[发明专利]一种针对地下水硬度去除的一体化净水装置

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理设备领域，特别涉及一种针对地下水硬度去除的一体化净水装置。

背景技术

水中硬度过高或过低都会影响我们人体健康，同时还会给日常生活带来不便。例如，用硬水洗涤时会和肥皂反应生产不溶性沉淀，除了影响洗涤效果外还会使衣物纤维发硬变脆易损坏，用硬水洗澡洗头时会涩发。现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中规定饮用水中总硬度含量应低于450mg/L（以CaCO3计）。

目前在饮用水处理领域比较成熟的硬度去除方法为利用沉淀法来去除水中的钙镁离子，通常使用氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等药剂沉淀钙镁离子。然而，沉淀法存在沉淀反应时间长、反应进行不彻底、钙镁离子残留浓度高等问题，还会导致产品水的pH显著升高。此外，由于所生成的沉淀物含量较高，造成过滤单元反冲洗频繁，显著增加了自用水水量和生产成本。如何根据上述问题，结合反应的基本特性，设计一种新型除硬度设备及装置将有利于地下水硬度问题的解决。

发明内容

发明目的：本发明的目的是根据现有除硬度药剂的反应特性，提供一种出水水质安全、操作简单、运行费用低、占地小的针对地下水硬度去除的一体化净水装置。

技术方案：本发明提供了一种针对地下水硬度去除的一体化净水装置，包括进水单元、药剂投加单元、主体和倒置于主体内的锥形体，所述锥形体的顶点与进水单元连接、底面开口；所述锥形体自下而上依次设有初步反应单元和微膨胀粗滤单元，所述主体自上而下依次设有配水层、深度过滤单元、集水区和消毒单元；所述药剂投加单元设于进水单元上。

作为改进，所述锥形体的锥角为20-50°。

作为另一种改进，药剂投加装置投加的药剂为氢氧化钠，投加量为30-150mg/L。作

为另一种改进，初步反应单元内的水力停留时间为0.1-0.5min。

作为另一种改进，膨胀粗滤单元内填充粒径在0.5mm以下的陶砂，膨胀粗滤单元的厚度为0.5-2.0m；膨胀粗滤单元膨胀度在5-15%。

作为另一种改进，所述深度过滤单元填充粒径为0.85-1.35的石英砂，深度过滤单元的厚度为0.8-1.2m；深度过滤单元的滤速为8-12m/h。

作为另一种改进，所述集水区内设置用于集水的短柄滤头，集水区的高度为0.2-0.5m。

作为另一种改进，消毒单元内水力停留时间为5-10min。

有益效果：本发明提供的针对地下水硬度去除的一体化净水装置依据传统地下水除硬度药剂的反应过程和特性而设计的，具有除硬度过程迅速、操作简单、运行费用低、出水水质好等优点，同时具有占地面积小的优势。

本发明所提供装置通过初步反应单元的设置是根据前期大量研究所得出的除硬度反应的基本特性和后续单元对进水水质的要求而设置的，显著改善了反应进行的过程，同时满足了后续处理单元对进水水质的需求，有利于后续处理的正常运行，并最终保证出水水质。

具体而言，本发明设置的微膨胀粗滤单元选用了粒径较小而在一般过滤过程中无法使用的陶砂（一般所用陶粒滤料粒径介于0.5-5mm之间），从而促进了资源的有效利用；更重要地，在本发明的方案中，陶砂具有关键的作用。由于本身粒径较小且比重较小，可以较容易地在上升水流作用下实现微膨胀或微悬浮；同时由于具有较多孔隙，可以有效截留、吸附硬度去除过程生成的沉淀物，并且将沉淀物不断地吸附于自身周围；通过陶砂之间的微弱碰撞和自身振动，将附着的沉淀物与自身成分结合到一起，并在使用过程中不断长大，促进了滤层厚度的增加，不需要进行反冲洗过程，避免了传统截留过程中需要定期反冲洗的问题。本发明设置的微膨胀粗滤单元采用倒置的锥形体反应器形式，不同高度的陶砂层膨胀程度有一定的差异，底部膨胀较高、顶部膨胀较小甚至不膨胀，这与水流方向相吻合，从而可以有效保障截留效果，为后续单元的处理提供了较好的条件。

本发明采用氢氧化钠作为除硬度药剂，其相对较快的反应速度以及所形成沉淀物相对较少的特点决定了后续工艺能否正常运行，是与后续工艺形式相对应的药剂。而氢氧化钠的除硬度成本相对较低，从而有利于降低运行成本。

本发明设置的深度过滤单元可以确保出水水质满足要求，且由于进水中颗粒物含量相对较低，从而具有较长的反冲周期，一般可达到5-7天以上，显著高于一般过滤过程的24-48h，明显降低了反冲过程的用水量。

该装置在后期稳定运行后，定期从系统中去除覆盖有大量碳酸钙、氢氧化镁之类附着物的陶砂，可以进一步进行开发利用，节省资源，并避免了二次污染问题。