CN112811665A - 一种高硬度来水用软化装置及软化方法 - Google Patents
一种高硬度来水用软化装置及软化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112811665A CN112811665A CN202110065169.5A CN202110065169A CN112811665A CN 112811665 A CN112811665 A CN 112811665A CN 202110065169 A CN202110065169 A CN 202110065169A CN 112811665 A CN112811665 A CN 112811665A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tank
- water
- precipitation
- hardness
- gas
- 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.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 127
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 87
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 42
- 239000013310 covalent-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 24
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 20
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 19
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 9
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VPXOIAUCJSMDCC-UHFFFAOYSA-N COC(C(C=O)=C(C=O)C(C=O)=C1OC)=C1OC Chemical compound COC(C(C=O)=C(C=O)C(C=O)=C1OC)=C1OC VPXOIAUCJSMDCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000008399 tap water Substances 0.000 abstract description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 50
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 48
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 1
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical group 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 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
- 238000002385 metal-ion deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000029219 regulation of pH Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 210000001635 urinary tract Anatomy 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment 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
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- 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
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- 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
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 Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高硬度来水用软化装置及软化方法，其方法包括利用CO2酸化、烧碱碱化、沉淀发生、COFs吸附和pH调节，其中该装置中包括依次连接的碱性调节池、沉淀反应池、沉淀池、pH调节池和清水池，碱性调节池还连接有烧碱溶解池，CO2供应系统依次通过CO2投加装置、气液混合系统分别与沉淀反应池和pH调节池连接，气液混合系统通过液下泵与清水池连接，沉淀池还连接有絮凝剂加药罐。通过该装置投加CO2气体和COFs材料，可以将自来水中的Ca2+和Mg2+等无机金属离子吸附和沉淀后进一步分离，能够实现水体中和、降硬度一步完成，同时有效进行CO2固化，降低了CO2在大气中的排放。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及到一种高硬度来水用软化装置及软化方法。
背景技术
目前在矿山选矿过程中、冶金冶炼污水处理过程中、淤泥处理过程中常常用到石灰类的固化剂、改性剂，从而导致处理后的水的硬度极高，同时有些高硬度水碱性pH也高达12.0左右。目前常采用的技术是用纯碱在碱性环境下进行降硬度后，再使用盐酸、硫酸、磷酸等无机酸进行中和处理后回用或排放。此类工艺简单较为普遍，需要大量的纯碱作为沉淀剂以及无机酸进行中和，但由于无机酸为强酸，存放和使用都存在较大的风险，同时这些酸都属于易制毒物品被严加管控，给管理带来一定风险。另外，由于在控制 pH值在8左右时，无机酸pH调控较难，工程使用过程中容易出现过调的质量事故，运行产生的Cl-、SO4 2-等离子会再次造成水体的二次污水，同时运行成本高。
共价有机骨架材料(COFs)是一种新型的结晶型多孔材料，具有大的比表面积，多孔道及表面可修饰的特点。COFs因其结构骨架为B、C、N、O、Si 等轻元素，因而密度低，且在合成过程中，单体之间不发生大的改变，因而可以通过选择设计单体，合成具有特定孔径大小、不同表面性质的COFs材料，使其在吸附性能上极具应用潜力。目前研究表明，COFs材料可以用于气体储存，而用于废水中的金属离子沉积还未有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高硬度来水用软化装置及软化方法，可以解决水体硬度高、软化后水体因pH产生二次污染的问题。
为达上述目的，本发明提供了一种高硬度来水用软化装置，包括依次连接的碱性调节池、沉淀反应池、沉淀池、pH调节池和清水池；碱性调节池还连接有烧碱溶解池，CO2供应系统依次通过CO2投加装置、气液混合系统分别与沉淀反应池和pH调节池连接，气液混合系统通过液下泵与所述清水池连接，沉淀池还连接有絮凝剂加药罐。
采用上述方案的有益效果是:首先高硬度来水或高硬度碱性来水流入碱性调节池，通过烧碱溶解池中的碱液调节高硬度来水的pH值，控制pH值在12.0～ 12.5左右；调节好pH值的高硬度来水流进沉淀反应池；CO2供应系统提供气态 CO2，通过CO2投加装置进入气液混合系统，气态CO2与清水池泵来的清水在气液混合系统进行混合，得到混合液；混合液进入沉淀反应池与调节好pH值的高硬度来水均匀混合反应，即可形成pH为10.7左右的碳酸钙沉淀悬浮液；碳酸钙沉淀悬浮液接着流入沉淀池，由絮凝剂加药罐向其中投放絮凝剂，即可得到碳酸钙沉淀沉于沉淀池底部，至此装置完成降硬度的工作；沉淀池上部的上清液接着流入pH调节池；气液混合系统得到的混合液进入pH调节池与沉淀池上部的碱性的上清液混合均匀，即可形成pH值为7.5～8.5的中和液；接着中和液流入清水池，可以继续泵入气液混合系统循环使用，至此完成调节降硬度后自来水的pH值，防止水质二次污染。
其中，在沉淀反应池中发生如下反应：
Ca2++2OH-+CO2→CaCO3↓+H2O
进一步的，CO2投加装置包括依次连接的CO2流量计、流量控制调节阀和切断阀，CO2流量计、流量控制调节阀和切断阀与PLC控制器电性连接。
采用上述方案的有益效果是:PLC控制器可以是欧姆龙PLC CP1L- L20DR-A，CO2流量计计算CO2供应系统提供的CO2的流量，通过流量控制阀进行流速的调节，当CO2的流量过高时，PLC控制器可以控制系统打开切断阀，停止向气液混合系统投加CO2，实现自动化控制。
进一步的，气液混合系统包括文丘里混合器、立式管式混合器和对喷式混合喷嘴；文丘里混合器、立式管式混合器和对喷式混合喷嘴通过管体依次相连； CO2投加装置与文丘里混合器相连，液下泵与文丘里混合器相连，对喷式混合喷嘴设置在沉淀反应池和pH调节池底部200～400mm处。
采用上述方案的有益效果是：气体CO2从CO2投加装置进入文丘里混合器中，与清水进行初步混合，可以防止回水；再进入立式管式混合器中，这种立式管式混合器快速、高效、低能耗的管道螺旋混合，对于两种介质的混合时间短，扩散效果达90％以上，两种混合器同时使用，可以增加扩散效果，使气液混合更加有效，即CO2气体溶解于水中与水形成包含H2CO3、HCO3-、CO3 2-和溶解CO2的水气混合物；混合液通过对喷式混合喷嘴在液下泵水力作用下可以高速喷出；对喷式混合喷嘴设置在沉淀反应池和pH调节池底部200～400mm处，使高速喷射的混合液可以从下至上在沉淀反应池中与高硬度自来水发生沉淀反应以及在pH调节池与除硬度的自来水发生中和反应，使反应更充分。
进一步的，絮凝剂加药罐通过加药计量泵与沉淀池连接。
采用上述方案的有益效果是:加药计量泵可以统计加入沉淀池的絮凝剂的量，使碳酸钙悬浮液等可以在反应中及时完全的生成碳酸钙沉淀沉于沉淀池池底，降低水体中的钙硬度值。
进一步的，沉淀反应池、pH调节池和碱性调节池上均设置有pH计。
采用上述方案的有益效果是:可以通过pH计测量沉淀反应池的出口流向沉淀池的出水pH值，来控制CO2加入到气液混合系统中的量，且pH值设定为10.7 是此处能形成最大碳酸钙沉淀；通过pH计测量pH调节池内碱性水碱度，可以与从气液混合系统来的含H2CO3、HCO3-、CO3 2-和溶解CO2的水气混合物进行中和反应，使pH值调节至7.5～8.5之间，降低沉淀池上清液中的pH值；pH计测量高硬度自来水pH值，调节高硬度自来水碱性pH值，控制在12.0-12.5，接着进入沉淀反应池与气液混合系统来的含H2CO3、HCO3-、CO3 2-和溶解CO2的水气混合物进行沉淀反应，初步形成碳酸钙悬浮液。
采用本装置对高硬度来水进行软化的方法，具体包括以下步骤:
(1)碱化
在碱性调节池中，用碱水调节高硬度来水的pH为12.0-12.5；
(2)酸化
将CO2供应系统的气体CO2在气液混合系统中与清水混合，形成酸性混合液，备用；
(3)沉淀
将步骤(2)的酸性混合液与步骤(1)的碱性高硬度来水在沉淀反应池混合，发生沉淀反应，形成沉淀悬浮液；
(4)COFs制备
将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛按按照摩尔比为1:4～4:1 混合均匀，在乙腈溶剂中静置过夜，制得COFs材料；
(5)COFs吸附
将COFs材料投入沉淀反应池中的步骤(3)所得的悬浮液中，进行吸附，吸附时间为20-24h；
(6)除去沉淀
向步骤(5)中得到的混合液中添加絮凝剂，直至沉淀沉于沉淀池池底，除去；
(7)pH调节
将步骤(6)除去沉淀的液体流入pH调节池，与气液混合系统的酸性混合液混匀，调节水体的pH值7.5～8.5。
采用上述方案的有益效果是：高硬度来水中富含杂质离子与有机化合物，特别是Ca2+和Mg2+这种导致水体硬度高的金属离子，将高硬度来水投入碱性调节池，再加入含氢氧化钠溶液的碱水调节高硬度来水的pH，补充污水中的碱度，形成氢氧化镁颗粒；气体CO2通过CO2供应系统储存，完全密封，不会造成泄漏，供应至CO2投加装置进而供至气液混合系统，与清水混合后，在水中形成包含H2CO3、HCO3 —、CO3 2-和溶解CO2的水气混合物；将水气混合物与高硬度碱性来水在沉淀反应池混合均匀，从而形成碳酸钙沉淀悬浮液；2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛发生席夫碱反应，生成亚胺结构的COFs材料，该材料具有高的比表面积和均匀的孔道，通过吸附可以固定沉淀反应池中的部分 Ca2+和Mg2+，以及有机化合物，并形成大分子絮状物，还可以吸附水中的CO2和O2气体，使该待软化硬水形成碳酸钙、碳酸镁沉淀物，从两个方面同时降低水中的杂质含量；然后向水中投入絮凝剂，将悬浮液和大颗粒沉淀物沉淀于沉淀池池底，再除去沉淀；经过沉淀的高硬度来水，除去沉淀后，水中因含有大量的氢氧根离子，pH值较高，通过与气液混合系统来的酸性水气混合物混合反应，可以中和降低pH值，使来水的pH值恢复到中性程度。
进一步的，絮凝剂为聚合硫酸铁或阳离子聚丙酰胺其中的至少一种，浓度为0.5‰～1.5‰。
采用上述方案的有益效果是：沉淀反应池中的碳酸钙悬浮液悬浮在池体表面，不易去除，加入絮凝剂可以使其沉淀在池底；聚合硫酸铁是一种新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂，混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快；阳离子聚丙酰胺主要是絮凝带负电荷的COFs材料，还具有澄清净化作用、沉降促进作用以及过滤促进作用。
进一步的，步骤(2)酸性混合液的pH值控制在10.0-11.0。
采用上述方案的有益效果是：pH值设定为10.0-11.0是此处能形成最大碳酸钙沉淀，根据沉淀反应池中pH计在线分析的数据监测结果，调整CO2加入量， pH值高于11.0时，CO2投加装置增加进入气液混合系统的CO2量，pH值低于 10.0时，CO2投加装置减少进入气液混合系统的CO2量；通过pH计在线分析，数据更加科学有效，可以及时管控沉淀反应池中的H2CO3、HCO3 -、CO3 2-含量，保证碳酸钙达到最大程度上的沉淀。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、采用CO2对高硬度水降硬度水质软化，可实现降硬度水质软化和pH调节一体化，能够实现含钙高碱性水体硬度降低、中和一步完成，有效提升水质，避免无机酸水体二次污染，运行成本低；
2、采用两段法实现碳酸钙沉淀硬度降低和pH中和调节，控制碳酸钙沉淀 pH值，避免形成碳酸氢钙可溶物，同时实现自动化控制；由于二氧化碳具有平缓的中和曲线，过程控制更安全、精确，可控制出水pH值稳定在8.0左右；
3、实现CO2经碳酸钙沉淀方式进行CO2固化，降低了CO2在大气中的排放，减少了碳排放，环保、经济效益、社会效益明显；
4、采用新型的COFs材料，既能吸附水中的有机化合物和游离的Ca2+和Mg2+，还能通过对CO2和O2气体的吸附，从而促进碳酸钙沉淀的产生，也能防止CO2气体逸出，污染环境。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明所使用的装置结构示意图；
其中，1、CO2供应系统；2、沉淀反应池；3、沉淀池；4、pH调节池；5、清水池；6、CO2投加装置a；7、气液混合系统a；8、pH计a；9、絮凝剂加药罐；10、加药计量泵；11、液下泵a；12、液下泵b；13、CO2投加装置b；14、气液混合系统b；15、pH计b；16、泥浆泵；17、烧碱溶解池；18、碱性调节池；19、pH计c。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的说明。
实施例1
本发明提供了一种高硬度来水用软化装置，包括依次连接的碱性调节池18、沉淀反应池2、斜管沉淀池3、pH调节池4和清水池5；碱性调节池18还连接有烧碱溶解池17，CO2供应系统依次通过CO2投加装置、气液混合系统分别与沉淀反应池2、pH调节池4连接，气液混合系统与清水池5由液下泵连接，沉淀池3还连接有絮凝剂加药罐9。
其中，气液混合系统包括气液混合系统a7和气液混合系统b14，气液混合系统a7、气液混合系统b14分别通过液下泵a11、液下泵b12与清水池5连接。
其中，气液混合系统a7包括文丘里混合器a、立式管式混合器a、管体a 和对喷式混合喷嘴a；文丘里混合器a、立式管式混合器a、对喷式混合喷嘴a 通过管体依次相连；CO2投加装置a与文丘里混合器a相连，液下泵a11与文丘里混合器a相连，对喷式混合喷嘴a设置在沉淀反应池2底部200～400mm 处；气液混合系统b14包括文丘里混合器b、立式管式混合器b、管体b和对喷式混合喷嘴b，文丘里混合器b、立式管式混合器b、对喷式混合喷嘴b通过管道依次相连，CO2投加装置b13与文丘里混合器b相连，液下泵b12与文丘里混合器b相连，对喷式混合喷嘴b设置在pH调节池4底部200～400mm处。
其中，沉淀池3可采用斜管沉淀池或平板式沉淀池，降低沉淀停留时间，增加沉淀效果。
其中，沉淀反应池2和pH调节池4的池深均需满足3.0m以上，液下泵a11 扬程大于20m以上；液下泵b12扬程大于20m以上。
实施例2
采用上述装置对高硬度来水进行软化的方法，具体包括以下步骤：
(1)烧碱碱化
将高硬度来水泵入碱性调节池18，向碱性调节池18泵入烧碱溶解池17的碱水，调节高硬度来水的pH在12.0；
(2)CO2酸化
将CO2供应系统1的气体CO2依次供至CO2投加装置和气液混合系统，在气液混合系统中，将气体CO2与清水池5泵来的清水混合，形成酸性混合液；
(3)沉淀发生
将气液混合系统的酸性混合液注入沉淀反应池2，与来自碱性调节池18的碱性高硬度来水发生沉淀反应，形成碳酸钙沉淀悬浮液；
(4)COFs制备
将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛按按照摩尔比为1:4混合均匀，在乙腈溶剂中静置过夜，制得COFs材料；
(5)COFs吸附
将COFs材料投入沉淀反应池2，与沉淀反应池2中的Ca2+和Mg2+进行吸附，吸附时间为23h，形成大颗粒沉淀，同时吸附酸性混合液中未溶解的气体 CO2；
(6)除去沉淀
向步骤(5)中得到的混合液中添加浓度为1‰的聚合硫酸铁絮凝剂，使步骤(3)得到的悬浮液与步骤(5)得到的大颗粒沉淀均沉于斜管沉淀池池底，除去；
(7)pH调节
将步骤(6)除去沉淀的液体流入pH调节池4，与气液混合系统的酸性混合液混匀，调节水体的pH值7.5。
实施例3
通过实施例1的装置对高硬度来水进行软化的方法，具体包括以下步骤：
(1)烧碱碱化
将高硬度来水泵入碱性调节池18，向碱性调节池18泵入烧碱溶解池17的碱水，调节高硬度来水的pH在12.5；
(2)CO2酸化
将CO2供应系统1的气体CO2依次供至CO2投加装置和气液混合系统，在气液混合系统中，将气体CO2与清水池5泵来的清水混合，形成酸性混合液；
(3)沉淀发生
将气液混合系统的酸性混合液注入沉淀反应池2，与来自碱性调节池18的碱性高硬度来水发生沉淀反应，形成碳酸钙沉淀悬浮液；
(4)COFs制备
将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛按按照摩尔比为2:3混合均匀，在乙腈溶剂中静置过夜，制得COFs材料；
(5)COFs吸附
将COFs材料投入沉淀反应池2，与沉淀反应池2中的Ca2+和Mg2+进行吸附，吸附时间为22h，形成大颗粒沉淀，同时吸附酸性混合液中未溶解的气体 CO2；
(6)除去沉淀
向步骤(5)中得到的混合液中添加浓度为0.5‰的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，使步骤(3)得到的悬浮液与步骤(5)得到的大颗粒沉淀均沉于平板式沉淀池池底，除去；
(7)pH调节
将步骤(6)除去沉淀的液体流入pH调节池4，与气液混合系统的酸性混合液混匀，调节水体的pH值8.0。
实施例4
通过实施例1的装置对高硬度来水进行软化的方法，具体包括以下步骤：
(1)烧碱碱化
将高硬度来水泵入碱性调节池18，向碱性调节池18泵入烧碱溶解池17的碱水，调节高硬度来水的pH在12.0；
(2)CO2酸化
将CO2供应系统1的气体CO2依次供至CO2投加装置和气液混合系统，在气液混合系统中，将气体CO2与清水池5泵来的清水混合，形成酸性混合液；
(3)沉淀发生
将气液混合系统的酸性混合液注入沉淀反应池2，与来自碱性调节池18的碱性高硬度来水发生沉淀反应，形成碳酸钙沉淀悬浮液；
(4)COFs制备
将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛按按照摩尔比为4:1混合均匀，在乙腈溶剂中静置过夜，制得COFs材料；
(5)COFs吸附
将COFs材料投入沉淀反应池2，与沉淀反应池2中的Ca2+和Mg2+进行吸附，吸附时间为24h，形成大颗粒沉淀，同时吸附酸性混合液中未溶解的气体 CO2；
(6)除去沉淀
向步骤(5)中得到的混合液中添加体积比为1:1的阳离子聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁絮凝剂混合形成的混合液，使步骤(3)得到的悬浮液与步骤(5)得到的大颗粒沉淀均沉于斜管沉淀池池底，除去；
(7)pH调节
将步骤(6)除去沉淀的液体流入pH调节池4，与气液混合系统的酸性混合液混匀，调节水体的pH值8.5。
采用实施例1-3的方法，在工程水量6000-15000m3/d，水量变化系数2.5，进水水质pH≧12.5,含钙硬度≧800mg/L，SS≧40mg/L的情况下，使用高硬度水CO2降硬度水质软化装置进行水质软化的过程：首先高硬度水自流到碱性调节池18，进行pH值调节，然后再流入沉淀反应池2与来自气液混合系统a7的含H+、CO3 2-的pH值大约5.5左右的混合液进行中和沉淀反应，反应停留时间 3.6-7.2min，形成pH值为10.7的含有碳酸钙固定悬浮液进入沉淀池3进行沉淀，期间投入COFs材料，吸附水体中游离的离子和有机化合物，形成絮状物进入沉淀池3，经沉淀池3后上清液流入pH调节池4，在pH调节池4中，pH为10.7 的水与来自气液混合系统b14的含H+的pH值大约5.5左右的混合液进行中和反应，反应停留时间3.6-7.2min，使pH调节池4出口水质pH达到8.0左右流入清水池5，然后再排放或后续处理；中和沉淀所用CO2由CO2供应系统1供给， CO2采用工业级液体二氧化碳，纯度≧99.5％，并贮存于CO2低温贮槽中，经空温汽化器汽化后进入调压阀减压至0.5～0.8MPa后进入气液混合系统a7与由液下泵a11抽取的pH为10.7的清水在气液混合系统a7中混合，利用泵的水压力和对喷式混合喷头将混合水高速喷入沉淀池3底部，与含钙碱性水进行中和沉淀反应。通过CO2投加装置a6调节CO2调节阀，保持出水pH始终在10.7左右；配制阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂浓度为0.5‰，并经加药计量泵10计量投入沉淀池3中，投加量1.0-2.0L/min,碳酸钙沉淀由泥浆泵16抽取至压滤机过滤水分后外运或作他用；pH调节池4所用CO2由CO2供应系统1供给，通过CO2投加装置b13调节CO2调节阀，保持pH调节池4出水pH始终在8.0左右排放或后处理。
本装置运行半年以上，排放水pH值稳定在8.0左右，排放水硬度≦50mg/L， SS≦10mg/L。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (8)
1.一种高硬度来水用软化装置，其特征在于，包括依次连接的碱性调节池(18)、沉淀反应池(2)、沉淀池(3)、pH调节池(4)和清水池(5)；所述碱性调节池(18)还连接有烧碱溶解池(17)，CO2供应系统依次通过CO2投加装置、气液混合系统分别与所述沉淀反应池(2)和所述pH调节池(4)连接，所述气液混合系统通过液下泵与所述清水池连接，所述沉淀池(3)还连接有絮凝剂加药罐(9)。
2.如权利要求1所述的高硬度来水用软化装置，其特征在于，所述CO2投加装置包括依次连接的CO2流量计、流量控制调节阀和切断阀，所述CO2流量计、流量控制调节阀和切断阀与PLC控制器电性连接。
3.如权利要求1所述的高硬度来水用软化装置，其特征在于，所述气液混合系统包括文丘里混合器、立式管式混合器和对喷式混合喷嘴；所述文丘里混合器、立式管式混合器和对喷式混合喷嘴通过管体依次相连；所述CO2投加装置与文丘里混合器相连，所述液下泵与文丘里混合器相连，所述对喷式混合喷嘴设置在所述沉淀反应池(2)和所述pH调节池(4)底部200～400mm处。
4.如权利要求1所述的高硬度来水用软化装置，其特征在于，所述絮凝剂加药罐(9)通过加药计量泵(10)与所述沉淀池(3)连接。
5.如权利要求1所述的高硬度来水用软化装置，其特征在于，所述沉淀反应池(2)、所述pH调节池(4)和所述碱性调节池(18)上均设置有pH计。
6.采用权利要求1-5任一项所述的高硬度来水用软化装置对高硬度来水进行软化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碱化
在碱性调节池(18)中，用碱水调节高硬度来水的pH为12.0-12.5；
(2)酸化
将CO2供应系统(1)的气体CO2在气液混合系统中与清水混合，形成酸性混合液，备用；
(3)沉淀
将步骤(2)的酸性混合液与步骤(1)的碱性高硬度来水在沉淀反应池(2)混合，发生沉淀反应，形成沉淀悬浮液；
(4)COFs制备
将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯与均三甲氧基苯三醛按按照摩尔比为1:4～4:1混合均匀，在乙腈溶剂中静置过夜，制得COFs材料；
(5)COFs吸附
将COFs材料投入沉淀反应池(2)中的步骤(3)所得的悬浮液中，进行吸附，吸附时间为20-24h；
(6)除去沉淀
向步骤(5)中得到的混合液中添加絮凝剂，直至沉淀沉于沉淀池池底，除去；
(7)pH调节
将步骤(6)除去沉淀的液体流入pH调节池(4)，与气液混合系统的酸性混合液混匀，调节水体的pH值7.5～8.5。
7.如权利要求6所述的对高硬度来水进行软化的方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚合硫酸铁或阳离子聚丙酰胺其中的至少一种，浓度为0.5‰～1.5‰。
8.如权利要求6所述的对高硬度来水进行软化的方法，其特征在于，所述步骤(2)酸性混合液的pH值控制在10.0-11.0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110065169.5A CN112811665A (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 一种高硬度来水用软化装置及软化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110065169.5A CN112811665A (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 一种高硬度来水用软化装置及软化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112811665A true CN112811665A (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=75870098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110065169.5A Pending CN112811665A (zh) | 2021-01-18 | 2021-01-18 | 一种高硬度来水用软化装置及软化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112811665A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113683175A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-11-23 | 哈维(上海)环境科技有限公司 | 一种采用大型碳酸溶液投加系统投加碳酸的方法 |
| CN114804442A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 路德环境科技股份有限公司 | 一种碱渣废水处理系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108892774A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-11-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种晶态聚咪唑、制备方法及其用途 |
| CN110950477A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 葛洲坝中固科技股份有限公司 | 一种淤泥脱水高碱性尾水处理装置及方法 |
-
2021
- 2021-01-18 CN CN202110065169.5A patent/CN112811665A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108892774A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-11-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种晶态聚咪唑、制备方法及其用途 |
| CN110950477A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-03 | 葛洲坝中固科技股份有限公司 | 一种淤泥脱水高碱性尾水处理装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 魏浩等: "《共价有机框架材料 设计、合成与表征》", 31 October 2017, 魏浩等, pages: 28 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113683175A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-11-23 | 哈维(上海)环境科技有限公司 | 一种采用大型碳酸溶液投加系统投加碳酸的方法 |
| CN113683175B (zh) * | 2021-09-27 | 2023-06-20 | 哈维(上海)环境科技有限公司 | 一种采用大型碳酸溶液投加系统投加碳酸的方法 |
| CN114804442A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 路德环境科技股份有限公司 | 一种碱渣废水处理系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105060545B (zh) | 一种软化处理燃煤电厂脱硫废水的系统及方法 | |
| CN107399876B (zh) | 一种高氨氮废水的处理方法 | |
| CN106430786B (zh) | 一种脱硫废水的处理方法及其装置 | |
| CN107915354A (zh) | 一种脱硫废水零排放及资源化利用装置和方法 | |
| CN105502765B (zh) | 一种处理脱硫废水协同回收资源的系统及方法 | |
| CN111268830A (zh) | 一种电子行业含氟废水深度处理及回用系统和工艺 | |
| CN112811665A (zh) | 一种高硬度来水用软化装置及软化方法 | |
| CN109970267A (zh) | 脱硫废水分质结晶的处理方法及处理装置 | |
| CN112028372B (zh) | 一种气流床煤气化黑水深度处理工艺 | |
| CN110272158A (zh) | 一种高盐分、高有机物和高硬度废水处理方法 | |
| CN111892142A (zh) | 一种除硅剂及除硅除硬的污水处理系统和方法 | |
| CN107381881A (zh) | 脱硫废水零排放的废水处理方法及处理装置 | |
| CN212450783U (zh) | 一种除硅除硬的污水处理系统 | |
| CN106865826A (zh) | 脱硫废水循环利用的方法 | |
| CN112960811A (zh) | 一种燃煤电厂脱硫废水的资源化预处理系统与方法 | |
| CN110963598A (zh) | 一种用于铀转化碱性含氟废水的处理方法 | |
| CN110950477A (zh) | 一种淤泥脱水高碱性尾水处理装置及方法 | |
| CN111995155A (zh) | 一种含氨氮酸性废水资源化处理的方法 | |
| CN215049255U (zh) | 一种燃煤电厂脱硫废水的资源化预处理系统 | |
| CN113023952A (zh) | 一种稀土熔盐电解含氟废水处理方法 | |
| CN215975294U (zh) | 一种纳滤浓水和氯化钠蒸发母液的处理装置 | |
| CN116395875A (zh) | 一种高氯脱硫废水零排放系统及工艺 | |
| CN216890431U (zh) | 一种工业废水中高浓度氟化物去除组合装置 | |
| CN214735125U (zh) | 冶金湿法脱硫废水零排放处理系统 | |
| CN212403770U (zh) | 一种废水脱盐的多级结晶沉淀处理系统 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210518 |