CN108609750A - 一种新型除硬诱晶沉淀池及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型除硬诱晶沉淀池及工艺，所述沉淀池包括若干个诱晶单元及配套系统；所述诱晶单元包括诱晶分离区和诱晶接触沉淀区，诱晶接触沉淀区为设有向上60°坡度的锥体结构，在诱晶接触沉淀区下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区，排沙管设于诱晶接触沉淀区体外、通过阀门控制结晶产物排放，在诱晶分离区上部设有出水管；进水管与诱晶接触沉淀区底部连接，加药系统的加药管与诱晶接触区连接。原水由进水管从诱晶单元底部进入，经过充分反应上层清液经出水管流出，沉淀由排砂管上的阀门排出。本发明相比传统药剂法，具有更高水力负荷，且工艺系统结构紧凑，占地面积要大大减少，节省了安装、占地、操作以及人力维护的费用。

Description

一种新型除硬诱晶沉淀池及工艺
技术领域
本发明涉及一种新型除硬诱晶沉淀池及工艺，属于给水处理技术领域。
背景技术
我国地下水中的高硬度问题不容忽视，我国北方大部分地区和南方石灰岩地区，地下水硬度普遍较高，硬度较大的饮用水存在的煮沸后口感差、生成水垢、降低洗涤效果等问题一直受到民众诟病和抱怨。硬度在水处理及用水过程中会产生诸如结垢等问题，严重影响生活及工业生产。因此，去除水中的硬度离子是解决结垢、改善水处理效果、净化水质的必要途径。
国内外地下水硬度去除技术主要有基于溶度积原理的药剂软化法和基于离子交换原理的离子交换软化法及结晶软化法等。然而，每种处理技术都存在其局限性。其中离子交换方法装置复杂，成本较高。目前在饮用水处理领域比较成熟的硬度去除方法为利用化学沉淀法来去除水中的钙镁离子，传统水厂的化学沉淀工艺存在工艺过程复杂，占地面积大，成本较高，污泥量大且脱水困难等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种高效、低耗的新型除硬诱晶沉淀池及工艺。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种新型除硬诱晶沉淀池，包括若干个诱晶单元及配套系统，诱晶单元数量根据水厂处理规模确定；所述诱晶单元包括诱晶分离区和诱晶接触沉淀区，所述诱晶接触沉淀区为设有向上60°坡度的锥体结构，在诱晶接触沉淀区下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区，排沙管设于诱晶接触沉淀区体外、通过阀门控制结晶产物排放，在诱晶分离区上部设有出水管；进水管与诱晶接触沉淀区底部连接，加药系统的加药管与诱晶接触区连接。
所述石英砂层晶核的粒径为0.1～0.2mm，装填量为10-20％诱晶单元体积。
所述进水管及加药管的连接管路上均设有阀门，每个单独的诱晶单元单独配水。
所述诱晶单元后续或与絮凝过滤单元连接。
本发明还提供了一种新型除硬诱晶沉淀工艺，包括如下步骤：
1)原水由进水管从诱晶单元底部进入，同时经由加药管随原水投加除硬药剂，水流依次经过诱晶池接触沉淀区和诱晶分离区，在水力作用下充分反应；
2)反应后的水在诱晶单元中经过一定的水力停留时间后，经过充分的反应，沉淀得到充分地结晶沉淀到装置下部，上层清液经过出水管流出，或者到达絮凝过滤池；
3)打开排砂管上的阀门排渣。
所述步骤1)中加药管所加药剂为氢氧化钠或氢氧化钙，并复配一定量的混凝剂，根据水质调整投加量范围复配比例，投加量为90～120mg/L。
所述步骤1)中，进入反应池诱晶分离区的水流上升流速为8～9m/h。
所述步骤2)中，所述诱晶接触沉淀区水力停留时间为15-25分钟。
所述诱晶沉淀池内的石英砂晶核的更换周期为40d。
有益效果：本发明相比传统药剂法，具有更高的水力负荷，并且本发明工艺系统结构紧凑，占地面积要大大减少，节省了安装、占地、操作以及人力维护的费用。
附图说明
图1为本发明反应装置的结构示意图；
图2为本发明诱晶单元的平面布置图。
图中：1诱晶单元、2进水管、3加药管、4诱晶分离区、5接触沉淀区、6诱晶接触区、7排砂管、8出水管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
本发明涉及到技术原理有多效复合诱晶/外加诱晶核、铁盐水解产物、碳酸钙自成核和高效分离。投加的除硬药剂药剂在水流的作用下，与水中的钙镁离子充分混合反应，形成的碳酸钙和氢氧化镁沉淀附着在晶核上，晶核在此过程中不断增大，在竖直方向受到重力和向上的水流冲击力和浮力，当晶核生长到一定尺寸最终沉积在诱晶池的底部，经过排砂管排放。
图2所示为诱晶单元平面布置图。
本发明提供了一种新型除硬诱晶沉淀池，包括若干诱晶单元及配套系统，诱晶单元数量根据水厂处理规模确定，单个诱晶单元的处理规模一般为500-30000m3/d。
图1所示为本发明反应装置的结构图。
所述诱晶单元1包括诱晶分离区4和诱晶接触沉淀区5。
为保证结晶流化状态和底层定时排砂，所述诱晶接触沉淀区5为设有向上60°坡度的锥体结构；在诱晶接触沉淀区5下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区6。
排砂管7设于诱晶接触沉淀区5体外、通过阀门控制结晶产物排放。
在诱晶分离区4上部设有出水管8。
进水管2与诱晶接触沉淀区5底部连接。
加药系统的加药管3与诱晶接触区6连接。
所述石英砂层晶核的粒径为0.1～0.2mm，装填量为10-20％诱晶单元体积，保证结晶效果。
所述进水管2及加药管3的连接管路上均设有阀门，每个单独的诱晶单元1可单独配水。
为了保证出水均匀，采用穿孔管出水。
所述诱晶单元1后续还可与絮凝过滤单元连接，实现水质的进一步净化。
本发明还提供了一种除硬诱晶沉淀工艺，包括如下步骤：
1)原水由进水管2从诱晶单元1底部进入，同时经由加药管3随原水投加除硬药剂，水流依次经过诱晶池接触沉淀5和诱晶分离区4，在水力作用下充分反应；
2)反应后的水在诱晶单元1中经过一定的水力停留时间后，经过充分的反应，沉淀得到充分地结晶沉淀到装置下部，上层清液经过出水管8流出，或者到达絮凝过滤池；
3)打开排砂管7上的阀门排渣。
所述步骤1)中加药管3所加药剂优选为氢氧化钠加混凝剂，并复配一定量的混凝剂，根据水质调整投加量范围和复配比例，投加量90～120mg/L。
所述步骤1)中，进入反应池诱晶分离区4的水流上升流速为8～9m/h，保证结晶效果。
所述步骤2)中，所述诱晶接触沉淀区5的水力停留时间为15-25分钟。
所述诱晶沉淀池内的石英砂晶核的更换周期为40d。
本发明技术方案与传统除硬装置的创新之处在于：
1)诱导结晶软化技术将诱晶软化、固液分离、脱水等有机的结合在一起，在操作方便、能有效控制流速、实现高效软化的情况下形成稳定的结晶体颗粒。本发明在承袭了化学沉淀工艺反应快、去除效率高等优势的基础上，增加了石英砂晶核，使加药后的原水与石英砂进行直接接触，实现了附着结晶，从而形成了稳定的结晶体颗粒，显著增强了除硬效率；
2)传统的化学沉淀工艺分为四个步骤：加药、反应、固液分离和脱水。其工艺流程较为复杂，不便于操作。本发明将这四个步骤进行了有机的结合，沉淀物无需脱水，使其实现协同运行，简化了工艺过程，运行稳定，维护简单；
3)与传统的沉淀工艺相比，本发明具有更高的水力负荷。并且本发明工艺系统结构紧凑，占地面积较传统沉淀池要大大减少，显著地节省了安装、占地、操作以及人力维护的费用；
4)本发明工艺产生的结晶产物为一种具有一定粒度和强度的碳酸钙、氢氧化镁颗粒，粒径一般＞1.0mm，沉淀物无需经过复杂的污泥脱水步骤；
5)在本发明中，原水、药剂以及石英砂晶核得到了充分的接触，通过结晶作用能够得到纯度相对较高的CaCO3结晶产物，产物可回收作为家禽饲料添加剂或矿渣水泥的原料，减少了产物污染以及处理费用，并实现了资源可持续利用。
本发明对传统的化学沉淀工艺进行改良开发，以实现一种运行方便、占地面积小、成本低、安全的新型地下水除硬度工艺。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims (9)

1.一种新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：包括若干个诱晶单元(1)及配套系统，诱晶单元(1)的数量根据水厂处理规模确定；所述诱晶单元(1)包括诱晶分离区(4)和诱晶接触沉淀区(5)，所述诱晶接触沉淀区(5)为设有向上60°坡度的锥体结构，在诱晶接触沉淀区(5)下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区(6)，排沙管(7)设于诱晶接触沉淀区(5)体外、通过阀门控制结晶产物排放，在诱晶分离区(4)上部设有出水管(8)；进水管(2)与诱晶接触沉淀区(5)底部连接，加药系统的加药管(3)与诱晶接触区(6)连接。
2.根据权利要求1所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述石英砂层晶核的粒径为0.1～0.2mm，装填量为10-20％诱晶单元体积。
3.根据权利要求1所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述进水管(2)及加药管(3)的连接管路上均设有阀门，每个单独的诱晶单元(1)单独配水。
4.根据权利要求1、2或3所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述诱晶单元(1)后续或与絮凝过滤单元连接。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的新型除硬诱晶沉淀池的沉淀工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)原水由进水管(2)从诱晶单元(1)底部进入，同时经由加药管(3)随原水投加除硬药剂，水流依次经过诱晶池接触沉淀区(5)和诱晶分离区(4)，在水力作用下充分反应；
2)反应后的水在诱晶单元(1)中经过一定的水力停留时间后，经过充分的反应，沉淀得到充分地结晶沉淀到装置下部，上层清液经过出水管(8)流出，或者到达絮凝过滤池；
3)打开排砂管(7)上的阀门排渣。
6.根据权利要求5所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述步骤1)中加药管(3)所加药剂为氢氧化钠或氢氧化钙，并复配一定量的混凝剂，根据水质调整投加量范围和复配比例，投加量为90～120mg/L。
7.根据权利要求5所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述步骤1)中，进入反应池诱晶分离区(4)的水流上升流速为8～9m/h。
8.根据权利要求5所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述步骤2)中，所述诱晶接触沉淀区(5)的水力停留时间为15-25分钟。
9.根据权利要求5-8任一项所述的新型除硬诱晶沉淀池，其特征在于：所述诱晶沉淀池内的石英砂晶核的更换周期为40d。
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