[發明專利]一種高硬度來水用軟化裝置及軟化方法

在審

• 申請號: 202110065169.5
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112811665A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 許源;杜浦;楊文輝;季承
• 申請（專利權）人: 四川梅塞爾氣體產品有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F5/02;C02F1/52;C02F1/28;C02F1/56
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發明公開了一種高硬度來水用軟化裝置及軟化方法，其方法包括利用CO₂酸化、燒堿堿化、沉淀發生、COFs吸附和pH調節，其中該裝置中包括依次連接的堿性調節池、沉淀反應池、沉淀池、pH調節池和清水池，堿性調節池還連接有燒堿溶解池，CO₂供應系統依次通過CO₂投加裝置、氣液混合系統分別與沉淀反應池和pH調節池連接，氣液混合系統通過液下泵與清水池連接，沉淀池還連接有絮凝劑加藥罐。通過該裝置投加CO₂氣體和COFs材料，可以將自來水中的Ca²⁺和Mg²⁺等無機金屬離子吸附和沉淀后進一步分離，能夠實現水體中和、降硬度一步完成，同時有效進行CO₂固化，降低了CO₂在大氣中的排放。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及到一種高硬度來水用軟化裝置及軟化方法。

背景技術

目前在礦山選礦過程中、冶金冶煉污水處理過程中、淤泥處理過程中常常用到石灰類的固化劑、改性劑，從而導致處理后的水的硬度極高，同時有些高硬度水堿性pH也高達12.0左右。目前常采用的技術是用純堿在堿性環境下進行降硬度后，再使用鹽酸、硫酸、磷酸等無機酸進行中和處理后回用或排放。此類工藝簡單較為普遍，需要大量的純堿作為沉淀劑以及無機酸進行中和，但由于無機酸為強酸，存放和使用都存在較大的風險，同時這些酸都屬于易制毒物品被嚴加管控，給管理帶來一定風險。另外，由于在控制 pH值在8左右時，無機酸pH調控較難，工程使用過程中容易出現過調的質量事故，運行產生的Cl^-、SO₄^2-等離子會再次造成水體的二次污水，同時運行成本高。

共價有機骨架材料(COFs)是一種新型的結晶型多孔材料，具有大的比表面積，多孔道及表面可修飾的特點。COFs因其結構骨架為B、C、N、O、Si 等輕元素，因而密度低，且在合成過程中，單體之間不發生大的改變，因而可以通過選擇設計單體，合成具有特定孔徑大小、不同表面性質的COFs材料，使其在吸附性能上極具應用潛力。目前研究表明，COFs材料可以用于氣體儲存，而用于廢水中的金屬離子沉積還未有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種高硬度來水用軟化裝置及軟化方法，可以解決水體硬度高、軟化后水體因pH產生二次污染的問題。

為達上述目的，本發明提供了一種高硬度來水用軟化裝置，包括依次連接的堿性調節池、沉淀反應池、沉淀池、pH調節池和清水池；堿性調節池還連接有燒堿溶解池，CO₂供應系統依次通過CO₂投加裝置、氣液混合系統分別與沉淀反應池和pH調節池連接，氣液混合系統通過液下泵與所述清水池連接，沉淀池還連接有絮凝劑加藥罐。

采用上述方案的有益效果是:首先高硬度來水或高硬度堿性來水流入堿性調節池，通過燒堿溶解池中的堿液調節高硬度來水的pH值，控制pH值在12.0～ 12.5左右；調節好pH值的高硬度來水流進沉淀反應池；CO₂供應系統提供氣態 CO₂，通過CO₂投加裝置進入氣液混合系統，氣態CO₂與清水池泵來的清水在氣液混合系統進行混合，得到混合液；混合液進入沉淀反應池與調節好pH值的高硬度來水均勻混合反應，即可形成pH為10.7左右的碳酸鈣沉淀懸浮液；碳酸鈣沉淀懸浮液接著流入沉淀池，由絮凝劑加藥罐向其中投放絮凝劑，即可得到碳酸鈣沉淀沉于沉淀池底部，至此裝置完成降硬度的工作；沉淀池上部的上清液接著流入pH調節池；氣液混合系統得到的混合液進入pH調節池與沉淀池上部的堿性的上清液混合均勻，即可形成pH值為7.5～8.5的中和液；接著中和液流入清水池，可以繼續泵入氣液混合系統循環使用，至此完成調節降硬度后自來水的pH值，防止水質二次污染。

其中，在沉淀反應池中發生如下反應：