CN107459168A - 一种化学除硬反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化学除硬反应系统，包括反应系统和结晶控制系统；所述结晶控制系统包括旋流器和静态混合器；所述旋流器的进水口与所述反应系统的出水口连接；所述旋流器的第一出水口与所述静态混合器的进水口连接；所述旋流器的第二出水口与出水口管路连接；所述静态混合器的进水口还与除硬碱剂管路连接，所述静态混合器的出水口与所述反应系统的进水口连接。在本发明中，能够对晶种含量、过饱和度和反应时间等因素进行动力学控制，结合热力学控制从而使本发明实现了除硬反应热力学和动力学的联合控制，使得生成的钙镁晶体粒径大数量少，优化了晶浆的过滤沉淀性能。
Description
技术领域
本发明属于水处理设备技术领域，具体涉及一种对结晶过程进行动力学和热力学联合控制的化学除硬反应器。
背景技术
化学除硬，就是向水中加入石灰、氢氧化钠、碳酸钠等碱剂，与水中的钙镁离子反应，生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，从而使水中的钙镁离子以固相形式分离出来。
化学除硬是使用反渗透对污水进行回收之前的必须处理手段，只有把硬度去除，才可以防止结垢。
目前应用于化学除硬的反应器，主要就是机械澄清池和高密混凝池。但不管是哪一种设备，都只是关注与除硬反应的热力学过程，即加药剂量和反应终点，而没有关注于除硬反应的动力学过程，即生成的碳酸钙和氢氧化镁晶体的晶型、体积和数量。如果只是控制反应平衡，那么生成的钙镁晶体就会数量多，体积小，大多数以胶体状态存在。这样的胶体晶浆难以过滤分离。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种化学除硬反应系统，该技术方案能在兼顾除硬反应热力学平衡的同时，控制除硬反应的动力学过程，在过饱和度、晶种含量、反应时间、反应温度等方面进行控制，使生成的钙镁晶体颗粒大且饱满，具有更好的过滤沉降性能。
本发明的技术方案如下：
一种化学除硬反应系统，包括反应系统；还包括结晶控制系统；
所述结晶控制系统包括旋流器和静态混合器；所述旋流器的进水口与所述反应系统的出水口连接；所述旋流器的第一出水口与所述静态混合器的进水口连接；所述旋流器的第二出水口与出水口管路连接；所述静态混合器的进水口还与除硬碱剂管路连接，所述静态混合器的出水口与所述反应系统的进水口连接。
进一步地，上述的化学除硬反应系统，所述反应系统包括第一反应器和第二反应器；所述第一反应器的进水口与污水管路连接，出水口与所述第二反应器的进水口连接；所述第二反应器的出水口与所述旋流器的进水口连接；所述静态混合器的出水口与所述第一反应器的进水口连接。
进一步地，上述的化学除硬反应系统，所述反应系统的出水口与所述旋流器的进水口之间的管路上设置有出料泵。
进一步地，上述的化学除硬反应系统，所述静态混合器的进水口与所述旋流器的第一出水口之间的管路上设置有第一调节阀和第一流量计；所述旋流器的第二出水口处的管路上设置有第二调节阀和第二流量计。
进一步地，上述的化学除硬反应系统，所述静态混合器的进水口设置有三通，所述三通的三个端口分别连接所述静态混合器的进水口、所述旋流器的第一出水口和除硬碱剂管路。
本发明的有益效果如下：
1、本发明除硬反应系统中，除硬碱剂(石灰、纯碱或烧碱)的加药量，属于热力学控制，通过加药量的调节，控制反应终点，达到实现定量去除水中硬度的目的；
2、本发明通过在结晶控制系统中，通过旋流器第一出水口(顶流出水口)和(底流出水口)的配合，实现了晶种含量的控制，同时通过旋流器第一出水口流量及静态混合器中加注的碱液的比例配合，实现了除硬反应的过饱和度控制；
3、反应系统包括第一反应器和第二反应器，与进水流量(污水进量)和回流量(静态混合器的出水量)一起，实现了反应时间的控制。
附图说明
图1为一种化学除硬反应系统的结构示意图。
上述附图中，1、第一反应器；2、第二反应器；3、旋流器；4、静态混合器；5、出料泵；6、第一调节阀；7、第一流量计；8、第二调节阀；9、第二流量计；10、除硬碱剂管路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本本进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种化学除硬反应系统，包括反应系统和结晶控制系统；所述结晶控制系统包括旋流器3和静态混合器4；所述旋流器3的进水口与所述反应系统的出水口连接；所述旋流器3的第一出水口与所述静态混合器4的进水口连接；所述旋流器3的第二出水口与出水口管路连接；所述静态混合器4的进水口还与除硬碱剂管路4连接，所述静态混合器4的出水口与所述反应系统的进水口连接。
所述反应系统包括第一反应器1和第二反应器2；所述第一反应器1的进水口与污水管路连接，出水口与所述第二反应器2的进水口连接；所述第二反应器2的出水口与所述旋流器3的进水口连接；所述静态混合器4的出水口与所述第一反应器1的进水口连接。
所述第一反应器1是上开口形式的全混合式容器，具体为一个方形空腔罐体，所述方形空腔罐体上面有搅拌装置，具体安装于轴心位置，第一反应器1的进水口设置为进水管和回流管。其中搅拌装置位于方形空腔罐体的上部中心位置，进水管位于方形空腔罐体的一侧，用于引进污水管路的污水，回流管用于引进来自静态混合器4的回流液。第一反应器1的出水管(出水口)设置于底部，通过法兰和管路连接第二反应器2，液体从第一反应器1底部排出，从第二反应器2上部自流进入。
第二反应器2是也是全混合式容器，具体为一个方形空腔罐体，所述方形空腔罐体上面有搅拌装置，进水管(进水口)和出水管(出水口)。其中搅拌装置位于方形空腔罐体的上部中心位置，进水管位于方形空腔罐体的一侧，位于罐体侧壁上部。第二反应器2的底部设出水管，反应完成之后的出水从第二反应器2底部排出。
所述反应系统的出水口与所述旋流器3的进水口之间的管路上设置有出料泵5，出料泵5为离心式水泵，具体设置在第二反应器2的出水管上。出料泵5的进水口连接第二反应器2的底部，出水口经出水口阀门连接旋流器3。
进一步地，上述的化学除硬反应系统，所述静态混合器4的进水口与所述旋流器3的第一出水口之间的管路上设置有第一调节阀6和第一流量计7；所述旋流器3的第二出水口处的管路上设置有第二调节阀8和第二流量计9。顶流出水口(第一出水口)经第一调节阀6和第一流量计7与静态混合器4相连。底流出水口(第二出水口)经第二调节阀8和第二流量计9后，输送到系统外部。
所述静态混合器4的进水口设置有三通，所述三通的三个端口分别连接所述静态混合器4的进水口、所述旋流器3的第一出水口和除硬碱剂管路4。如此，静态混合器4的进液是旋流器3顶流出水和除硬碱液的混合液。除硬碱剂管路4中的除硬碱液可以是石灰、烧碱或者纯碱的一种或几种。静态混合器4的出水口，经法兰与管路连接于第一反应器1的回流口。所述静态混合器4的进水口设置有三通，所述三通的三个端口分别连接所述静态混合器4的进水口、所述旋流器3的第一出水口和除硬碱剂管路4。
本实施例中，第一流量计7和第二流量计9为转子流量计。
在结晶控制系统中，旋流器3起到粒径分选的作用，大粒径的钙镁晶体在底流中富集，排出系统之外。小粒径的钙镁晶体在顶流中富集，与加入的碱液在静态混合器4中混合。旋流器3顶流阀门(第一调节阀6)和底流阀门(第二调节阀8)，通过阀位配合，可以控制顶流和底流流量比例。顶流流量大，可以带回更多的钙镁小晶体，从而控制晶种数量。同时，顶流流量大，在静态混合器4中，可以更大程度的稀释碱液，从而控制除硬反应的过饱和度。反之亦然。
在本实施例中，晶种含量、过饱和度和反应时间等因素的控制，属于动力学控制，结合热力学控制从而使本发明实现了除硬反应热力学和动力学的联合控制，使得生成的钙镁晶体粒径大数量少，优化了晶浆的过滤沉淀性能。
本发明的实施过程如下：
污水首先进入第一反应器1，在第一反应器1中与静态混合器4的出液在搅拌的作用下混合。此时发生化学反应，生成碳酸钙和氢氧化镁固体。因为在静态混合器4中，除硬碱液被回流污水稀释，因此在第一反应器1中，除硬反应发生的过饱和度被大大降低，因此有利于控制反应进程。
第二反应器2用于反应过程的时间控制，达到反应平衡所需要的反应时间。
出料泵5为反应完成之后的晶浆进入旋流器3提供了动力。
在旋流器3中，顶流出水口阀(第一调节阀6)和底流出水口阀(第二调节阀8)的联合调节，可以控制晶种返回的数量和切割粒径。
在静态混合器4中，加入的除硬碱液的量，可以控制预计的反应平衡。
因此，经过如上的系统控制，实现了对除硬反应的热力学和动力学的联合控制，生成的晶浆具有更好的过滤沉降性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种化学除硬反应系统，包括反应系统；其特征在于：还包括结晶控制系统；
所述结晶控制系统包括旋流器(3)和静态混合器(4)；所述旋流器(3)的进水口与所述反应系统的出水口连接；所述旋流器(3)的第一出水口与所述静态混合器(4)的进水口连接；所述旋流器(3)的第二出水口与出水口管路连接；所述静态混合器(4)的进水口还与除硬碱剂管路(10)连接，所述静态混合器(4)的出水口与所述反应系统的进水口连接。
2.如权利要求1所述的化学除硬反应系统，其特征在于：所述反应系统包括第一反应器(1)和第二反应器(2)；所述第一反应器(1)的进水口与污水管路连接，出水口与所述第二反应器(2)的进水口连接；所述第二反应器(2)的出水口与所述旋流器(3)的进水口连接；所述静态混合器(4)的出水口与所述第一反应器(1)的进水口连接。
3.如权利要求1所述的化学除硬反应系统，其特征在于：所述反应系统的出水口与所述旋流器(3)的进水口之间的管路上设置有出料泵(5)。
4.如权利要求1所述的化学除硬反应系统，其特征在于：所述静态混合器(4)的进水口与所述旋流器(3)的第一出水口之间的管路上设置有第一调节阀(6)和第一流量计(7)；所述旋流器(3)的第二出水口处的管路上设置有第二调节阀(8)和第二流量计(9)。
5.如权利要求1-4任一所述的化学除硬反应系统，其特征在于：所述静态混合器(4)的进水口设置有三通，所述三通的三个端口分别连接所述静态混合器(4)的进水口、所述旋流器(3)的第一出水口和除硬碱剂管路(10)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Zhaohui Inventor after: Li Qing Inventor after: Wu Chen Inventor after: Sun Zhiyong Inventor after: Liu Yang Inventor after: Deng Jian Inventor after: Yi Ming Inventor after: Bao Xiaoniu Inventor before: Li Zhaohui Inventor before: Li Qing Inventor before: Wu Chen Inventor before: Sun Zhiyong Inventor before: Liu Yang |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100025 6th Floor, West Wing Building, Sihui Building, 1008-B Huihe South Street, Sihui East, Chaoyang District, Beijing Applicant after: Beijing Beikong Industrial Environmental Technology Co.,Ltd. Address before: 100025 6th Floor, West Wing Building, Sihui Building, 1008-B Huihe South Street, Sihui East, Chaoyang District, Beijing Applicant before: BEIJING BEIHUA ZHONGQING ENVIRONMENTAL ENGINEERING TECHNOLOGY CO.,LTD. |