CN114890556A

CN114890556A - 二氧化碳除钙一体化装置

Info

Publication number: CN114890556A
Application number: CN202210375749.9A
Authority: CN
Inventors: 周海明; 商永圭; 陈志刚; 陈忠
Original assignee: Sinochem Zhejiang Membrane Industry Development Co Ltd
Current assignee: Sinochem Zhejiang Membrane Industry Development Co Ltd
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2022-08-12

Abstract

本申请公开了二氧化碳除钙一体化装置，包括可移动安装框架以及设置其上的反应容器、进料泵、加药泵、管道混合器、混料管道和控制模块；进料泵用于将含有钙离子的废水输送至管道混合器；加药泵用于将液碱输送至管道混合器；管道混合器用于混合废水与液碱；管道混合器与反应容器的进料口连通，二氧化碳适于通过反应容器的进气口进入，反应后的上层清液适于从反应容器的出液口排出，反应容器的顶部具有排气口以用于排出未反应的气体，反应容器还具有出料口以用于排出反应产生的沉淀，PH检测仪适于检测反应容器内溶液的PH值，控制模块用于控制进料泵的启闭，控制模块还可根据PH检测仪检测的数据自动控制加药泵的启闭。

Description

二氧化碳除钙一体化装置

技术领域

本申请涉及废水处理技术领域，尤其涉及二氧化碳除钙一体化装置。

背景技术

废水除钙只是去除废水中的钙、镁等离子，降低废水的硬度。

水泥窑协同-垃圾焚烧飞灰水洗处理技术已被确定为一项绿色环保技术被广泛使用。垃圾焚烧后的飞灰需进行水洗，水洗后废液中的钙、镁重金属浓度很高，尤其是钙离子，浓度在20000mg/L左右，必须予以去除，降低废液的硬度，以实现飞灰水洗水的资源化利用。

目前，处理飞灰水洗废液中钙、镁离子的技术主要有纯碱法、硫酸钠法、离子交换法和膜分离法，这些方法在一定程度上可以实现较好的除钙效果，但是也存在很多的不足。例如，采用双碱法时，碳酸钠、硫酸钠的药剂消耗量大，药剂运行成本高，钙镁离子的去除率不稳定，而且废液中带入大量的钠离子，造成水体盐度过高，使得中水的回用受到限制，另外产生的盐还需要经过蒸发结晶去除。采用离子交换法时，需要经常对离子交换树脂进行反洗和再生，需要消耗大量的药剂和软化水。采用膜分离法时，高硬度的废水会造成膜堵塞且无法清理而失效，只适用于低硬度废水的深度处理，且膜处理装置价格昂贵，动力消耗高、水的利用率低。硫酸钠与膜技术耦合的处理技术比纯碱法有很大的优越性，但是也要购买大量的硫酸钠使得成本增高。

在水泥窑协同处理飞灰的整体技术中，水泥窑尾气中会有大量CO₂排出。在一定CO₂分离技术保证前提下，可利用水泥窑尾气的CO₂，使废液中的钙以CaCO₃的形式析出，从而达到去除废水钙离子的目的，而CaCO₃可作为水泥的原料，进而实现以废治废，减少CO₂排放，降低化学药品使用的双重目的。

但是，CO₂在水中的溶解度有限，而且和钙离子结合，还受到PH的影响，因此针对采用CO₂除钙的技术，还存在诸多问题。

在公开号为CN109384330A的专利中，公开了一种适用于石膏中和工序处理后液的二氧化碳除钙系统和方法，该专利的缺点在于常规的曝气反应孔易堵塞。

在公开号为CN207525049U的专利中，公开了一种复合式高效二氧化碳除钙装置，其采用三个完全密闭的反应器用于二氧化碳除钙，没有排气口，二氧化碳无法全部溶于水溶液并反应完全，此外也没有碳酸钙出料口，并不实用。

在公开号为CN103553246A的专利中，公开了一种利用烟气中二氧化碳软化硬水的装置及其方法，该专利的缺点在于除钙效率有限。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种除钙效果好的二氧化碳除钙一体化装置。

本申请的另一个目的在于提供一种成本较低的二氧化碳除钙一体化装置。

为达到以上目的，本申请提供一种二氧化碳除钙一体化装置，包括可移动安装框架、反应容器、进料泵、加药泵、管道混合器、混料管道以及控制模块；所述进料泵固定安装在所述可移动安装框架上，用于将含有钙离子的废水输送至所述管道混合器；所述加药泵固定安装在所述可移动安装框架上，用于将液碱输送至所述管道混合器；所述管道混合器设置在所述可移动安装框架上，用于混合废水与液碱；所述反应容器固定安装在所述可移动安装框架上，所述反应容器靠近底部的侧壁上具有进料口以及进气口，所述进料口与所述管道混合器通过所述混料管道连通，废水与液碱的混合液适于通过所述进料口进入所述反应容器，二氧化碳适于通过所述进气口进入所述反应容器，所述反应容器靠近顶部的侧壁上具有出液口，反应后的上层清液适于从所述出液口排出，所述反应容器的顶部具有排气口以用于排出未反应的气体，所述反应容器靠近底部的侧壁上还具有出料口以用于排出反应产生的沉淀，所述反应容器的侧壁还具有检测口，PH检测仪适于通过所述检测口检测所述反应容器内溶液的PH值；所述控制模块固定安装在所述可移动安装框架上，所述控制模块与所述进料泵电连接，用于控制所述进料泵的启闭，所述控制模块还与所述加药泵以及所述PH检测仪电连接，从而根据所述PH检测仪检测的数据自动控制所述加药泵的启闭。

进一步地，所述二氧化碳除钙一体化装置还包括一输气管道，所述进气口与所述输气管道的一端连通，所述输气管道沿着所述反应容器的侧壁从所述进气口向上延伸以使得另一端超过所述反应容器的液面，二氧化碳气源适于与所述输气管道的上端连通。

进一步地，所述输气管道上还设置切断阀以及压力变送器，所述压力变送器用于检测所述输气管道内的气压，所述控制模块与所述压力变送器以及所述切断阀电连接，从而当所述输气管道内的气压低于预设值时，所述控制模块控制所述切断阀关闭所述输气管道。

进一步地，所述二氧化碳除钙一体化装置还包括连通所述进料泵与所述管道混合器的进料管道，所述进料管道上设置有调节进料流量的进料阀门以及显示流量的流量计。

进一步地，所述二氧化碳除钙一体化装置还包括溢流管道，所述溢流管道的一端与所述出液口连通，另一端沿着所述反应容器的侧壁向下延伸，所述溢流管道的管径大于所述进料管道的管径。

进一步地，所述混合管道绕设在所述可移动安装框架上。

进一步地，所述反应容器的底部设置斜坡，所述出料口设置在所述斜坡的低处以方便出料，所述反应容器的底边还设置有冲洗口，所述冲洗口与所述出料口相对地设置在所述斜坡的另一侧；或者，所述反应容器的底部为锥形。

进一步地，所述二氧化碳除钙一体化装置还包括设置在所述反应容器内的气体分布器，所述气体分布器包括与所述进气口连通的主管道以及与所述主管道连通的至少一圆环管道，所述圆环管道靠近所述反应容器的底部，所述圆环管道上设置多个出气孔，所述出气孔朝向所述反应容器的底部，二氧化碳适于通过所述出气孔进入到所述反应容器内。

进一步地，所述二氧化碳除钙一体化装置还包括设置在所述反应容器内的搅拌桨，所述搅拌桨位于所述气体分布器上方以用于打散气泡，所述搅拌桨由设置在所述反应容器外的搅拌电机驱动，所述搅拌电机与所述控制模块电连接，从而通过所述控制模块控制所述搅拌电机的启闭，所述搅拌电机为变频电机，从而可对所述搅拌桨的转速进行调节。

进一步地，所述可移动安装框架包括底座，所述底座的四角设置脚轮，所述底座包括用于设置反应容器的第一区域，所述第一区域靠近所述底座的一端，所述底座的另一端设置一支架，所述支架从所述底座向上延伸，所述控制模块设置在所述支架的一侧的上端，所述混料管道呈蛇形设置在所述支架的另一侧，所述进料泵设置在所述底座上，并位于所述反应容器与所述支架之间。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本申请利用膜分离工序产生的二氧化碳代替碳酸钠去除飞灰水洗液中的钙离子，其结合了固碳目标，降低了处理成本；本申请除使用碱液外，无需过多加入其它试剂，不会产生二次污染；本申请的二氧化碳除钙装置结构紧凑，占地小，便于制作，而且可以多组装置串联使用，进一步提高二氧化碳除钙的效果。

附图说明

图1为本申请的二氧化碳除钙方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本申请的二氧化碳除钙装置的一个实施例的俯视示图；

图3为图2的A-A向立面图；

图4为图2的B-B向立面图；

图5为气体分布器的一个实施例的俯视图；

图6为气体分布器的一个实施例的侧面示意图；

图中：110、进料泵；120、进料管道；130、进料阀门；140、流量计；210、药桶；220、加药泵；230、加药管道；310、管道混合器；320、混料管道；410、反应容器；411、进料口；412、进气口；413、出料口；414、出液口；415、排气口；416、PH检测仪；417、斜坡；418、冲洗口；419、检测口；420、气体分布器；421、主管道；422、圆环管道；431、搅拌桨；432、搅拌电机；440、溢流管道；510、输气管道；520、切断阀；530、压力变送器；600、可移动安装框架；601、底座；602、支架；610、脚轮；700、固液分离装置；800、精制分盐系统；900、气源；10、控制模块。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

如图1-6所示，本申请提供一种二氧化碳除钙一体化装置，用于去除废水中的钙离子，以降低废水的硬度。该二氧化碳除钙一体化装置包括进料泵110、加药泵220、管道混合器310、混料管道320、反应容器410、可移动安装框架600以及控制模块10。

进料泵110安装在可移动安装框架600上，用于将含有钙离子的废水输送至管道混合器310。加药泵220安装在可移动安装框架600上，用于将液碱输送至管道混合器310。管道混合器30设置在可移动安装框架600上，用于混合废水与液碱。

反应容器410固定安装在可移动安装框架600上。反应容器410靠近底部的侧壁上具有进料口411以及进气口412；进料口411与管道混合器310通过混料管道320连通，废水与液碱的混合液适于通过进料口411进入反应容器410；二氧化碳适于通过进气口412进入反应容器410。反应容器410靠近顶部的侧壁上具有出液口414，反应后的上层清液适于从出液口414排出。反应容器410的顶部具有排气口415以用于排出未反应的气体。反应容器410靠近底部的侧壁还具有出料口413以用于排出反应产生的沉淀，出料口413位于进料口411以及进气口412的下方，反应容器410的侧壁还具有检测口419，PH检测仪416适于通过检测口419检测反应容器410内溶液的PH值。

使废水与液碱的混合液从反应容器410的下部进料，二氧化碳气体也从反应容器410的下部通入，二氧化碳、液碱以及含有钙离子的废水在反应容器410内反应生成碳酸钙沉淀，反应生成的沉淀从反应容器410底部的出料口413排出，上层清液通过反应容器410靠近顶部的出液口414溢流。如此，可以提高废液与二氧化碳的反应时间，防止短路。本申请的工艺一方面降低了废水的硬度，另一方面也实现了对二氧化碳的利用，实现了固碳目标，减少了碳排放。

降低硬度后的废水可以输送至精制分盐系统800进行进一步地的处理，以回收废水中的盐类，也可以继续输入至另一个二氧化碳除钙一体化装置，以进一步去除钙离子。从排气口415排出的气体可以直排，也可以通入到另一个二氧化碳除钙一体化装置，从而提高二氧化碳的利用率，减少二氧化碳的排放。

控制模块10固定安装在可移动安装框架600上，控制模块10与进料泵110电连接，用于控制进料泵110的启闭，控制模块10还与加药泵220以及PH检测仪416电连接，从而根据PH检测仪416检测的数据自动控制加药泵220的启闭。

本申请将控制模块10设置在可移动安装框架600上，使得本申请的二氧化碳除钙一体化装置可以整体移动，搬运至任何需要的场地以进行除钙反应。

本申请中，管道混合器310的作用是将液碱与待处理的废水进行充分混合，如此有利于提高二氧化碳在混合液中的吸收率，进而提高对废水中钙的去除率。混料管道320有利于增加废水与液碱的混合时间，增强混合程度，为了增加混合管道320的长度，同时提高其结构紧凑性，混料管道320可以绕设在可移动安装框架600上，例如混料管道320呈蛇形或螺旋形设置。

本申请反应容器410的材质可以采用不锈钢或塑料，考虑到降低装置的整体重量，优选采用塑料材质的反应容器410。反应容器410优选采用平底平顶的桶状容器，如此更有利于整个装置的小型化和一体化。

在一些实施例中，本申请还包括一输气管道510，进气口412与输气管道510的一端连通，输气管道510沿着反应容器410的侧壁从进气口412向上延伸以使得另一端超过反应容器410的液面，二氧化碳气源900适于与输气管道510的上端连通。使输气管道的另一端超过反应容器410的液面可以防止反应容器410内的溶液倒灌入气源900。值得一提的是，气源900可以是膜分离装置，经由膜分离装置可提供二氧化碳浓度较高的气体，例如经过膜分离装置，提供二氧化碳浓度为50％的气体。

在一些实施例中，输气管道510上还设置切断阀520以及压力变送器530，压力变送器530用于检测输气管道510内的气压，控制模块10与压力变送器530以及切断阀520电连接，从而当输气管道510内的气压低于预设值时，控制模块10控制切断阀520关闭输气管道510。设置切断阀520以及压力变送器530可以进一步防止反应容器410内的溶液倒灌。

在一些实施例中，二氧化碳除钙一体化装置还包括连通进料泵110与管道混合器310的进料管道120，进料管道120上设置有调节进料流量的进料阀门130以及显示流量的流量计140，从而可以根据实际要求调解废水的进料流量。

在一些实施例中，二氧化碳除钙一体化装置还包括溢流管道440，溢流管道440的一端与出液口414连通，另一端沿着反应容器410的侧壁向下延伸，溢流管道440适于与外部管道连接，以收集溢出的上层清液，溢流管道440的管径大于进料管道120的管径，以防止溢流不及时造成事故。

在一些实施例中，二氧化碳除钙一体化装置还包括设置在可移动安装框架600上的药桶210，加药泵220用于将药桶210内的碱液通过加药管道230输入至管道混合器310。

在一些实施例中，检测口419靠近反应容器410的底部，以检测主要反应区域内溶液的PH值。优选PH检测仪416检测到PH值低于10时，加药泵220开启，液碱被输入反应容器410内；PH检测仪416检测到PH值高于12时，加药泵220关闭，只有废液被输入反应容器410内。

在一些实施例中，反应容器410的底部设置斜坡417，出料口413设置在斜坡417的低处。斜坡417的设置主要为方便出料。进一步地，在反应容器410靠近底部的侧壁还设置有冲洗口418，冲洗口418与出料口413相对地设置在斜坡417的另一侧，外部冲洗液可通过冲洗口418进入反应容器410，对斜坡417上的沉淀进行冲洗后，从出料口413排出。

在另一些实施例中，反应容器410的底部为锥形，反应容器410靠近底部的侧壁具有冲洗口418、冲洗口418与出料口413相对地设置在反应容器410的两侧。

值得一提的是，出料口413适于与固液分离装置700连通，从而由出料口413排出的沉淀经过固液分离装置700进行处理。

在一些实施例中，出液口414通过溢流管道440与精制分盐系统800连通，通过精制分盐系统对反应容器410溢出的上层清液进行处理，回收液体中的盐类。

在一些实施例中，二氧化碳除钙一体化装置还包括设置在反应容器410内的气体分布器420，气体分布器420与进气口412连通，二氧化碳经过气体分布器420后均匀分散入溶液中。

进一步地，气体分布器420包括与进气口412连通的主管道421以及与主管道421连通的至少一圆环管道422，圆环管道422上设置多个出气孔，出气孔朝向反应容器410的底部设置，以防止出气孔堵塞。出气孔的直径为4mm～8mm。值得一提的是，设置在输气管道510上的切断阀520以及压力变送器530也可以防止反应容器内的反应液倒灌入气体分布器420，从而堵塞出气孔。

二氧化碳气体经过气体分布器420形成很多微气泡，能够与反应容器中的混合液充分接触反应，未反应的气体经过反应容器410顶部的排气口415排出。

在一些实施例中，二氧化碳除钙一体化装置还包括设置在反应容器410内的搅拌桨431，搅拌桨431位于气体分布器420的上方，搅拌桨431由设置在反应容器410外的搅拌电机432驱动。搅拌桨431可以防止气泡在上升过程中汇聚成大气泡，起到打散气泡的作用，能够加强气液反应，从而促进反应的充分进行。优选地，搅拌电机432为变频电机，从而可对搅拌桨431的转速进行调节。

在一些实施例中，可移动安装框架600包括底座601，底座601的四角设置脚轮610，底座601包括用于设置反应容器410的第一区域，第一区域靠近底座601的一端，底座601的另一端设置一支架602，支架602从底座601向上延伸，控制模块10设置在支架602的一侧的上端，混料管道320呈蛇形设置在支架602的另一侧，进料泵110设置在底座601上，并位于反应容器410与支架602之间。

本申请还提供一种二氧化碳除钙方法，包括步骤：

S100，将钙离子浓度高的废液与液碱的混合液输送至反应容器410，将含有二氧化碳的气体从混合液的下部输入反应容器410内进行反应，未反应的气体从反应容器410上方排出；

S200，从反应容器410的底部排出反应产生的碳酸钙沉淀，从反应容器410的上部排出钙离子浓度低的上层清液。

进一步地，步骤S100中，将钙离子浓度高的废液与液碱分别输送入管道混合器310进行混合，混合液再经混料管道320输送至反应容器410。

进一步地，步骤S100中，根据反应容器410内混合液的PH值，对进入管道混合器310内的液碱进行控制，当PH值低于10时，向管道混合器310内输送液碱，当PH值高于12时，停止向管道混合器310输送液碱。

进一步地，步骤S100中，含有二氧化碳的气体来源于膜分离装置。

进一步地，步骤S200中，排出的碳酸钙沉淀输送至固液分离装置700进行处理，排出的上层清液输送至精制分盐系统800进行处理

【实施例1】

采用本申请提供的二氧化碳除钙一体化装置对废水A进行处理，检测进料管道内废水中钙离子的含量为22312mg/L，经过反应容器去除钙离子后，检测到溢流管道内液体中钙离子的含量为535mg/L。

【实施例2】

采用本申请提供的二氧化碳除钙一体化装置以及方法对废水B进行处理，检测进料管道内废水中钙离子的含量为19356mg/L，经过反应容器去除钙离子后，检测溢流管道内液体中钙离子的含量为427mg/L。

【实施例3】

采用本申请提供的二氧化碳除钙一体化装置以及方法对废水C进行处理，检测进料管道内废水中钙离子的含量为21389mg/L，经过反应容器去除钙离子后，检测溢流管道内液体中钙离子的含量为498mg/L。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，包括可移动安装框架、反应容器、进料泵、加药泵、管道混合器、混料管道以及控制模块；

所述进料泵安装在所述可移动安装框架上，用于将含有钙离子的废水输送至所述管道混合器；

所述加药泵安装在所述可移动安装框架上，用于将液碱输送至所述管道混合器；

所述管道混合器设置在所述可移动安装框架上，用于混合废水与液碱；

所述反应容器安装在所述可移动安装框架上，所述反应容器靠近底部的侧壁上具有进料口以及进气口，所述进料口与所述管道混合器通过所述混料管道连通，废水与液碱的混合液适于通过所述进料口进入所述反应容器，二氧化碳适于通过所述进气口进入所述反应容器，所述反应容器靠近顶部的侧壁上具有出液口，反应后的上层清液适于从所述出液口排出，所述反应容器的顶部具有排气口以用于排出未反应的气体，所述反应容器靠近底部的侧壁上还具有出料口以用于排出反应产生的沉淀，所述反应容器的侧壁还具有检测口，PH检测仪适于通过所述检测口检测所述反应容器内溶液的PH值；

所述控制模块安装在所述可移动安装框架上，所述控制模块与所述进料泵电连接，用于控制所述进料泵的启闭，所述控制模块还与所述加药泵以及所述PH检测仪电连接，从而根据所述PH检测仪检测的数据自动控制所述加药泵的启闭。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，还包括一输气管道，所述进气口与所述输气管道的一端连通，所述输气管道沿着所述反应容器的侧壁从所述进气口向上延伸以使得另一端超过所述反应容器的液面，二氧化碳气源适于与所述输气管道的上端连通。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，所述输气管道上还设置切断阀以及压力变送器，所述压力变送器用于检测所述输气管道内的气压，所述控制模块与所述压力变送器以及所述切断阀电连接，从而当所述输气管道内的气压低于预设值时，所述控制模块控制所述切断阀关闭所述输气管道。

4.如权利要求1所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，还包括连通所述进料泵与所述管道混合器的进料管道，所述进料管道上设置有调节进料流量的进料阀门以及显示流量的流量计。

5.如权利要求4所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，还包括溢流管道，所述溢流管道的一端与所述出液口连通，另一端沿着所述反应容器的侧壁向下延伸，所述溢流管道的管径大于所述进料管道的管径。

6.如权利要求1所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，所述混合管道绕设在所述可移动安装框架上。

7.如权利要求1所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，所述反应容器的底部设置斜坡，所述出料口设置在所述斜坡的低处以方便出料，所述反应容器的底边还设置有冲洗口，所述冲洗口与所述出料口相对地设置在所述斜坡的另一侧；或者，所述反应容器的底部为锥形。

8.如权利要求1所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，还包括设置在所述反应容器内的气体分布器，所述气体分布器包括与所述进气口连通的主管道以及与所述主管道连通的至少一圆环管道，所述圆环管道靠近所述反应容器的底部，所述圆环管道上设置多个出气孔，所述出气孔朝向所述反应容器的底部，二氧化碳适于通过所述出气孔进入到所述反应容器内。

9.如权利要求8所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，还包括设置在所述反应容器内的搅拌桨，所述搅拌桨位于所述气体分布器上方以用于打散气泡，所述搅拌桨由设置在所述反应容器外的搅拌电机驱动，所述搅拌电机与所述控制模块电连接，从而通过所述控制模块控制所述搅拌电机的启闭，所述搅拌电机为变频电机，从而可对所述搅拌桨的转速进行调节。

10.如权利要求1-9任一所述的二氧化碳除钙一体化装置，其特征在于，所述可移动安装框架包括底座，所述底座的四角设置脚轮，所述底座包括用于设置反应容器的第一区域，所述第一区域靠近所述底座的一端，所述底座的另一端设置一支架，所述支架从所述底座向上延伸，所述控制模块设置在所述支架的一侧的上端，所述混料管道呈蛇形设置在所述支架的另一侧，所述进料泵设置在所述底座上，并位于所述反应容器与所述支架之间。