CN104478126B - 一种组合式除硬度装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组合式除硬度装置，包括依次连接的进水单元(1)、沉淀物生成反应单元(2)、过滤分离单元(3)、水质改善单元(4)和清水池(5)；所述进水单元(1)与沉淀物生成反应单元(2)下部连接；所述过滤分离单元(3)包括依次连接的初步分离单元(31)、石英砂过滤层(32)和卵石层(33)，初步分离单元(31)与沉淀物生成反应单元(2)连接，卵石层(33)和水质改善单元(4)连接。该装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、适用范围广，可较好地保障地下水中总硬度的去除效果及整体出水水质，具有较好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水处理设备领域，特别涉及一种组合式除硬度装置。
背景技术
水中硬度过高或过低都会影响我们人体健康，同时还会给日常生活带来不便。例如，用硬水洗涤时会和肥皂反应生产不溶性沉淀，除了影响洗涤效果外还会使衣物纤维发硬变脆易损坏，用硬水洗澡洗头时会涩发。现行《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定饮用水中总硬度含量应低于450mg/L(以CaCO3计)。
目前在饮用水处理领域比较成熟的硬度去除方法为利用沉淀法来去除水中的钙镁离子，而通常所用的氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等药剂所需沉淀反应时间长、反应进行不彻底、钙镁离子残留浓度高等问题，还会导致产品水的pH显著升高。针对上述问题需要针对地下水除硬度装置进行开发，以实现在较小除硬度药剂投加量条件下最大限度的去除水中致硬度离子。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种占地面积小、成本低、运行费用低、安全的地下水除硬度装置。
技术方案：本发明提供了一种组合式除硬度装置，包括依次连接的进水单元、沉淀物生成反应单元、过滤分离单元、水质改善单元和清水池；所述进水单元与沉淀物生成反应单元下部连接；所述过滤分离单元包括依次连接的初步分离单元、石英砂过滤层和卵石层，初步分离单元与沉淀物生成反应单元连接，卵石层和水质改善单元连接。
作为改进，所述沉淀物生成反应单元的底板倾斜设置；进水单元与底板上沿连接，且入水方向朝底板最低处设置；底板最低处设有气冲洗装置，所述气冲洗装置的顶部设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s；所述沉淀物生成反应单元的中部设有搅拌装置。
作为进一步改进，所述底板的倾角为20-60°。
作为另一种改进，所述沉淀物生成反应单元为长方体或正方体，其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；所述沉淀物生成反应单元内填充储存碳酸钙与混凝剂所形成的絮体，浓度介于1-20g/L。
作为另一种改进，所述初步分离单元为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100～130°，过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。
作为另一种改进，所述石英砂过滤层内填充0.9-1.35mm的均质滤料，其厚度为80-120cm；所述卵石层的厚度为20-40cm；石英砂过滤层和卵石层中，滤速为3-8m/h。
作为另一种改进，所述初步分离单元的进水口上方设有导流板；所述卵石层和水质改善单元之间设有滤头。
作为另一种改进，所述水质改善单元沿水流断面方向设置1层以上的直径介于2-5cm的砂滤棒，砂滤棒之间的间距为3-10cm。
作为另一种改进，所述水质改善单元和清水池之间设有反冲洗水泵；所述初步分离单元上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管；所述水质改善单元内设有气洗进气管。
作为另一种改进，所述进水单元上设有除硬度药剂和混凝剂投加口。
有益效果：本发明提供的地下水除硬度装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、适用范围广，可较好地保障地下水中硬度离子的去除效果及整体出水水质，具有较好的推广应用前景。
具体而言，本发明相对于现有技术具有以下突出的优势：
(1)本发明装置去除效果好、能耗低。一方面，本发明通过在沉淀反应析出反应器中高浓度碳酸钙的重复利用，将碳酸钙作为沉淀析出反应的核，从而促进沉淀物析出反应的速率和效率。而且可以根据原水水质的差异调节加药量来确保出水水质；另一方面，本发明通过沉淀物析出反应单元装置结构的改造(进水位置及流向、沉淀物析出反应单元底部的倾斜设置、中心横向搅拌桨的设置、圆弧形导流板的设置)最大限度的利用空气冲洗所产生的能量，促使水在沉淀物析出反应单元内定向循环流动，并实现已有碳酸钙颗粒与原水的充分混合，降低了装置的整体能耗水平。
(2)该装置的初步分离单元根据颗粒粒径所优选的截留孔径范围即可有效保障其对碳酸钙与混凝剂所形成絮体的截留效能，同时可保证其基本的过水能力；分离单元所设置的滤布或滤膜可设置成装卸型以利于及时的更换；通过空气曝气量的调整可达到及时地将粘附于初步过滤单元滤膜上的颗粒冲洗掉并重新回到沉淀物析出反应单元中，延长其使用时间，同时促使系统内水流的循环流动；
(3)该装置的初步分离单元中创新性地将滤膜倾斜设置，从而即避免了水平设置时水流方向与截留物质滑落方向截然相反，容易出现滤膜堵塞，过膜压力急剧增加的缺陷，又可充分滤膜下部的脉冲曝气装置将截留物质冲洗回主体溶液，还可以对沉淀物析出反应单元中的水流方向起到引导的作用，从而确保了整个装置的顺利运行。
(4)该装置的石英砂过滤层的设置根据初步过滤单元出水中的颗粒物的性质设置，既可以利用石英砂的扰动进一步促进沉淀析出反应，并可将析出物有效截留在滤层内；同时，针对滤料层的反冲洗装置的设置巧妙地利用所设置电磁阀的开闭来实现滤层内截留碳酸钙重新回流至沉淀物析出主体单元中，又可利用反冲洗后段较清洁的水、气来实现分离单元中滤膜的冲洗。
(5)该装置在过滤单元之下设置的水质改善单元充分利用了水中少量碳酸钙易于在物质表面附着的特性，在前述单元工艺处理的基础上进一步降低总硬度数值，并可利用砂滤棒(41)存在的孔隙来达到对微量有机物的部分吸附去除。
附图说明
图1为本发明组合式除硬度装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明组合式除硬度装置做出进一步说明。
组合式除硬度装置，见图1，包括依次连接的进水单元1、沉淀物生成反应单元2、过滤分离单元3、水质改善单元4和清水池5；
进水单元1上设有除硬度药剂和混凝剂投加口。
沉淀物生成反应单元2为长方体或正方体，其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；沉淀物生成反应单元2内填充储存碳酸钙与混凝剂所形成的絮体，浓度介于1-20g/L。沉淀物生成反应单元2的底板21倾斜设置，倾角为20-60°；进水单元1与底板21上沿连接，且入水方向朝底板21最低处设置；底板21最低处设有气冲洗装置22，气冲洗装置22的顶部设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s；沉淀物生成反应单元2的中部设有搅拌装置23。沉淀物生成反应单元2侧壁设有废料排出口24；沉淀物生成反应单元2顶部设有出气孔25。
过滤分离单元3包括依次连接的初步分离单元31、石英砂过滤层32和卵石层33，初步分离单元31与沉淀物生成反应单元2连接，卵石层33和水质改善单元4连接。初步分离单元31为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100～130°，过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。石英砂过滤层32内填充0.9-1.35mm的均质滤料，其厚度为80-120cm；卵石层33的厚度为20-40cm；石英砂过滤32和卵石层33中，滤速为3-8m/h。初步分离单元31的进水口上方设有导流板35；卵石层33和水质改善单元4之间设有滤头36。
水质改善单元4沿水流断面方向设置1层以上的直径介于2-5cm的砂滤棒41，砂滤棒41之间的间距为3-10cm。水质改善单元4和清水池5之间设有反冲洗水泵6；初步分离单元31上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管34；水质改善单元4内设有气洗进气管7。
该装置在使用时，主要包括以下步骤：
(1)将除硬度药剂和待处理水通过进水单元1混合后进入沉淀物生成反应单2，在沉淀物生成反应单2内混凝后，经过滤分离单元3分离后，具体地，依次经过初步分离单元31过滤、石英砂过滤层32过滤和卵石层33过滤，再进入水质改善单元4中砂滤棒过滤，通过清水池5流出。
(2)反冲洗时，开启反冲洗水泵6，清水反向经卵石层33、石英砂过滤层32、初步分离单元31后，从反冲洗排水管34排出。
为验证本地下水除硬度装置的效能，在山东省邹城市某水厂进行了相关的效能验证。试验期间原水的水质情况如表1所示。
表1原水水质参数检测结果
通过采用不同的参数设置，验证水处理效果，该装置运行参数见表2。
表2运行参数
检测处理后水质，结果见3。
表3处理出水水质参数检测结果
Claims (10)
1.一种组合式除硬度装置，其特征在于：包括依次连接的进水单元(1)、沉淀物生成反应单元(2)、过滤分离单元(3)、水质改善单元(4)和清水池(5)；所述进水单元(1)与沉淀物生成反应单元(2)下部连接；所述过滤分离单元(3)包括依次连接的初步分离单元(31)、石英砂过滤层(32)和卵石层(33)，初步分离单元(31)与沉淀物生成反应单元(2)连接，卵石层(33)和水质改善单元(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述沉淀物生成反应单元(2)的底板(21)倾斜设置；进水单元(1)与底板(21)上沿连接，且入水方向朝底板(21)最低处设置；底板(21)最低处设有气冲洗装置(22)，所述气冲洗装置(22)的顶部设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s；所述沉淀物生成反应单元(2)的中部设有搅拌装置(23)。
3.根据权利要求2所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述底板(21)的倾角为20-60°。
4.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述沉淀物生成反应单元(2)为长方体或正方体，其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；所述沉淀物生成反应单元(2)内储存碳酸钙与混凝剂所形成的絮体，浓度介于1-20g/L。
5.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述初步分离单元(31)为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100～130°，过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。
6.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述石英砂过滤层(32)内填充0.9-1.35mm的均质滤料，其厚度为80-120cm；所述卵石层(33)的厚度为20-40cm；石英砂过滤层(32)和卵石层(33)中，滤速为3-8m/h。
7.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述初步分离单元(31)的进水口上方设有导流板(35)；所述卵石层(33)和水质改善单元(4)之间设有滤头(36)。
8.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述水质改善单元(4)沿水流断面方向设置1层以上的直径介于2-5cm的砂滤棒(41)，砂滤棒(41)之间的间距为3-10cm。
9.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述水质改善单元(4)和清水池(5)之间设有反冲洗水泵(6)；所述初步分离单元(31)上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管(34)；所述水质改善单元(4)内设有气洗进气管(7)。
10.根据权利要求1所述的一种组合式除硬度装置，其特征在于：所述进水单元(1)上设有除硬度药剂和混凝剂投加口。
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