[发明专利]一种去除水中硬度的方法和装置

说明书

本发明公开了一种去除水中硬度的方法，高硬度水在进水区与来自沉淀区的微晶混合后，以上向流形式进入结晶区。在结晶区内投加晶种，与来自结晶区中心加药狭缝管的沉淀剂沿程连续混合，结晶反应体系得以维持在较低的离子浓度积水平。在较低离子浓度积条件下，钙镁离子与沉淀剂离子主要在晶种表面进行非均相结晶，均相结晶被有效抑制，微晶产率大幅降低。少量微晶将在沉淀区由斜板层高效分离，之后落入进水区，重新进入结晶区充当晶种。本发明还公开了一种去除水中硬度的装置。本发明可以实现地下水硬度和浊度的同步达标，晶种一次性投加，无需再次补充，并且结晶单元与沉淀单元有机串联，占地面积小，操作简单。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种去除水中硬度的方法和装置。

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。工业用水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。

化学沉淀法去除硬度，基于CaCO₃、Mg(OH)₂等的结晶过程，具有操作简单、去除率高优势，适应性强，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，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CN 106115942 A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》(GB 5749-2006)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CN 105502692 A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300mg/L的高硬度地下水的处理效果。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450mg/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。

此外，晶种的分布和流化状态也是诱导结晶除硬度的关键。如果晶种流化不充分，在结晶区分布不均，则非均相结晶速率慢，均相结晶率增加，且晶种含量较低的区域将大量发生均相结晶。

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，并实现非均相结晶的去除水中硬度的方法和装置。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

一种去除水中硬度的方法，向上流动的高硬度水经过结晶区时，与结晶区内加药管沿程连续投加的沉淀剂混合，在结晶区内的晶种上进行非均相结晶，随着反应的进行，结晶产物的粒径不断增大，最终在重力作用下克服上升流的阻碍，下沉至泥渣浓缩区排出，实现高硬度水中硬度物质的去除，结晶区流出的处理水进入沉淀区固液分离，分离出的微晶颗粒回流至结晶区，以补充由于结晶产物排放所引起的晶种流失，上清液则进入集水槽达标排放。

进一步的，高硬度水从进水区进入，与来自沉淀区的微晶混合，经由搅拌区搅拌后进入结晶区。

进一步的，结晶区流出的处理水，进入沉淀区的配水区后改为上向流进行斜板沉淀，发生固液分离，清水进入清水区集水槽达标排放，微晶颗粒被斜板拦截，拦截的微晶颗粒沿斜板表面向下滑动至进水区，与进水混合后循环至结晶区成长，成为新的晶种。

进一步的，所述搅拌区内的搅拌机构搅拌强度为20～50rpm。