[發明專利]一種針對地下水硬度去除的一體化凈水裝置

有效

• 申請號: 201410110664.3
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103880215A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 劉成;陳衛;崔彪;汪斌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明屬于飲用水處理設備領域，特別涉及一種針對地下水硬度去除的一體化凈水裝置。

背景技術

水中硬度過高或過低都會影響我們人體健康，同時還會給日常生活帶來不便。例如，用硬水洗滌時會和肥皂反應生產不溶性沉淀，除了影響洗滌效果外還會使衣物纖維發硬變脆易損壞，用硬水洗澡洗頭時會澀發。現行《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中規定飲用水中總硬度含量應低于450mg/L（以CaCO3計）。

目前在飲用水處理領域比較成熟的硬度去除方法為利用沉淀法來去除水中的鈣鎂離子，通常使用氫氧化鈣、氫氧化鈉、碳酸鈉等藥劑沉淀鈣鎂離子。然而，沉淀法存在沉淀反應時間長、反應進行不徹底、鈣鎂離子殘留濃度高等問題，還會導致產品水的pH顯著升高。此外，由于所生成的沉淀物含量較高，造成過濾單元反沖洗頻繁，顯著增加了自用水水量和生產成本。如何根據上述問題，結合反應的基本特性，設計一種新型除硬度設備及裝置將有利于地下水硬度問題的解決。

發明內容

發明目的：本發明的目的是根據現有除硬度藥劑的反應特性，提供一種出水水質安全、操作簡單、運行費用低、占地小的針對地下水硬度去除的一體化凈水裝置。

技術方案：本發明提供了一種針對地下水硬度去除的一體化凈水裝置，包括進水單元、藥劑投加單元、主體和倒置于主體內的錐形體，所述錐形體的頂點與進水單元連接、底面開口；所述錐形體自下而上依次設有初步反應單元和微膨脹粗濾單元，所述主體自上而下依次設有配水層、深度過濾單元、集水區和消毒單元；所述藥劑投加單元設于進水單元上。

作為改進，所述錐形體的錐角為20-50°。

作為另一種改進，藥劑投加裝置投加的藥劑為氫氧化鈉，投加量為30-150mg/L。作

為另一種改進，初步反應單元內的水力停留時間為0.1-0.5min。

作為另一種改進，膨脹粗濾單元內填充粒徑在0.5mm以下的陶砂，膨脹粗濾單元的厚度為0.5-2.0m；膨脹粗濾單元膨脹度在5-15%。

作為另一種改進，所述深度過濾單元填充粒徑為0.85-1.35的石英砂，深度過濾單元的厚度為0.8-1.2m；深度過濾單元的濾速為8-12m/h。

作為另一種改進，所述集水區內設置用于集水的短柄濾頭，集水區的高度為0.2-0.5m。

作為另一種改進，消毒單元內水力停留時間為5-10min。

有益效果：本發明提供的針對地下水硬度去除的一體化凈水裝置依據傳統地下水除硬度藥劑的反應過程和特性而設計的，具有除硬度過程迅速、操作簡單、運行費用低、出水水質好等優點，同時具有占地面積小的優勢。

本發明所提供裝置通過初步反應單元的設置是根據前期大量研究所得出的除硬度反應的基本特性和后續單元對進水水質的要求而設置的，顯著改善了反應進行的過程，同時滿足了后續處理單元對進水水質的需求，有利于后續處理的正常運行，并最終保證出水水質。

具體而言，本發明設置的微膨脹粗濾單元選用了粒徑較小而在一般過濾過程中無法使用的陶砂（一般所用陶粒濾料粒徑介于0.5-5mm之間），從而促進了資源的有效利用；更重要地，在本發明的方案中，陶砂具有關鍵的作用。由于本身粒徑較小且比重較小，可以較容易地在上升水流作用下實現微膨脹或微懸浮；同時由于具有較多孔隙，可以有效截留、吸附硬度去除過程生成的沉淀物，并且將沉淀物不斷地吸附于自身周圍；通過陶砂之間的微弱碰撞和自身振動，將附著的沉淀物與自身成分結合到一起，并在使用過程中不斷長大，促進了濾層厚度的增加，不需要進行反沖洗過程，避免了傳統截留過程中需要定期反沖洗的問題。本發明設置的微膨脹粗濾單元采用倒置的錐形體反應器形式，不同高度的陶砂層膨脹程度有一定的差異，底部膨脹較高、頂部膨脹較小甚至不膨脹，這與水流方向相吻合，從而可以有效保障截留效果，為后續單元的處理提供了較好的條件。

本發明采用氫氧化鈉作為除硬度藥劑，其相對較快的反應速度以及所形成沉淀物相對較少的特點決定了后續工藝能否正常運行，是與后續工藝形式相對應的藥劑。而氫氧化鈉的除硬度成本相對較低，從而有利于降低運行成本。

本發明設置的深度過濾單元可以確保出水水質滿足要求，且由于進水中顆粒物含量相對較低，從而具有較長的反沖周期，一般可達到5-7天以上，顯著高于一般過濾過程的24-48h，明顯降低了反沖過程的用水量。

該裝置在后期穩定運行后，定期從系統中去除覆蓋有大量碳酸鈣、氫氧化鎂之類附著物的陶砂，可以進一步進行開發利用，節省資源，并避免了二次污染問題。