[發明專利]一種適用于地下水硬度高效去除的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410143756.1
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103922450A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 楊宏;趙月蘭;鄢琳;吳城鋒;管清坤;王小樂;陳偉;王猛;孟婷;陶慕翔;尚海源;胡希佳;王玉潔;姚仁達
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，特別涉及一種適用于地下水硬度高效去除的方法及裝置。

背景技術

我國《生活飲用水衛生標準》規定，飲用水的硬度標準為450mg/L（以CaCO₃計）。很多地下水的總硬度數值在300mg/L～450mg/L之間，雖未超過規定標準，但水中鈣、鎂離子仍然較高，對人體健康不利，尤其由于暫時硬度中HCO₃^-離子的存在，水煮沸后有沉淀或漂浮物，使人感官上無法接受。HCO₃^-離子含量比較高的水加熱沸騰后產生較多殘渣，熱水供水管線、盛水器具結垢現象嚴重，以致影響到管線、閥門、水表和家用熱水器等的正常使用。國內外大部分研究，雖然沒有確切的數值標準，但是普遍認為水的硬度以不超過150mg/L為佳。

目前水軟化的處理技術主要有藥劑軟化法、離子交換軟化法和膜軟化法。離子交換軟化法需要離子交換樹脂的再生，再生工藝復雜。膜軟化法運行過程中動力消耗較大，制水成本較高。離子交換法和膜軟化法都需要較為繁瑣的預處理過程，以減輕主體工藝中樹脂或膜材料受到的污染。上述方法對運行人員的管理水平要求較高，且運行費用高。由于石灰軟化法相對于離子交換軟化法和膜軟化法成本低，能在有效保留原水中各種微量元素的條件下對地下水進行軟化處理，石灰軟化法是水的軟化處理領域應用較多的一種方法。

然而，常規的石灰軟化法在處理地下水時存在以下問題：（1）系統流程長（石灰乳混合+混凝劑混合+一級絮凝+二級絮凝+沉淀）、管理過程復雜，占地面積大；（2）在傳統的石灰軟化工藝中，為了提高石灰有效利用率和CaCO₃晶體的絮凝作用，所附加的工藝設備繁多。

發明內容

本發明提出一種適用于地下水硬度高效去除的方法及裝置。

該方法及裝置主要針對石灰軟化工藝程序復雜、占地面積大、石灰有效利用率低的問題。具體內容是通過對該石灰軟化裝置結構及參數的設計，使多個工藝過程綜合于一個裝置中完成，實現簡化處理結構、減小占地面積、降低建設運行費用的目的。通過斜葉槳式攪拌器的提升作用，將沉淀物回流到反應區循環參與反應，該回流過程起到兩方面的作用：（1）未有效利用的石灰大部分殘留于沉淀物中，通過回流過程可以提高石灰的有效利用率，從而減少石灰的投加量；（2）石灰軟化反應生成的CaCO₃晶體具有良好的絮凝作用，將沉淀物回流同時可以降低混凝處理時的混凝劑投加量，節省了資源消耗。

地下水硬度高效去除裝置，包括反應區筒壁（9）、導流區筒壁（10）、裝置外筒壁（11）、擋板（4）、斜葉槳式攪拌器（5）、集水槽（6）和出水口（7），整個裝置的最外面為裝置外筒壁（11），裝置外筒壁（11）主體為圓直桶，底面為平底，圓直桶的直徑大于平底的直徑，底面與平底之間為斜面連接，反應區筒壁（9）同軸位于裝置外筒壁（11）內部，反應區筒壁（9）的上下兩端開口，下端位于裝置外筒壁（11）的斜面處并與斜面之間具有空隙，稱為回流縫，導流區筒壁（10）同軸位于裝置外筒壁（11）、反應區筒壁（9）之間，導流區筒壁（10）的上端位置高于反應區筒壁（9）的上端，導流區筒壁（10）的下端位置高于反應區筒壁（9）的下端，導流區筒壁（10）與反應區筒壁（9）之間的空隙稱為導流區Ⅳ，裝置外筒壁（11）與導流區筒壁（10）之間的空隙為沉淀區Ⅴ，在沉淀區Ⅴ的最上部為集水槽（6），集水槽（6）設有出水口（7）；在反應區筒壁（9）的內側壁還設有擋板（4），用來保證混合效果，優選四塊擋板，四塊擋板分別位于夾角90°的垂直方向，優選擋板面與所在反應區筒壁（9）的徑向平行；在反應區筒壁（9）內部中心稱為反應控制區，將其虛擬分為三個區，從下而上分別為：反應區Ⅰ、反應區Ⅱ、反應區Ⅲ，斜葉槳式攪拌器（5）在每個反應區的中心高度還設有斜葉槳，三個反應區的斜葉槳均安裝在與電機相連的旋轉軸上，反應區Ⅰ、反應區Ⅱ、反應區Ⅲ的斜葉槳尺寸逐次減小。反應區Ⅰ下部設有進水管（1）和石灰乳投加管（2），反應區Ⅰ的上部設有混凝劑投加管（3），裝置外筒壁（11）的底部設有排泥放空管（8）。

利用上述裝置進行地下水硬度高效去除的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）原水與石灰乳分別經進水管（1）和石灰乳投加管（2）共同加入到反應區Ⅰ下部，并與斜葉槳式攪拌器（5）提升上來的沉淀物進行混合，使石灰和沉淀物快速均勻地分散于水中；絮凝劑經絮凝劑投加管（3）進入反應區Ⅰ上部；