[发明专利]诱导结晶沉淀系统及诱导结晶软化工艺排渣周期优化方法

说明书

本发明公开了诱导结晶沉淀系统及诱导结晶软化工艺排渣周期的优化方法，包括诱晶单元、进水管、出水管、变压水泵、排砂管、加药管，所述诱晶单元包括诱晶分离区、诱晶接触沉淀区，所述诱晶接触沉淀区为设有向上坡度的锥体结构，在诱晶接触沉淀区下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区，具体包括以下步骤：计算晶核线性增长速率；计算诱晶颗粒孔隙率；结晶颗粒绝对密实体积的求导计算；计算诱晶颗粒绝对密实体积的等体积球体半径；达成诱晶软化池排渣限定性条件；计算诱晶软化池排渣周期T。本发明基于诱导结晶沉淀系统及诱导结晶软化工艺排渣周期的优化工艺，进行其排渣周期计算方法的优化，解决了该工艺排渣周期难以确定、晶种流失等缺陷。

技术领域

本发明涉及给水处理技术领域,尤其涉及一种诱导结晶沉淀系统及诱导结晶软化工艺排渣周期优化方法。

背景技术

我国地下水中的高硬度问题不容忽视，我国北方大部分地区和南方石灰岩地区，地下水硬度普遍较高，硬度较大的饮用水存在的煮沸后口感差、生成水垢、降低洗涤效果等问题一直受到民众诟病和抱怨。硬度在水处理及用水过程中会产生诸如结垢等问题，严重影响生活及工业生产。因此，去除水中的硬度离子是解决结垢、改善水处理效果、净化水质的必要途径。

国内外地下水硬度去除技术主要有膜软化法、基于溶度积原理的药剂软化法和基于离子交换原理的离子交换软化法等。然而，这些处理技术在出水水质、产水率、成本和可操作性等方面存在各自的缺点和不足。诱导结晶软化法是改进的新型药剂软化法，基本的原理是在流化床反应器(fluidized bed reactor)底部填充适当的颗粒状晶种，将原水以一定的流速泵入反应器底部，使晶种处于完全流化态，加入碱性药剂使水中的致硬离子Ca²⁺在晶种表面生成CaCO₃沉淀并不断生长，从而达到水质软化的目的。但现有的诱导结晶软化法多采用经验法或控制固定排渣周期等方式进行排渣，造成晶种浪费、产水率降低、出水水质变差等问题。因此，准确、快捷的诱导结晶软化工艺排渣周期的计算方法对于诱导结晶软化法的优化十分重要。

发明内容

本发明就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种诱导结晶沉淀系统及诱导结晶软化工艺排渣周期优化方法。本发明基于一种新型除硬诱晶沉淀池及工艺，进行其排渣周期计算方法的优化，解决了该工艺排渣周期难以确定、晶种流失等缺陷。本发明能够节约晶种、产水率高、出水水质好，能够实现诱导结晶软化工艺排渣周期的准确、快捷计算，以对诱导结晶软化法的优化。

本发明解决技术问题的技术方案是：

一种诱导结晶沉淀系统，包括诱晶单元、进水管、出水管、变压水泵、排砂管、加药管，所述诱晶单元包括诱晶分离区、诱晶接触沉淀区，所述诱晶接触沉淀区为设有向上坡度的锥体结构，在诱晶接触沉淀区下部装填石英砂层晶核构成诱晶接触区，排沙管设于诱晶接触沉淀区体外、通过阀门控制结晶产物排放，在诱晶分离区上部设有出水管，诱晶接触沉淀区底部连接有进水管，进水管上设有变压水泵及流量计，加药系统的加药管与诱晶接触区连接。

一种诱导结晶软化工艺排渣周期的优化方法，具体包括以下步骤：

步骤1)计算晶核线性增长速率；

步骤2)计算诱晶颗粒孔隙率；

步骤3)结晶颗粒绝对密实体积的求导计算；

步骤4)计算诱晶颗粒绝对密实体积的等体积球体半径；

步骤5)达成诱晶软化池排渣限定性条件；

步骤6)计算诱晶软化池排渣周期T。

所述步骤1)通过以下步骤得到：

1)碳酸钙诱导结晶过程用两阶段成长模型描述，即溶质扩散和晶核表面反应；钙离子通过静电作用运动到诱晶颗粒表面，之后在颗粒表面聚集、成长，形成规则的晶格结构；通常颗粒粒径随时间的变化速率，即称为颗粒的线性增长速率，可用计算式表示：