一种地热水回灌处理系统及方法与流程

1.本发明涉及地热资源开发利用领域，具体涉及一种地热水回灌处理系统及方法。


背景技术：

2.地热资源是一种储量大、分布广、稳定性好的清洁可再生能源，开发利用地热资源对于节能减排具有重大的意义。地热供暖是地热资源开发利用的一个重要方式，以其清洁、无污染、运行成本低、资源综合利用收益高等优点，再加上热泵技术，在常规能源比较短缺有条件开发地热资源的地区，受到了普遍重视，其发展前景广泛。
3.地热资源埋藏在地球深处，现有技术中通常采用钻凿地热井，以抽取地热水的方式将地热能带到地表加以利用，目前，在地热资源在供暖、洗浴、养殖等领域得到了广泛的应用，地热水开采量也日益加大，部分地区已出现地下水位下降的现象，并且地热水排放到地表，也会造成环境污染和资源浪费。因此为保证地热资源的清洁可持续开发利用，必须把利用后的地热水回灌到地下开采层位，但是地热水回灌常常会出现堵塞问题，造成回灌量递减或者无法回灌的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中由于地热水回灌堵塞，造成回灌量递减或者无法回灌的问题，本发明提出一种地热水回灌处理系统及方法。
5.为实现上述目的，本发明技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种地热水回灌处理系统，包括旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置、二次水处理装置、三个四通和两个三通，其中：
7.所述一次水处理装置包括第一一次水处理装置和第二一次水处理装置；所述二次水处理装置包括第一二次水处理装置和第二二次水处理装置；
8.所述旋流除砂器的出水口连接直通式除污器的进水口；直通式除污器的出水口连接第一四通的第一接口；
9.所述第一四通的第二接口连接第一一次水处理装置的进水口；第一四通的第三接口连接第二四通的第一接口；第一四通的第四接口连接第二一次水处理装置的进水口；
10.第一一次水处理装置的出水口连接第一三通的第一接口；第二四通的第二接口连接第一三通的第二接口；第二四通的第四接口连接第二三通的第二接口；第二一次水处理装置的出水口连接第二三通的第一接口；
11.第一三通的第三接口连接第一二次水处理装置的进水口；第二四通的第三接口连接第三四通的第一接口；第二三通的第三接口连接第二二次水处理装置的进水口；
12.第一二次水处理装置的出水口连接第三四通的第二接口；第二二次水处理装置的出水口连接第三四通的第四接口；
13.所述旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置和二次水处理装置的过滤精度依次升高。
14.进一步的，所述内部筛网或滤芯的过滤精度如下：
15.所述旋流除砂器采用过滤精度≤1000μm的旋流除砂器；
16.所述直通式除污器内部采用过滤精度≤300μm的筛网；
17.所述一次水处理装置内部采用过滤精度≤50μm的滤芯；
18.所述二次水处理装置内部采用过滤精度≤2μm的滤芯。
19.进一步的，所述直通式除污器为卧式直通在线反洗式除污器。
20.进一步的，所述旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置和二次水处理装置的底部均设有排污阀门。
21.进一步的，所述直通式除污器和一次水处理装置的进水口和出水口均各设有一个压力计，当某台所述直通式除污器或一次水处理装置上进水口和出水口的压差达到设定值，对应的直通式除污器或一次水处理装置打开排污阀门，进行自清洗，并通过排污阀门排出杂质。
22.进一步的，所述旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置和二次水处理装置的进水口和出水口位置设有配套法兰，所述法兰耐受压力均大于1.6mpa。
23.进一步的，所述系统中：
24.旋流除砂器的出水口经管道连接直通式除污器的进水口，直通式除污器的出水口经管道连接第一四通的第一接口；
25.第一四通的第二接口经管道连接第一一次水处理装置的进水口，所述管道上设有第四阀门；第一四通的第三接口经管道连接第二四通的第一接口，所述管道上设有第七阀门；第一四通的第四接口经管道连接第二一次水处理装置的进水口，所述管道上设有第五阀门；
26.第一一次水处理装置的出水口经管道连接第一三通的第一接口，所述管道上设有第九阀门；第二四通的第二接口经管道连接第一三通的第二接口，所述管道上设有第十阀门；第二四通的第四接口经管道连接第二三通的第二接口，所述管道上设有第十一阀门；第二一次水处理装置的出水口经管道连接第二三通的第一接口，所述管道上设有第十二阀门；
27.第一三通的第三接口经管道连接第一二次水处理装置的进水口，所述管道上设有第十三阀门；第二四通的第三接口经管道连接第三四通的第一接口，所述管道上设有第十六阀门；第二三通的第三接口经管道连接第二二次水处理装置的进水口，所述管道上设有第十四阀门；
28.第一二次水处理装置的出水口经管道连接第三四通的第二接口，所述管道上设有第十八阀门；第二二次水处理装置的出水口经管道连接第三四通的第四接口，所述管道上设有第十九阀门。
29.第二方面，本发明提供一种地热水回灌处理方法，基于上述的地热水回灌处理系统，系统正常运行时：打开第二阀门，打开第四阀门、第五阀门、第九阀门、第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十八阀门和第十九阀门，关闭剩余阀门。
30.进一步的，冲洗管道时：关闭所有阀门，打开第二阀门，打开第七阀门和第十六阀门。
31.进一步的，所述一次水处理装置和二次水处理装置均可单独采用，仅采用一次水
处理装置时：关闭所有阀门，打开第二阀门，打开第四阀门、第五阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门和第十六阀门；仅采用二次水处理装置时：关闭所有阀门，打开第二阀门，打开第七阀门、第十阀门、第十一阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十八阀门和第十九阀门。
32.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
33.第一、采用四通与三通将直通式除污器、一次水处理装置和二次水处理装置相连，且所述旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置和二次水处理装置的过滤精度依次升高，既具有密闭系统的特点，又可以通过多层过滤有效处理回灌地热水中的杂质，防止回灌堵塞和回灌衰减，大大提高地热水回灌量，保证回灌持续稳定进行，避免了地热水资源的浪费和地热水外排造成的环境污染，为保证地热水的顺利回灌，地热资源的可持续开发利用，研究地热水回灌处理系统具有重要的意义。
34.第二、通过开关对应阀门，可以实现地热水通过地热水处理系统的多种情况，包括不经过一次水处理装置和二次水处理装置；仅采用一次水处理装置；仅采用二次水处理装置；同时采用一次水处理装置和二次水处理装置，针对不同需求灵活处理。
附图说明
35.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
36.在附图中：
37.图1为本发明地热水回灌处理系统示意图。
38.图中包括：100-旋流除砂器；200-直通式除污器；300-第一一次水处理装置；400-第二一次水处理装置；500-第一二次水处理装置；600-第二二次水处理装置；1-第一阀门；2-第二阀门；3-第三阀门；4-第四阀门；5-第五阀门；6-第六阀门；7-第七阀门；8-第八阀门；9-第九阀门；10-第十阀门；11-第十一阀门；12-第十二阀门；13-第十三阀门；14-第十四阀门；15-第十五阀门；16-第十六阀门；17-第十七阀门；18-第十八阀门；19-第十九阀门；101-第一四通；102-第二四通；103-第三四通；201-第一三通；202-第二三通。
具体实施方式
39.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
41.地热水回灌系统由地热开采井、换热系统、地热水回灌处理系统、回灌井组成。地热水从开采井中抽出，经过换热系统、地热水回灌处理系统，注入到回灌井中，开采井、换热系统、回灌处理系统、回灌井构成了封闭的循环系统。
42.本发明为一种地热水回灌处理系统，包括旋流除砂器(100)、直通式除污器(200)、一次水处理装置和二次水处理装置。所述一次水处理装置包括两个相同的自动清洗过滤
器，二次水处理装置包括两个相同的处理器。
43.实施例1
44.本发明一种地热水回灌处理系统，包括：旋流除砂器100、直通式除污器200、两个一次水处理装置和两个二次水处理装置。
45.如图1所示，地热水从开采井中抽出，经过换热系统，到达旋流除砂器100的进水口；
46.旋流除砂器100的出水口经管道连接直通式除污器200的进水口，直通式除污器200的出水口经管道连接第一四通101的第一接口；
47.第一四通101的第二接口经管道连接第一一次水处理装置(300)的进水口，所述管道上设有第四阀门4；第一四通101的第三接口经管道连接第二四通102的第一接口，所述管道上设有第七阀门7；第一四通101的第四接口经管道连接第二一次水处理装置(400)的进水口，所述管道上设有第五阀门5；
48.第一一次水处理装置(300)的出水口经管道连接第一三通201的第一接口，所述管道上设有第九阀门9；第二四通102的第二接口经管道连接第一三通201的第二接口，所述管道上设有第十阀门10；第二四通102的第四接口经管道连接第二三通202的第二接口，所述管道上设有第十一阀门11；第二一次水处理装置(400)的出水口经管道连接第二三通202的第一接口，所述管道上设有第十二阀门12；
49.第一三通201的第三接口经管道连接第一二次水处理装置(500)的进水口，所述管道上设有第十三阀门(13)；第二四通102的第三接口经管道连接第三四通103的第一接口，所述管道上设有第十六阀门16；第二三通202的第三接口经管道连接第二二次水处理装置(600)的进水口，所述管道上设有第十四阀门14；
50.第一二次水处理装置(500)的出水口经管道连接第三四通103的第二接口，所述管道上设有第十八阀门18；第二二次水处理装置(600)的出水口经管道连接第三四通103的第四接口，所述管道上设有第十九阀门19；
51.第三四通103的第三接口用于连接回灌井。
52.优选的，第二阀门2、第三阀门3、第六阀门6和第八阀门8均为电动阀门；第一阀门1、第四阀门4、第五阀门5、第七阀门7、第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11、第十二阀门12、第十三阀门13、第十四阀门14、第十五阀门15、第十六阀门16、第十七阀门17、第十八阀门18和第十九阀门19均为手动阀门。第一阀门1、第三阀门3、第六阀门6、第八阀门8、第十五阀门15和第十七阀门17为排污阀门，第二阀门2为直通式除污器200的进水阀门，剩余阀门均为管道阀门。
53.在过滤等级上，所述的旋流除砂器100可以过滤1000μm以上的固体颗粒，直通式除污器200可以过滤300μm以上的固体颗粒，一次水处理装置可以过滤50μm以上的固体颗粒，二次水处理装置可以过滤2μm以上的固体颗粒。
54.所述直通式除污器200为卧式直通在线反洗式除污器。
55.所述直通式除污器200设计温度70℃，内部采用梯形筛网，所述梯形筛网的网格间隙≤300μm，过滤面积是直通式除污器200的进水口处管道横截面积的四倍或以上。
56.所述旋流除砂器100、直通式除污器200、一次水处理装置和二次水处理装置的进水口和出水口位置配套法兰耐受压力均大于1.6mpa。
57.所述一次水处理装置均采用不锈钢材质的自动清洗过滤器。
58.所述直通式除污器200、一次水处理装置和二次水处理装置中均设有一组压力计，每组压力计包括进水口压力计和出水口压力计，分别设于对应的直通式除污器200、一次水处理装置或二次水处理装置的进水口和出水口，当某组压力计显示的压差达到设定值，本实施例中所述设定值为0.05mpa，系统自动打开排污阀门，启动电动毛刷，刷洗滤芯上过滤的杂质，并将刷洗下的杂质排出，冲洗完成后电动毛刷停止工作，关闭排污阀门。
59.所述一次水处理装置的内置滤芯为不锈钢的楔形网滤芯，所述楔形网滤芯过滤精度50μm，所述楔形网滤芯可以多次重复使用，使用寿命大于1年。
60.所述二次水处理装置为不锈钢材质，内置滤芯为聚丙烯纤维熔喷滤芯，过滤精度2μm。
61.所述一次水处理装置有两个，互为备用，分别为第一一次水处理装置300和第二一次水处理装置400。所述二次水处理装置有两个，互为备用，分别为第一二次水处理装置500和第二二次水处理装置600。
62.所述每个一次水处理装置和二次水处理装置的处理水量均为80m3/h。一个地热水回灌处理系统处理回灌水量80m3/h，按一年运行120天计算，年回灌地热水量23.04万m3。
63.所述地热水回灌处理系统设有由三个四通、两个三通和若干管道及阀门组成的旁通管，在冲洗管道的时候，关闭所有阀门，打开第二阀门2，打开第七阀门7和第十六阀门16，地热水可以不经过一次水处理装置和二次水处理装置，直接通过地热水处理系统。
64.正常运行状态下，打开第二阀门(2)，打开第四阀门(4)、第五阀门(5)、第九阀门(9)、第十二阀门(12)、第十三阀门(13)、第十四阀门(14)、第十八阀门(18)和第十九阀门(19)，关闭剩余阀门。
65.在回灌水要求不严格的情况下，可以仅采用一次水处理装置，关闭所有阀门，打开第二阀门2，打开第四阀门4、第五阀门5、第九阀门9、第十阀门10、第十一阀门11、第十二阀门12和第十六阀门16，地热水经过一次水处理装置而不经过二次水处理装置通过地热水处理系统。
66.在回灌水水质较好的情况下，可以仅采用二次水处理装置，关闭所有阀门，打开第二阀门2，打开第七阀门7、第十阀门10、第十一阀门11、第十三阀门13、第十四阀门14、第十八阀门18和第十九阀门19，地热水不经过一次水处理装置而经过二次水处理装置通过地热水处理系统。
67.所述地热水回灌处理系统为密闭系统，各个设备密封严密，不允许空气进入该系统，以免与地热水发生化学反应。
68.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
69.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种地热水回灌处理系统，其特征在于，包括旋流除砂器(100)、直通式除污器(200)、一次水处理装置、二次水处理装置、三个四通和两个三通，其中：所述一次水处理装置包括第一一次水处理装置(300)和第二一次水处理装置(400)；所述二次水处理装置包括第一二次水处理装置(500)和第二二次水处理装置(600)；所述旋流除砂器(100)的出水口连接直通式除污器(200)的进水口；直通式除污器(200)的出水口连接第一四通(101)的第一接口；所述第一四通(101)的第二接口连接第一一次水处理装置(300)的进水口；第一四通(101)的第三接口连接第二四通(102)的第一接口；第一四通(101)的第四接口连接第二一次水处理装置(400)的进水口；第一一次水处理装置(300)的出水口连接第一三通(201)的第一接口；第二四通(102)的第二接口连接第一三通(201)的第二接口；第二四通(102)的第四接口连接第二三通(202)的第二接口；第二一次水处理装置(400)的出水口连接第二三通(202)的第一接口；第一三通(201)的第三接口连接第一二次水处理装置(500)的进水口；第二四通(102)的第三接口连接第三四通(103)的第一接口；第二三通(202)的第三接口连接第二二次水处理装置(600)的进水口；第一二次水处理装置(500)的出水口连接第三四通(103)的第二接口；第二二次水处理装置(600)的出水口连接第三四通(103)的第四接口；所述旋流除砂器(100)、直通式除污器(200)、一次水处理装置和二次水处理装置的过滤精度依次升高。2.根据权利要求1中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述内部筛网或滤芯的过滤精度如下：所述旋流除砂器(100)采用过滤精度≤1000μm的旋流除砂器；所述直通式除污器(200)内部采用过滤精度≤300μm的筛网；所述一次水处理装置内部采用过滤精度≤50μm的滤芯；所述二次水处理装置内部采用过滤精度≤2μm的滤芯。3.根据权利要求1中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述直通式除污器(200)为卧式直通在线反洗式除污器。4.根据权利要求1中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述旋流除砂器(100)、直通式除污器(200)、一次水处理装置和二次水处理装置的底部均设有排污阀门。5.根据权利要求4中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述直通式除污器(200)和一次水处理装置的进水口和出水口均各设有一个压力计，当某台所述直通式除污器(200)或一次水处理装置上进水口和出水口的压差达到设定值，对应的直通式除污器(200)或一次水处理装置打开排污阀门，进行自清洗，并通过排污阀门排出杂质。6.根据权利要求1中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述旋流除砂器(100)、直通式除污器(200)、一次水处理装置和二次水处理装置的进水口和出水口位置设有配套法兰，所述法兰耐受压力均大于1.6mpa。7.根据权利要求1中所述地热水回灌处理系统，其特征在于，所述系统中：旋流除砂器(100)的出水口经管道连接直通式除污器(200)的进水口，直通式除污器(200)的出水口经管道连接第一四通(101)的第一接口；
第一四通(101)的第二接口经管道连接第一一次水处理装置(300)的进水口，所述管道上设有第四阀门(4)；第一四通(101)的第三接口经管道连接第二四通(102)的第一接口，所述管道上设有第七阀门(7)；第一四通(101)的第四接口经管道连接第二一次水处理装置(400)的进水口，所述管道上设有第五阀门(5)；第一一次水处理装置(300)的出水口经管道连接第一三通(201)的第一接口，所述管道上设有第九阀门(9)；第二四通(102)的第二接口经管道连接第一三通(201)的第二接口，所述管道上设有第十阀门(10)；第二四通(102)的第四接口经管道连接第二三通(202)的第二接口，所述管道上设有第十一阀门(11)；第二一次水处理装置(400)的出水口经管道连接第二三通(202)的第一接口，所述管道上设有第十二阀门(12)；第一三通(201)的第三接口经管道连接第一二次水处理装置(500)的进水口，所述管道上设有第十三阀门(13)；第二四通(102)的第三接口经管道连接第三四通(103)的第一接口，所述管道上设有第十六阀门(16)；第二三通(202)的第三接口经管道连接第二二次水处理装置(600)的进水口，所述管道上设有第十四阀门(14)；第一二次水处理装置(500)的出水口经管道连接第三四通(103)的第二接口，所述管道上设有第十八阀门(18)；第二二次水处理装置(600)的出水口经管道连接第三四通(103)的第四接口，所述管道上设有第十九阀门(19)。8.一种地热水回灌处理方法，基于权利要求7中所述的地热水回灌处理系统，其特征在于，系统正常运行时：打开第二阀门(2)，打开第四阀门(4)、第五阀门(5)、第九阀门(9)、第十二阀门(12)、第十三阀门(13)、第十四阀门(14)、第十八阀门(18)和第十九阀门(19)，关闭剩余阀门。9.根据权利要求8中所述地热水回灌处理方法，其特征在于，冲洗管道时：关闭所有阀门，打开第二阀门(2)，打开第七阀门(7)和第十六阀门(16)。10.根据权利要求8中所述地热水回灌处理方法，其特征在于，所述一次水处理装置和二次水处理装置均可单独采用，仅采用一次水处理装置时：关闭所有阀门，打开第二阀门(2)，打开第四阀门(4)、第五阀门(5)、第九阀门(9)、第十阀门(10)、第十一阀门(11)、第十二阀门(12)和第十六阀门(16)；仅采用二次水处理装置时：关闭所有阀门，打开第二阀门(2)，打开第七阀门(7)、第十阀门(10)、第十一阀门(11)、第十三阀门(13)、第十四阀门(14)、第十八阀门(18)和第十九阀门(19)。

技术总结
本发明涉及地热资源开发利用领域，具体涉及一种地热水回灌处理系统，包括旋流除砂器、直通式除污器、一次水处理装置、二次水处理装置、三个四通和两个三通。通过多层过滤可以有效处理回灌地热水中的杂质，防止回灌堵塞和回灌衰减，大大提高地热水回灌量，保证回灌持续稳定进行，避免了地热水资源的浪费和地热水外排造成的环境污染，为保证地热水的顺利回灌，地热资源的可持续开发利用，研究地热水回灌处理系统具有重要的意义。理系统具有重要的意义。理系统具有重要的意义。


技术研发人员：尹玉龙 刘练波 荆铁亚 赵文韬 张健 周娟 朱明宇
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8