申請(qǐng)日2013.08.27
公開(kāi)(公告)日2016.01.06
IPC分類號(hào)C02F5/00
摘要
本發(fā)明涉及一種廢水除鈣方法。所述方法以曝氣的方式向廢水中通入氣體，將廢水中的CO2氣體帶走，使廢水中的鈣離子以固體鈣鹽的形式結(jié)晶析出。本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要投加任何化學(xué)藥劑，不會(huì)造成二次污染。除了水體中本身所含有的鈣析出，沒(méi)有額外的沉淀物。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種廢水除鈣方法，其特征在于，以曝氣的方式向廢水中通入氣體，將 廢水中的CO2氣體帶走，使廢水中的鈣離子以固體鈣鹽的形式結(jié)晶析出;
所述廢水溫度為30～45℃;
所述通入的氣體與廢水的體積比為60～120:1;
使廢水與通入的氣體逆流接觸;所述逆流接觸時(shí)，水流方向與氣流方向之 間的角度為90°～180°;
廢水中設(shè)置有填料，經(jīng)曝氣后的廢水流經(jīng)填料使析出的固體鈣鹽吸附截留， 并進(jìn)一步促進(jìn)固體鈣鹽的生長(zhǎng)堆積。
2.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，所述廢水中鈣離子濃 度大于等于200mg/L。
3.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，向廢水中通入的氣體 為空氣和/或氮?dú)狻?/P>
4.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，析出的固體鈣鹽隨水 流和氣流繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。
5.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，通過(guò)曝氣使廢水的pH 值調(diào)節(jié)為8～9.5。
說(shuō)明書(shū)
一種廢水除鈣方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水除硬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)曝氣去除廢水中鈣離子 的方法。
背景技術(shù)
硬度在水處理及用水過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸如結(jié)垢等問(wèn)題，嚴(yán)重影響生活及工業(yè) 生產(chǎn)。硬度過(guò)高還會(huì)對(duì)污水處理過(guò)程產(chǎn)生影響。因此，去除水中的硬度離子是 解決結(jié)垢、改善水處理效果、凈化水質(zhì)的根本途徑。目前如化學(xué)沉淀法、納濾、 反滲透、電滲析等多種技術(shù)都可用于水的軟化，然而每種處理技術(shù)都存在其局 限性。
化學(xué)沉淀法主要有石灰軟化法及其組合工藝，如石灰/蘇打軟化法，石灰/蘇 打/磷酸軟化法等。此類方法可對(duì)含鈣較高的廢水進(jìn)行處理，但是，多種化學(xué)藥 劑的加入不僅提高了處理成本，而且石灰乳會(huì)導(dǎo)致水的pH值上升，出水pH還 需投加酸回調(diào)，有可能引起二次污染;另外，加入石灰乳還會(huì)增加固體廢棄物 (CaCO3)的產(chǎn)量。
納濾、反滲透、電滲析等方法都用到選擇性膜材料，具有膜再生困難，工 藝復(fù)雜，要用化學(xué)藥劑清洗，成本高等缺點(diǎn)，只適用于低濃度硬度離子的去除。
目前急需一種簡(jiǎn)單，無(wú)污染的新的除鈣方法對(duì)高含鈣廢水進(jìn)行處理(鈣離 子濃度大于200mg/L)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廢水除鈣方法。本發(fā)明所述的廢水除鈣方法不 需添加化學(xué)藥劑，無(wú)二次污染，無(wú)額外的沉淀物。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種廢水除鈣方法，所述方法以曝氣的方式向廢水中通入氣體，將廢水中 的CO2氣體帶走，使廢水中的鈣離子以固體鈣鹽的形式結(jié)晶析出。
以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制， 通過(guò)以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述廢水中鈣離子濃度大于 等于200mg/L。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述廢水溫度為25～60℃。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，向廢水中通入的氣體為空氣 和/或氮?dú)狻?/P>
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述通入的氣體與廢水的體 積比為10～200:1。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，使廢水與通入的氣體逆流接 觸。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述逆流接觸時(shí)，水流方向 與氣流方向之間的角度為90°～180°。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，析出的固體鈣鹽隨水流和氣 流繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，廢水中設(shè)置有填料，經(jīng)曝氣 后的廢水流經(jīng)填料使析出的固體鈣鹽吸附截留，并進(jìn)一步促進(jìn)固體鈣鹽的生長(zhǎng) 堆積。
優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)曝氣使廢水的pH值調(diào)節(jié) 為8～9.5。
與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要投加任何化學(xué)藥劑，不會(huì)造成二次污染。除 了水體中本身所含有的鈣以固體鹽的形式析出，沒(méi)有額外的沉淀物，廢渣量少。
具體實(shí)施方式
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限 制性的實(shí)施方式如下：
在本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種廢水除鈣方法，所述方法 以曝氣的方式向廢水中通入氣體，將廢水中的CO2氣體帶走，使廢水中的鈣離 子以固體鈣鹽的形式結(jié)晶析出。
本發(fā)明上述技術(shù)方案不需要投加任何化學(xué)藥劑，不會(huì)造成二次污染，且工 藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明通過(guò)曝氣來(lái)改變水體中的化學(xué)平衡，利用曝氣所引起水體中的 水力學(xué)變化來(lái)促進(jìn)碳酸鈣的快速、大量形成。除了水體中本身所含有的鈣以固 體鹽的形式析出，沒(méi)有額外的沉淀物，廢渣量少。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述廢水中鈣離子濃度大于等于 200mg/L。本發(fā)明所述廢水除鈣方法可適用于高含鈣廢水的除鈣處理，例如鈣離 子濃度為600mg/L或1000mg/L的廢水，此處不一一列舉。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述廢水溫度為25～60℃。所述廢水溫 度過(guò)低、過(guò)高都會(huì)影響鈣離子在水中的分散，不利于析出鈣鹽形成結(jié)晶。所述 廢水溫度在30～45℃時(shí)效果更好。
本發(fā)明根據(jù)水體中的碳酸平衡原理：2HCO3-CO32-+CO2↑+H2O，通過(guò)向廢 水中曝氣，吹脫水中的CO2氣體，打破了水體中的碳酸平衡體系，使平衡向右 移動(dòng)，水體pH升高。隨著CO2氣體的吹脫，水體中平衡體系不斷向生成CO32-的方向進(jìn)行，從而促進(jìn)廢水中鈣離子與碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鈣晶粒，具體 反應(yīng)為：Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O。向廢水中通入的氣體只要能夠滿足 不與廢水起反應(yīng)即可，同時(shí)又考慮到廉價(jià)易得，因此在本發(fā)明提供的技術(shù)方案 的基礎(chǔ)上，向廢水中通入的氣體為空氣和/或氮?dú)狻?/P>
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述通入的氣體與廢水的體積比為 10～200:1，通入的氣體與廢水的體積比為10:1時(shí)，即可有除鈣的效果。通入的 氣體與廢水的體積比為200:1時(shí)，除鈣效率可以達(dá)到較好的效果，氣量再大除鈣 效果也沒(méi)有明顯變化，反而增加處理成本，降低經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明所述體積比優(yōu) 選60～120:1。所述曝氣方式優(yōu)選為勻速曝氣。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，使廢水與通入的氣體逆流接觸。逆流 接觸的方式可以使廢水與氣體充分混合，氣體對(duì)廢水中CO2氣體的吹脫效果更 好，從而最終提高除鈣效率。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述逆流接觸時(shí)，水流方向與氣流方 向之間的角度為90°～180°，可以使氣水混合更充分。當(dāng)水流方向與氣流方向之 間的角度為180°時(shí)，二者方向完全相反，此時(shí)的吹脫效果最好，除鈣效率也最 高。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，析出的固體鈣鹽隨水流和氣流繼續(xù)運(yùn) 動(dòng)，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。在隨水流和氣流繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，結(jié)晶析 出的碳酸鈣晶�？梢越Y(jié)合成更大的晶粒，從而更容易沉降，最終排出。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，廢水中設(shè)置有填料，經(jīng)曝氣后的廢水 流經(jīng)填料使析出的固體鈣鹽吸附截留，并進(jìn)一步促進(jìn)固體鈣鹽的生長(zhǎng)堆積。填 料可以對(duì)水流和氣流進(jìn)行高速的、多方位的切割，能夠加劇水體中離子的運(yùn)動(dòng)， 提高鈣離子和碳酸根離子的結(jié)合概率。絕大部分碳酸鈣晶粒流經(jīng)填料時(shí)被吸附 截留，但廢水中仍然會(huì)有部分鈣離子和碳酸根離子。這些鈣離子和碳酸根離子 穿過(guò)填料后運(yùn)動(dòng)加劇，在繼續(xù)上升的過(guò)程中結(jié)合的幾率大大增加，提高了結(jié)垢 效率，除硬效果明顯。
水體中形成的碳酸鈣晶粒被吸附截留在填料濾層里，累積到一定程度后要 對(duì)填料進(jìn)行再生處理。視結(jié)垢情況，可以選擇水洗或酸洗，也可以選擇水洗、 酸洗相結(jié)合的方式或其它填料再生方式。
在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)曝氣使廢水的pH值調(diào)節(jié)為8～9.5， 優(yōu)選為8.5～9。
在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的相應(yīng)裝置進(jìn) 行設(shè)計(jì)。本發(fā)明并無(wú)特殊限制。
本發(fā)明所述的一種廢水除鈣方法的具體過(guò)程如下：預(yù)除鈣廢水與空氣和/或 氮?dú)庠诜磻?yīng)器中逆流接觸，進(jìn)行充分混合�？諝夂�/或氮?dú)獯得撍械腃O2氣體， 打破水中的離子平衡，促進(jìn)廢水中鈣離子與碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鈣晶粒。 碳酸鈣晶粒隨著水流和氣流向上運(yùn)動(dòng)，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降至反應(yīng)器底 部。經(jīng)曝氣后的廢水流經(jīng)填料，填料對(duì)水流和氣流進(jìn)行高速的、多方位的切割， 加劇了水體中離子的運(yùn)動(dòng)，增加了水體中繼續(xù)上升的Ca2+和CO32-結(jié)合的幾率。 填料層可以為形成的碳酸鈣垢質(zhì)提供很好的附著層，使碳酸鈣在形成之后迅速 的附著在填料層中，又進(jìn)一步促進(jìn)碳酸鈣的生長(zhǎng)堆積，增大結(jié)垢效率。同時(shí)， 水體中形成的碳酸鈣晶粒被吸附截留在填料濾層里，累積到一定程度后要對(duì)填 料進(jìn)行再生。
被軟化的水從出水口排出。生成的碳酸鈣晶粒大部分截留在填料里，還有 一小部分會(huì)進(jìn)入到出水區(qū)。由于出水區(qū)水力變化，可以使碳酸鈣沉淀在此區(qū)域 緩慢下沉，進(jìn)一步降低出水鈣含量。碳酸鈣沉淀至填料表面后可以通過(guò)水洗、 酸洗將填料沖洗干凈，再將垢質(zhì)排出。
具體實(shí)施例1
某廠產(chǎn)生的污水，總硬度=1237.5mg/L，Ca2+=1045.4mg/L，污水溫度為56℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的10倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接觸， 水流方向與氣流方向之間的角度為90°;通過(guò)曝氣將污水的pH值調(diào)節(jié)為8.5～9。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，污水總硬度降至719.4mg/L，Ca2+濃度降至 515.5mg/L。
具體實(shí)施例2
某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=1643.99mg/L，Ca2+=1583.2mg/L，廢水溫度為38℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的200倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接 觸，水流方向與氣流方向角度為180°;通過(guò)曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.7～9.1。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，廢水總硬度降至170.4mg/L，Ca2+濃度降至 74.3mg/L。
具體實(shí)施例3
某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=2130.4mg/L，Ca2+=2003.6mg/L，廢水溫度為45℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的120倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接 觸，水流方向與氣流方向角度為120°;通過(guò)曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8～8.7。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，廢水總硬度降至363.5mg/L，Ca2+濃度降至 192.5mg/L。
具體實(shí)施例4
某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=1724.3mg/L，Ca2+=1514.4mg/L，廢水溫度為60℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的60倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接觸， 水流方向與氣流方向角度為180°;通過(guò)曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.8～9.5。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，廢水總硬度降至523.3mg/L，Ca2+濃度降至 307.5mg/L。
具體實(shí)施例5
某廠產(chǎn)生的污水，總硬度=302.5mg/L，Ca2+=210.4mg/L，污水溫度為25℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的60倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接觸， 水流方向與氣流方向角度為180°;通過(guò)曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.6～9。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，污水總硬度降至100.4mg/L，Ca2+濃度降至 45.5mg/L。
具體實(shí)施例6
某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=686.6mg/L，Ca2+=593.2mg/L，廢水溫度為37℃。
在除鈣過(guò)程中，曝氣量為進(jìn)水量的80倍，勻速曝氣;廢水與氣體逆流接觸， 水流方向與氣流方向角度為180°;通過(guò)曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.7～9.1。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述除鈣處理后，廢水總硬度降至132.8mg/L，Ca2+濃度降至 55.5mg/L。
申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明 并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原 料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范 圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
