CN110240332B - 一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 - Google Patents
一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110240332B CN110240332B CN201910463223.4A CN201910463223A CN110240332B CN 110240332 B CN110240332 B CN 110240332B CN 201910463223 A CN201910463223 A CN 201910463223A CN 110240332 B CN110240332 B CN 110240332B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- aeration
- pipe
- filtering
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 147
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 title claims description 18
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 title claims description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 33
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims abstract description 20
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 73
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 34
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 7
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 4
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 4
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 235000021186 dishes Nutrition 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000012492 regenerant Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 206010061428 decreased appetite Diseases 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009982 effect on human Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000007160 gastrointestinal dysfunction Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/20—Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
- C02F5/02—Softening water by precipitation of the hardness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F7/00—Aeration of stretches of water
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
本发明提供了一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理方法及装置，该方法将待处理的地下水与碱混合得到溶有CaCO3和Mg(OH)2不溶性颗粒的水，将溶有CaCO3和Mg(OH)2不溶性颗粒的水进行过滤，过滤后得到的过滤水加入酸后产生CO2气体，溶有CO2的水进行曝气，CO2随微小空气泡逸入到大气中将CO2气体去除，从而降低地下水的硬度，同时也可以避免水垢的产生。本发明的方法针对硬度高、碱度高的特性，向待处理水中加入碱，水相继会产生CaCO3和Mg(OH)2的不溶性颗粒，在进入过滤阶段后，不溶性可颗粒被截留下来，后续向滤后水中加入一定的H+(盐酸)降低剩余水中碱度，经测定处理出水煮沸后无水垢产生，且PH维持在7左右。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及地下水处理，具体涉及一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理方法及装置。
背景技术
地下水是我国居民重要和优质的饮用水水源。相比于地表水，地下水具有悬浮杂质少，有机物和细菌少，水处理相对容易，并且不易受到外界环境的影响和污染，在中小城市、镇和农村普遍采用地下水水源。
地下水普遍存在硬度和暂时硬度(水垢)高的问题。水垢是在烧开水过程中由暂时硬度形成的，即碳酸盐硬度，是总硬度的一部分，相当于与水中重碳酸盐和少量碳酸盐结合的钙、镁所形成的硬度，当水煮沸时，钙、镁的重碳酸盐分解生成沉淀从而降低水的硬度，可以用煮沸的方法来去除部分硬度。如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在，即为永久硬度。
水垢多导致饮用开水感官性差，对居民生活和身体健康存在潜在影响。尽管我国《生活饮用水卫生标准》中规定水的总硬度不得超过450mg/L，但对暂时硬度没有限制规定。对暂时硬度较高的地下水供水系统，由于地下水中大量存在的HCO3 -离子，烧开后在水中出现大量沉淀和漂浮物，导致浊度升高，部分水浊度超过5NTU，这与我国饮用水关于浊度和不得有可见物规定矛盾。我国《生活饮用水卫生标准》是在参考WHO和西方发达国家相关标准而制定的，其制定依据是饮用生水，而与我国居民常以烧开水饮用差异较大，前者主要饮用溶解的钙、镁离子，我国居民饮用的是部分离子转化为碳酸钙，长期饮用高碳酸钙水对正常人影响不明。偶尔饮用硬水，则会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水洗衣，肥皂起沫少，造成浪费；用硬水煮饭做菜，不易煮熟；用硬水洗头，会使头发黏结、发脆等；
目前处理高硬度水的技术主要有药剂软化法、离子交换法和膜软化法。经药剂软化处理后的水还有残余硬度，仍然会形成结垢问题，此外产生大量的泥渣。离子交换软化法工艺设备复杂，需要消耗大量的酸或盐做再生剂，成本相对较高。膜软化法运行过程中动力消耗较大，制水成本较高。离子交换法和膜软化法都需要较为繁琐的预处理过程，以减轻主体工艺中树脂或膜材料受到的污染。
针对总硬度高于400mg/L、碱度超过250mg/L的地下水，烧水水垢多，长期饮用对人体会产生不良影响。采取石灰软化法工艺时所使用的石灰纯度低(一般为85％-92％)，石灰微溶于水，需要以乳液形式加入，这样导致投药量增加，且杂质会沉淀进入排泥系统导致排泥量增加，且处理后的水还有残余硬度，仍然会形成结垢问题；膜软化法运行过程中动力消耗较大，制水成本较高；传统离子交换软化法工艺设备复杂，需要消耗大量的酸或盐做再生剂，成本相对较高，且离子交换系统在运行过程中，经常需要对离子交换树脂进行反洗和再生，来恢复树脂的吸附能力，因此需要用大量的盐和软化水，反洗水中由于含有高浓度的盐，无法利用而随意排放，会造成很大的二次浪费，也会带来水体污染的问题；酸碱平衡曝气法虽能很好地去除水垢，但难以解决总硬度超标。且仅仅基于酸碱平衡曝气法所设计的处理工艺或设备从根本上无法解决该类水质问题，通过加药结合机械搅拌与曝气只能处理水源中的暂时硬度问题，无法将该类水源的总硬度降低。
发明内容
针对上述现有技术的不足与缺陷，本发明的目的在于公开一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理方法及装置，解决现有技术中地下水硬度和碱度高、地下水结垢严重的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：该方法将待处理的地下水与碱混合得到含有不溶性颗粒的水，将含有不溶性颗粒的水进行过滤，过滤后得到的过滤水加入酸后产生气体，对溶有气体的水进行曝气，从而降低地下水的硬度，同时也可以避免水垢的产生。
本发明还具有如下技术特征：
所述的待处理的地下水的水质特征范围为：以CaCO3计，总硬度为400～550mg/L，总碱度为250～350mg/L。
所述的不溶性颗粒为CaCO3和Mg(OH)2，所述的气体为CO2。
所述的碱为氢氧化钠，每升待处理的地下水中加入碱的量用Sv1表示，所述的酸为盐酸，每升待处理的地下水中加入盐酸的量用Sv2表示；
Sv1＝(A-B)×10
Sv2＝23.33×D×E
Sv1和Sv2的单位为μmol/L；
其中A表示待处理的地下水的原始硬度，B表示待处理水的目标硬度；
其中C表示待处理的地下水的原始碱度，D表示过滤后的剩余碱度；
E表示盐酸的浓度；
采用曝气法将水中的CO2气体吹脱时的气水比为B/10，其中B表示原水的暂时硬度，曝气时间为5～15min。
过滤采用微孔过滤方法，微孔过滤方法采用外部进水，滤膜内部出水的方式。
一种结晶过滤式地下水软化、降垢装置，包括依次连接的预结晶装置、过滤池、加酸装置和曝气装置，所述的预结晶装置上还连接有进水管和加碱装置，所述的曝气装置上还连接有出水管。
所述的预结晶装置包括并排布置的竖井和布置在竖井中的栅条，所述的竖井与过滤池连通，待处理地下水经过竖井进入过滤池；
所述的竖井底部设置有滤渣收集斗，所述的滤渣收集斗底部设置有排渣管，所述的排渣管与滤渣收集槽连接。
所述的过滤池包括过滤腔体和布置在过滤腔体内部的过滤罐，所述的过滤罐顶端通过通气管连接有真空泵，过滤罐底端连接有连接管，所述的连接管与加酸装置连接；
所述的过滤罐内部布置有微孔过滤膜，所述的微孔过滤膜材质采用高分子涂层处理；
所述的过滤池底部也设置有滤渣收集斗，所述的滤渣收集斗底部设置有排渣管，所述的排渣管与滤渣收集槽连接。
所述的加酸装置包括主管，所述的主管上连接有阀门和静态混合器，在阀门和静态混合器之间垂直连接有加酸管，所述的加酸管上依次连接有加酸泵和酸储存箱，所述的主管与曝气装置和连接。
所述的曝气装置包括曝气池和布置在曝气池底部的曝气管，所述的曝气管包括曝气主管和连接在曝气主管两侧的若干曝气支管，所述的曝气支管上还连接有若干曝气盘，所述的曝气盘的曝气面积为0.8～1.2m2，所述的曝气管上方还布置有出水堰。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明的方法针对硬度高、碱度高的水中大量Ca2+、Mg2+、HCO3 -的特性，向待处理水中加入碱，水相继会产生CaCO3和Mg(OH)2的不溶性颗粒，在进入过滤阶段后，不溶性可颗粒被截留下来，后续向滤后水中加入一定的H+(盐酸)降低剩余水中碱度，经测定处理出水煮沸后无水垢产生，且PH维持在7左右。
(Ⅱ)本发明的装置的竖井前端设置较为疏密的栅条，后段不设置栅条，这样既有利于碱液与原水的充分混合，也使得微小的不溶性颗粒在竖井内结晶成较大的颗粒，方便在过滤阶段颗粒的去除。
(Ⅲ)本发明的微孔过滤池采用负压过滤正压反冲洗的方式。过滤过程中通过真空泵的抽吸作用使得过滤罐内形成负压状态，在大气压的作用下使得过滤罐外部的水进入管内，固体颗粒和悬浮物被全部截留在微孔滤膜的表面。反冲洗过程中，通过泵叶轮的反向运行向罐内输送气体，使得罐内压力推动罐内水通过微孔滤膜排至罐外，微孔滤膜表面的滤渣被冲洗至池底的滤渣收集斗内，经排渣管排放至滤渣收集槽。该装置可有效截留水垢颗粒，且固定周期的反冲洗增加了微孔滤膜的过滤效率，保证微孔滤膜在易结垢易结晶的水质条件下可以长期稳定运行；
(Ⅳ)本发明的装置采用的微孔过滤膜的材质采用高分子涂层处理，可在长期运行的条件下可使水垢颗粒不易固结于滤膜上。
附图说明
图1是本发明的装置的俯视图。
图2是本发明的装置的主视图的剖面图。
图3是本发明的过滤池的剖面图。
图4a是处理前水煮沸后的照片。
图4b是加碱处理后煮沸的照片。
图4c是加酸处理后煮沸的照片。
图中各个标号的含义为：1-预结晶装置，2-过滤池，3-加酸装置，4-曝气装置，5-进水管，6-加碱装置，7-出水管，8-竖井，9-栅条，10-滤渣收集斗，11-排渣管，12-滤渣收集槽，13-过滤腔体，14-过滤罐，15-通气管，16-真空泵，17-连接管，18-主管，19-阀门，20-静态混合器，21-加酸管，22-加酸泵，23-酸储存箱，24-曝气池，25-曝气管，26-曝气主管，27-曝气支管，28-曝气盘，29-出水堰，30-液面。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
遵从上述技术方案，一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理方法，该方法将待处理的地下水与碱混合得到溶有CaCO3和Mg(OH)2不溶性颗粒的水，将溶有CaCO3和Mg(OH)2不溶性颗粒的水进行过滤，过滤后得到的过滤水加入酸后产生CO2气体，溶有CO2的水进行曝气，CO2随微小空气泡逸入到大气中将CO2气体去除，从而降低地下水的硬度，同时也可以避免水垢的产生。
待处理地下水在实验室内配制合成，待处理地下水1L，含有Ca2+、Mg2+、HCO3 -，总硬度为403mg/L，总碱度为322mg/L，沸后水浊度为5.12NTU，向待处理地下水中加入1.4mL(浓度为2mol/L)的氢氧化钠，实验室采用孔径为15～20μm的滤纸模拟微孔过滤膜，滤后水的硬度为210mg/L，碱度为250mg/L，滤后水的PH为10.15，酸调反应阶段向水中加入1.2mL的(浓度为1mol/L)盐酸，水中HCO3 -与盐酸中的H+发生如下反应：HCO3 -+H+＝H2O+CO2↑，水中产生大量溶解的CO2，采用人工搅拌代替混合和曝气吹脱，经过模拟吹脱后水的PH稳定在7左右，且沸后水浊度为0.83NTU。
对比例1：(对比石灰软化法)
本对比例采用石灰软化法进行水处理，向水中加入生石灰后，由于石灰是微溶于水，以乳液的形式投加，有效利用率低(一般为50％～80％)导致投药量增加，没有利用的成分进入排泥系统导致排泥量增加，残留在上清液的部分会在pH值回调时增加酸的消耗量，回调以后重新以Ca2+的形式溶入水中，使出水的永久硬度增加，这部分永久硬度还需要用Na2CO3去除，增加了额外的药剂消耗，整个反应在生成氢氧化镁的同时还生成了碳酸钙，增加了污泥排放量，因此石灰软化法在处理过程中不能满足绿色环保的要求。
实施例2：
遵从上述技术方案，如图1至图3所示，一种结晶过滤式地下水软化、降垢装置，包括依次连接的预结晶装置1、过滤池2、加酸装置3和曝气装置4，预结晶装置1上还连接有进水管5和加碱装置6，曝气装置4上还连接有出水管7。
作为本实施例的一种优选，预结晶装置1包括并排布置的十个竖井8和布置在竖井8中的栅条9，竖井8与过滤池2连通，待处理地下水经过竖井8进入过滤池2；
竖井8底部设置有滤渣收集斗10，滤渣收集斗10底部设置有排渣管11，排渣管11与滤渣收集槽12连接。
竖井8分为两排，每排五个，待处理地下水通过进水管5从上端进入竖井8，同时碱通过加碱装置6进入竖井8，由于初期形成的不溶性颗粒微小，竖井8中设置有较密的栅条1-2，后段不设置栅条，加碱后水流在竖井8中进行充分的药液混合，产生的不溶性颗粒会在竖井8中进行碰撞，颗粒逐渐变大，部分颗粒落入滤渣收集斗10中，通过排渣管11排入滤渣收集槽12，剩余颗粒进入过滤腔体13进行过滤。
作为本实施例的一种优选，过滤池2包括过滤腔体13和布置在过滤腔体13内部的过滤罐14，过滤罐14顶端通过通气管15连接有真空泵16，过滤罐14底端连接有连接管17，连接管17与加酸装置3连接；
过滤罐14内部布置有微孔过滤膜，微孔过滤膜材质采用高分子涂层处理；可在长期运行的条件下可使水垢颗粒不易固结于滤膜上。
过滤池2底部也设置有滤渣收集斗10，滤渣收集斗10底部设置有排渣管11，排渣管11与滤渣收集槽12连接。
过滤腔体13的运行分为过滤过程和反冲洗过程，过滤过程中通过真空泵16的抽吸作用使得过滤罐14内形成负压状态，在大气压的作用下使得过滤罐14外部的水进入管内，固体颗粒和悬浮物被全部截留在微孔过滤膜的表面。过滤罐14内设置传感器，水流通过微孔过滤膜的水头损失会随着颗粒物堵塞微孔过滤膜逐渐变大，当微孔过滤膜堵塞相对严重时，罐内外液面会逐渐形成高差，达到传感器设定的高差时会进入反冲洗过程，反冲洗过程排除微孔过滤膜表面的颗粒物，真空泵16反向运行，向过滤罐14内进行充气，过滤罐14内的压力推动罐内水流向膜外流动，流动的过程中带走滤膜表面的颗粒物，滤膜表面的颗粒物随水流进入滤渣收集斗10内，进而通过排渣管11进入滤渣收集槽12。
作为本实施例的一种优选，加酸装置3包括主管18，主管18上连接有阀门19和静态混合器20，在阀门19和静态混合器20之间垂直连接有加酸管21，加酸管21上依次连接有加酸泵22和酸储存箱23，主管18与曝气装置4和连接。
酸储存箱23中储存的酸通过加酸泵22和加酸管21与通过阀门19进入的待处理地下水在静态混合器20中混合。
作为本实施例的一种优选，曝气装置4包括曝气池24和布置在曝气池24底部的曝气管25，曝气管25包括曝气主管26和连接在曝气主管26两侧的若干曝气支管27，曝气支管27上还连接有若干曝气盘28，曝气盘的曝气面积为0.8～1.2m2，所述的曝气管25上方还布置有出水堰29。出水堰采用三角堰，曝气处理后的水由出水堰进入出水管，进而流出至池外。
设置曝气主管26、曝气支管27和曝气盘28的目的是扩大曝气管25的覆盖面积，增加曝气效率。设置出水堰29是为了排水以及控制出水液面高度。
本发明的装置工作流程如下：
待处理地下水经过进水管进入预结晶装置的竖井中，同时碱也通过加碱装置进入竖井中，待处理地下水加碱后形成不溶性颗粒，竖井前端设置较为疏密的栅条，后段不设置栅条，这样既有利于碱液与待处理地下水的充分混合，也使得微小的不溶性颗粒在竖井内结晶成较大的颗粒，方便在过滤阶段颗粒的去除；部分颗粒沉入滤渣收集斗中，通过排渣管排入滤渣收集槽中。剩余部分进入过滤池中，过滤过程中通过真空泵的抽吸作用使得过滤罐内形成负压状态，在大气压的作用下使得过滤罐外部的水进入管内，固体颗粒和悬浮物被全部截留在滤膜的表面。反冲洗过程中，关闭排水管，打开排渣阀，通过泵叶轮的反向运行向罐内输送气体，使得罐内压力推动罐内水通过滤膜排至罐外，滤膜表面的滤渣被冲洗至池底的滤渣收集斗内，经排渣管排放至滤渣收集槽。该方式可有效截留水垢颗粒，且固定周期的反冲洗增加了滤膜的过滤效率，保证滤膜在易结垢易结晶的水质条件下可以长期稳定运行。经过过滤的待处理地下水通过连接管进入加酸装置中，酸储存箱中储存的酸通过加酸泵和加酸管与通过阀门进入的待处理地下水在静态混合器中混合，调节滤后水的PH值的同时与水中HCO3 -与药剂(盐酸)中的H+发生如下反应：HCO3 -+H+＝H2O+CO2↑，产生二氧化碳气体，降低碱度。进入曝气装置后，通过曝气对水中的CO2进行曝气吹脱，水中的CO2扩散到空气中，提高处理水的pH值，设置曝气主管、曝气支管和曝气盘的目的是扩大曝气管的覆盖面积，增加曝气效率。设置出水堰是为了排水以及控制出水液面高度。出水堰与排水管联通，处理后的地下水由排水管排出。
Claims (4)
1.一种结晶过滤式地下水软化、降垢装置，其特征在于，包括依次连接的预结晶装置(1)、过滤池(2)、加酸装置(3)和曝气装置(4)，所述的预结晶装置(1)上还连接有进水管(5)和加碱装置(6)，所述的曝气装置(4)上还连接有出水管(7)；
所述的预结晶装置(1)包括并排布置的竖井(8)和布置在竖井(8)中的栅条(9)，所述的竖井(8)与过滤池(2)连通，待处理地下水经过竖井(8)进入过滤池(2)；
所述的竖井(8)底部设置有滤渣收集斗(10)，所述的滤渣收集斗(10)底部设置有排渣管(11)，所述的排渣管(11)与滤渣收集槽(12)连接；
所述的过滤池(2)包括过滤腔体(13)和布置在过滤腔体(13)内部的过滤罐(14)，所述的过滤罐(14)顶端通过通气管(15)连接有真空泵(16)，过滤罐(14)底端连接有连接管(17)，所述的连接管(17)与加酸装置(3)连接；
所述的过滤罐(14)内部布置有微孔过滤膜，所述的微孔过滤膜材质采用高分子涂层处理；
所述的过滤池(2)底部也设置有滤渣收集斗(10)，所述的滤渣收集斗(10)底部设置有排渣管(11)，所述的排渣管(11)与滤渣收集槽(12)连接。
2.如权利要求1所述的结晶过滤式地下水软化、降垢装置，其特征在于，所述的加酸装置(3)包括主管(18)，所述的主管(18)上连接有阀门(19)和静态混合器(20)，在阀门(19)和静态混合器(20)之间垂直连接有加酸管(21)，所述的加酸管(21)上依次连接有加酸泵(22)和酸储存箱(23)，所述的主管(18)与曝气装置(4)连接。
3.如权利要求1所述的结晶过滤式地下水软化、降垢装置，其特征在于，所述的曝气装置(4)包括曝气池(24)和布置在曝气池(24)底部的曝气管(25)，所述的曝气管(25)包括曝气主管(26)和连接在曝气主管(26)两侧的若干曝气支管(27)，所述的曝气支管(27)上还连接有若干曝气盘(28)，所述的曝气盘的曝气面积为0.8～1.2m2，所述的曝气管(25)上方还布置有出水堰(29)。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的结晶过滤式地下水软化、降垢装置，其特征在于，所述的装置用于结晶过滤式地下水软化、降垢处理；
将待处理的地下水与碱混合得到含有不溶性颗粒的水，将含有不溶性颗粒的水进行过滤，过滤后得到的过滤水加入酸后产生气体，对溶有气体的水进行曝气，从而降低地下水的硬度，同时也可以避免水垢的产生；
所述的待处理的地下水的水质特征范围为：以CaCO3计，总硬度为400～550mg/L，总碱度为250～350mg/L；
所述的不溶性颗粒为CaCO3和Mg(OH)2，所述的气体为CO2；
所述的碱为氢氧化钠，每升待处理的地下水中加入碱的量用Sv1表示，所述的酸为盐酸，每升待处理的地下水中加入盐酸的量用Sv2表示；
Sv1＝(A-B)×10
Sv2＝23.33×D×E
Sv1和Sv2的单位为μmol/L；
其中A表示待处理的地下水的原始硬度，B表示待处理水的目标硬度；
其中C表示待处理的地下水的原始碱度，D表示过滤后的剩余碱度；
E表示盐酸的浓度；
采用曝气法将水中的CO2气体吹脱时的气水比为B/10，其中B表示原水的暂时硬度，曝气时间为5～15min；
过滤采用微孔过滤方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910463223.4A CN110240332B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910463223.4A CN110240332B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110240332A CN110240332A (zh) | 2019-09-17 |
| CN110240332B true CN110240332B (zh) | 2022-03-08 |
Family
ID=67885491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910463223.4A Expired - Fee Related CN110240332B (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110240332B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110759520A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-07 | 江苏沛尔膜业股份有限公司 | 一种结晶流化工艺 |
| CN113620478A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-09 | 重庆华捷地热能开发有限公司 | 一种弱碱化降压强化析垢方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105314768A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-02-10 | 西安建筑科技大学 | 一种去除水硬度方法及其装置 |
| CN105481138A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-13 | 西安建筑科技大学 | 一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物 |
| CN105502692A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 西安建筑科技大学 | 一种化学结晶循环造粒流化床水处理装置 |
| CN109678282A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-04-26 | 西安建筑科技大学 | 一种既去硬度又降碱度的地下水处理工艺及装置 |
-
2019
- 2019-05-30 CN CN201910463223.4A patent/CN110240332B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105314768A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-02-10 | 西安建筑科技大学 | 一种去除水硬度方法及其装置 |
| CN105502692A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 西安建筑科技大学 | 一种化学结晶循环造粒流化床水处理装置 |
| CN105481138A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-13 | 西安建筑科技大学 | 一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物 |
| CN109678282A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-04-26 | 西安建筑科技大学 | 一种既去硬度又降碱度的地下水处理工艺及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110240332A (zh) | 2019-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102417259A (zh) | 一种膜组合工艺去除水体中铁锰的方法 | |
| CN104150698B (zh) | 一种m型人工湿地深度处理农村生活污水的装置和方法 | |
| CN110240332B (zh) | 一种结晶过滤式地下水软化、降垢处理装置 | |
| CN205635294U (zh) | 用于处理高浓度聚氨酯合成皮革废水的处理系统 | |
| CN205907131U (zh) | 一种生活污水处理装置 | |
| CN105314768A (zh) | 一种去除水硬度方法及其装置 | |
| CN102358647A (zh) | 水软化装置及方法 | |
| CN102205995A (zh) | 基于竖流式三相混合反应器的饮用水深度处理系统与方法 | |
| CN100503479C (zh) | 移动式一体化饮用水净化器 | |
| CN209412038U (zh) | 一种小区用污水处理净化装置 | |
| CN208791356U (zh) | 一种油田水厂超滤处理工艺装置 | |
| CN104193077B (zh) | 一种carrousel氧化沟降解有机废水的装置及方法 | |
| CN108529788A (zh) | 一种提溴废液的净化方法和装置 | |
| CN108128949A (zh) | 一种含酚废水的处理工艺及装置 | |
| CN110482677B (zh) | 一种基于部分回流式压力溶气气浮的污水处理装置 | |
| CN202214263U (zh) | 用于稳定水质的饮用水处理设备 | |
| CN201268605Y (zh) | 一种手动注水型反渗透直饮水机 | |
| CN208684599U (zh) | 一种双层一体化净水处理设备 | |
| CN103626259A (zh) | 一种浸没式膜池及其运行方法 | |
| CN109110941A (zh) | 二级出水深度处理的多介质过滤再生一体化装置和方法 | |
| CN201746354U (zh) | 无压式水体净污活化装置 | |
| CN109761441A (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理方法及装置 | |
| CN205933383U (zh) | 一种集成化sbr过滤系统 | |
| CN212050975U (zh) | 一种生活污水处理装置 | |
| CN210140512U (zh) | 一种循环再利用的环保型ro反渗透废水处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220308 |