[发明专利]一种高硬度水除硬方法及装置

说明书

本发明公开了一种高硬度水除硬方法，高硬度水首先与循环回流的低硬度地下水混合，经稀释后硬度快速降低，之后进入导流筒中的结晶区。结晶区内地下水以上向流形式，与来自结晶区中心穿孔加药管的沉淀剂沿程逐次混合，结晶反应体系得以维持在较低的离子浓度积水平，并且离子浓度积沿程逐渐降低。在较低的离子浓度积条件下，反应体系中的均相结晶被有效抑制，钙镁离子与沉淀剂离子以构晶离子形式在晶种表面进行非均相表面结晶，微晶产率大幅降低，少量微晶将随循环水流重新进入结晶区充当晶种。本发明还公开了一种实现上述高硬度水除硬装置。

技术领域

本发明属于自来水处理技术领域，尤其涉及一种高硬度水除硬方法及装置。

背景技术

自来水中硬度超标将对日常生活、工业生产造成一定影响，严重时甚至威胁人类健康。硬度超标引起的结垢还会降低换热设备的效率，导致机械故障。

目前关于硬度去除的技术主要有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法和吸附法等。其中离子交换法、膜分离法和吸附法存在工序复杂、操作运行复杂、运行成本高，或者占地面积大等问题。

化学沉淀法基于CaCO₃、Mg(OH)₂等的结晶过程，具有操作简单、去除率高的优势，并且易与混凝、沉淀等净水工艺结合，适应性强，至今仍是最常用硬度去除技术。但化学沉淀法存在问题同样明显，其中最主要的问题是结晶产物颗粒细碎，沉降性能差，导致出水浊度较高。

导致上述问题的主要原因在于常规化学沉淀法的结晶过程属于均相结晶过程，均相结晶过程成核速率快，生成的晶核数量多，难以进一步成长，最终结晶产物为颗粒细碎的微晶，难以沉降。为克服此问题，中国发明专利CN106115942A公布了一种以诱导结晶为原理的水中硬度去除方法，该方法将结晶过程由均相结晶为主调控为以非均相结晶为主，可以有效的降低出水浊度，但出水浊度仍在10NTU以上，达不到《生活饮用水卫生部标准》（GB5749-2006）的要求，这是因为结晶反应的推动力为结晶体系中钙镁离子和沉淀剂离子浓度的乘积，即离子浓度积，当结地下水中钙镁离子浓度较高时，尽管采用诱导结晶方式，由于结晶体系离子浓度积较高，均相结晶仍不可避免。

中国发明专利CN105502692A公布了一种诱导结晶除硬度的优化运行方法和装置，该方法与装置在有效去除硬度的同时，出水浊度也可满足《生活饮用水卫生部标准》（GB5749-2006）的要求，但该方法并未报道对于总硬度超过300 mg/L的高硬度水的处理效果。而在我国南方地区的山丘区，特别是喀斯特地貌山丘区，地下水硬度往往在450 mg/L以上。此外，该方法与装置还需要多次投加晶种，以补充结晶产物外排时引起的晶种流失。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种能够抑制硬度去除过程中的均相结晶，并实现非均相结晶去除水体硬度的方法和装置。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

一种高硬度水除硬装置，包括：

导流筒，其内从下到上依次分为搅拌区、布水区和结晶区；

外筒，套置于所述导流筒外，所述导流筒和外筒之间的区域构成循环区，所述外筒内位于所述导流筒上方的区域构成固液分离区，所述外筒内位于所述导流筒下方的区域构成泥渣浓缩区；

所述搅拌区设有搅拌叶，所述布水区设有布水管，所述结晶区内装填有处于流化状态的晶种，在结晶区中心还设有垂直的加药管，所述加药管的管壁上沿其高度方向设有若干加药孔。

进一步的，所述固液分离区顶部设有集水槽，所述集水槽与排水管连通。

进一步的，所述布水管包括布水干管和若干与布水干管连通的布水支管，所述布水支管上设有孔眼朝上的穿孔。

进一步的，所述布水干管与所述布水支管纵横交错布置。