。系统设备各项参数满足环保要求，水质处理效果达到回灌水推荐控制指标的要求。该回灌水预处理装置最大处理水量可达190m3/h，产水量150m3/h，能满足设计回灌量的要求。根据试验的实际运行情况，核算地表水回灌的运行成本低:为1.67元/m3。
[0013]本装置配套的自动化控制系统，对水质处理装置的各项设备进行远程操控，使得设备操作灵活方便，节约人力成本，同时提高了系统运行的工作效率和整个水处理设备系统的现代化管理水平，实现科学、安全可靠的生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1回灌水处理系统设备连接图。
[0015]图2湖水提升装置与混凝沉淀池连接图。
[0016]图3混凝池结构图。
[0017]图4污泥处理装置图。
[0018]图5砂滤、除氧、精密过滤器装置连接图。
[0019]图6纳滤膜系统装置图。
[0020]图7回灌设备装置图。
[0021]图中:1 一湖水提取管；2—提升泵；3—杀菌剂罐；4一混凝剂罐；5—混凝池；6—斜管沉淀池;7一泥污池；8—螺杆栗；9一压滤机；10 —中间池；11 一供水栗；12—砂虑iil ；
13—除氧罐；14一精密过滤罐；15—反洗泵；16—预处理池；17—纳滤供水泵；18—杀菌剂罐；19一除垢剂罐；20—保安过滤罐；21—高压泵；22—清洗泵；23—清洗罐；24—纳滤膜设备；25—污水排放管；26—产水管；27—除氧剂罐；28—酸、碱液罐；29 —回灌水池连接管；30—加注池；31—熟化池；32—原水罐；33—细砂回流管；34—水力旋流器；35—排泥管；36—除氧剂罐；37 — pH调节罐；38_出水。
【具体实施方式】
[0022]根据地表水以及热储层原有地热流体的水质特征，按照天津市对于地热回灌水质的要求，采用“混凝沉淀+砂虑+海绵铁除氧+精密过滤+纳滤膜过滤”的回灌水质处理装置对地表水进行处理，使其满足回灌要求，设备装置如图1所示，主要包括混凝沉淀、砂滤除氧和精密过滤、纳滤膜过滤、回灌4个模块。通过该水处理组合设备的成功应用，使地表水水质达到回灌水质标准的要求，然后回灌到目的热储层，实现对地热田集中回灌、缓解热储层压力下降趋势、保护地热资源可持续开发利用的目的。
[0023]本实用新型【具体实施方式】
[0024]一般来说，地表水水质在矿化度、结垢倾向、细菌数量、悬浮物颗粒数目及大小以及溶解氧等多个项目上，都与回灌水水质要求的标准差异甚大。需要根据地表水具体的水质特点和地热回灌水水质要求，选择合适的水处理设备对地表水中的各种物质进行逐步分离或去除，产水水质达到回灌水的标准。
[0025](一 )水质处理系统装置
[0026]地表水水质处理装置各设备详细连接方式图1所示。
[0027]整套设备运行方式介绍如下:
[0028]首先地表水用泵提升，输送过程中，在管路中添加杀菌剂，杀灭水中的微生物、细菌等；然后送至混凝池，在混凝池加入混凝剂，并低速搅拌，使水中泥沙、悬浮物、胶体及微生物等生成大的絮体、矾花，从水中分离出来；之后进入斜管沉淀池，进行泥水分离，污泥定期排入污泥池，经过污泥浓缩池浓缩和压滤机压滤处理，清水排放，污泥外运填埋处理；
[0029]沉淀池出水进入中间池，由供水泵送入砂滤罐过滤，去除悬浮物等杂质，再经过除氧罐脱除水中大部分溶解氧，后进入精密过滤器，进一步去除水中悬浮物、胶体等杂质；
[0030]经过预处理的水部分溢流入回灌水池，部分进入增压泵，增压后进入膜系统，进行膜过滤，产水进入回灌水池，与溢流预处理水混合，水质基本达到回灌水标准。若pH和溶解氧可能会不达标，根据实际情况，可以在回灌前通过添加少量酸(碱)液和除氧剂来使回灌水达到回灌水要求指标，处理后的回灌水通过回灌泵输送至回灌井最终回灌入热储层。
[0031]( 二)各模块设备介绍
[0032]模块一:湖水提升、混凝沉淀、污水处理装置
[0033]1.湖水提升、混凝沉淀设备
[0034]地表水用泵提升，输送过程中，在管路中添加杀菌剂，杀灭水中的微生物、细菌等；然后送至混凝池，在混凝池加入混凝剂，并低速搅拌，使水中泥沙、悬浮物、胶体及微生物等生成大的絮体、矾花，从水中分离出来；之后进入斜管沉淀池，进行泥水分离。相应设备如图2所示,各设备参数及具体功能介绍如下:
[0035](I)提升设备
[0036]潜水泵I台，泵流量为190m3/h，扬程15m，功率20kW。其功能是提升湖水至水处理系统。
[0037](2)混凝池
[0038]有效容积36m3，其功能是使湖水与混凝剂和杀菌剂在池中充分混合，杀灭菌类、藻类等微生物，进行混凝反应，形成大的絮体。设备结构如图3所示。
[0039](3)混凝剂装置
[0040]包括混凝剂罐2个、搅拌机2台、加药泵I台，其功能是配制和添加混凝剂。
[0041](4)杀菌剂加药设备
[0042]包括杀菌剂加药泵I台和杀菌剂加药罐(200LPE罐)I个。其功能是配制和添加杀菌剂。
[0043](5)斜管沉淀池
[0044]设计为I座，有效容积270m3。其功能是泥水分离，使水中悬浮物等杂质在池中沉淀。
[0045]2.污泥处理装置
[0046]污泥定期排入污泥池，经过污泥浓缩池浓缩和压滤机压滤处理，清水排放，污泥外运填埋处理。设备装置如图4所示，设备参数及具体功能介绍如下:
[0047](I)污泥池
[0048]设计为I座。有效容积108m3，其功能是存储沉淀池排出的污泥。污泥池配有液位计L4。
[0049](2)螺杆泵
[0050]设计为I台，流量5m3/h，压力:0.6MPa，功率:3kW。其功能是为压滤机输送污泥。
[0051]⑶压滤机
[0052]设计为I台。其功能是泥水分离。
[0053]模块二:砂滤、除氧、精密过滤设备
[0054]水质预处理设备
[0055]经过模块一处理后的沉淀池出水，首先进入中间池，由供水泵送入砂滤罐过滤，去除悬浮物等杂质，再经过除氧罐脱除水中大部分溶解氧，后进入精密过滤器，进一步去除水中悬浮物、胶体等杂质；该模块装置连接如图5所示，各项设备参数及功能介绍如下:
[0056](I)中间池:
[0057]设计为I座，有效容积:108m3。其功能是储存斜板沉淀池出水，为砂率罐供水。
[0058](2)砂滤罐:
[0059]设计为2台，Φ3200_Χ3200_,钢衬胶。其功能是过滤水中悬浮物、胶体等杂质。
[0060](3)除氧罐:
[0061]设计为2台，Φ2500mmX3200mm,钢衬胶。其功能是脱除水中溶解氧。
[0062](4)精密过滤器:
[0063]设计为2台，不锈钢材质,精度:1 μ m。其功能是进一步去除水中悬浮物等杂质。
[0064](5)供水泵:
[0065]设计为2台，流量100m3/h，扬程25m，功率llkW。其功能是为砂率、除氧罐、精密过滤供水。
[0066](6)预处理水池:
[0067]设计为I座，有效容积108m3。其功能是存储精密过滤产水，为纳滤膜设备供水，部分水溢流至回灌水池，为砂滤罐反洗供水。
[0068](7)反洗泵:
[0069](8)设计为I台，流量180m3/h，扬程25m，功率18.5kW。其功能是为砂滤罐和除氧罐反洗供水。
[0070]模块三:纳滤膜设备
[0071]经过模块二预处理的水部分溢流入回灌水池，部分进入增压泵，增压后进入膜系统，进行膜过滤，膜处理设备连接如图6所示，设备参数及功能介绍如下:
[0072]1.保安过滤器:
[0073]设计为2台。其功能是截留较大颗粒物、机械性杂质，保护纳滤膜。
[0074]2.高压泵:
[0075]设计为2台。流量60t/h，扬程120m，功率30kW。其功能是为纳滤设备供水增压。
[0076]3.阻垢剂加药装置:
[0077]设计为2套。其功能是向纳滤原水中添加阻垢剂，防止纳滤膜在运行过程结垢，力口药口位于纳滤供水泵出口管路上。
[0078]4.杀菌剂加药装置:
[0079]设计为2套。其功能是向纳滤原水中添加杀菌剂，防止纳滤膜在运行过程有微生物生长，加药口位于纳滤供水泵出口管路上。
[0080]5.纳滤膜设备:
[0081]设计为2组。每组纳滤设备由9支R6040C-S5W外壳组成，分为两段，一段6支膜壳并联，二段3支膜壳并联，一、二段串联。每支外壳中装5支ESNA8040纳滤膜，每组纳滤膜共计45支膜组件。其功能是脱除水中部分盐分和大部分钙镁离子，纳滤膜总的脱盐率为93%，韩续尚子脱除率大于98%。
[0082]6.清洗罐:
[0083]设计为2个，3m3，材质PE。其功能是为纳滤膜清洗储存清洗液。
[0084]7.清洗泵:
[0085]设计为I台，不锈钢，流量60m3/h，扬程30m，功率9.2kW。其功能是为纳滤膜清洗提供清洗液。
[0086]8.清洗精密过滤器:
[0087]设计为I台。其功能是截留纳滤清洗液中的悬浮物、颗粒杂质等，保证纳滤膜的清洗效果。
[0088]模块四:回灌设备
[0089]经过模块三处理的产水进入回灌水池，与模块二处理后的部分溢流水混合，水质基本达到回灌水标准。若PH和溶解氧不达标，根据实际情况，可以在回灌前通过添加少量酸(碱)液和除氧剂来使回灌水达到回灌水要求指标，处理后的回灌水通过回灌泵输送至回灌井最终回灌入热储层。该模块装置连接情况如图7所示，设备参数及功能介绍如下:
[0090](I)回灌水池:
[0091]设计为I座，有效容积160m3，其功能是存储纳滤膜产水及预处理水池溢流水，为回灌泵提供回灌水。
[0092](2)除氧剂加药设备:
[0093]设计为I套。其功能是为回灌水提供除氧剂，保证回灌水溶解氧合格。
[0094](3) pH调节加药设备:
[0095]设计为I套。其功能是为回灌水提供酸液或碱液，保证回灌水pH合格。
[0096](4)回灌泵:
[0097]设计为I台。流量150m3/h，扬程20m，功率15kW。其功能是为地热井提供回灌水。
[0098]根据上述工艺设备及应用条件，选择滨海新区东丽湖旅游区的湖水作为水源，利用该装置进行水质处理，将处理后的水回灌到该区的蓟县系雾迷山组热储层中。为了方便整套设备的良好运行和妥善管理，在该区建设了专门的回灌水处理站房，同时在该区开凿蓟县系雾迷山组地热回灌井，成立了地表水回灌试验基地，将通过系统处理的满足回灌水水质标准的湖水回灌到目的热储层。
[0099](一 )设备运行情况
[0100]试验基地严格按照设计要求进行施工建设，先后完成了湖水提升设备、混凝沉淀池、砂滤罐、除氧罐、膜过滤等主要设备组件的建设和安装工作，然后对各种水处理设备进行管道连接，通过实际运行验证，系统设备各项参数满足设计要求，水质处理效果达到回灌水推荐控制指标的要求。该回灌水预处理装置最大处理水量可达190m3/h，产水量150m3/h，能满足设计回灌量的要求。根据试验的实际运行情况，核算地表水回灌的运行成本为1.67元 /m3。
[0101](二)自动化控制系统
[0102]在实际运行过程中，建立了配套的自动化控制系统，对水质处理装置的各项设备进行远程操控，使得设备操作灵活方便，节约人力成本，同时提高了系统运行的工作效率和整个水处理设备系统的现代化管理水平，实现科学、安全可靠的生产。
[0103]自动化控制系统由自控柜(配套PLC以及相关I/O模块等)、各种变送器、及现场仪表等组成，它完成的功能有:工艺运行数据的在线监测、设备运行状态的监视、执行人为编制的程序、输出对驱动部件的命令的下达、与厂区的DCS通讯以上传信息及接收下达的指令。按照工艺要求设置必要的自控装置及仪表，实施计算机程序控制及设备联锁。
【权利要求】
1.一种地表水回灌系统中的一种水质处理装置，其特征在于:由混凝沉淀、砂滤除氧和精密过滤、纳滤膜过滤、回灌4个模块连接组成；具体连接结构: 从湖水提取管连接提升泵；提升泵后的管道中连接杀菌剂罐和混凝池，混凝池连接混凝剂罐；混凝池向下连接斜管沉淀池，斜管沉淀池向下连接中间池；斜管沉淀池下方管连接泥污池，压滤机和螺杆泵连接泥污池；中间池向下通过供水泵依次连接砂虑罐、除氧罐和精密过滤罐，精密过滤罐向下连接预处理池的底层管道，预处理池下侧管道通过反洗泵连接砂虑罐和除氧罐的底部管道；预处理池上层管道向下连接道回灌水池连接管和产水管；预处理池底层管道通过纳滤供水泵连接杀菌剂罐和除垢剂罐再连接保安过滤罐，保安过滤罐再通过高压泵连接纳滤膜设备，同时清洗罐通过清洗泵连接纳滤膜设备，纳滤膜设备上有污水排放管；纳滤膜设备出水管连接在产水管上；产水管连接有连接除氧剂罐和酸、碱液te。
2.根据权利要求1所述的地表水回灌系统中的一种水质处理装置，其特征在于:所述混凝池连接有加注池和熟化池，原水罐管道和混凝剂罐从混凝池底侧部注入，混凝池加注池和熟化池迷宫式连接，内配搅拌桨，熟化池上部的水导入斜管沉淀池，斜管沉淀池底部通过泵连接水力旋流器，水力旋流器上方是排泥管，水力旋流器下方是细砂回流管。
3.根据权利要求1所述的地表水回灌系统中的一种水质处理装置，其特征在于:回灌水池连接管连接的回灌水池连接有除氧剂罐和PH调节罐。
【文档编号】C02F9/04GK203833742SQ201420259017
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】林黎, 王连成, 沈健, 赵娜, 阮传侠, 高新智, 刘荣光, 刘恩华 申请人:天津地热勘查开发设计院