一種廢水除鈣方法
【專利摘要】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藥劑，不會造成二次污染。除了水體中本身所含有的鈣析出，沒有額外的沉淀物。
【專利說明】一種廢水除鈣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水除硬【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種通過曝氣去除廢水中鈣離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬度在水處理及用水過程中會產(chǎn)生諸如結(jié)垢等問題，嚴重影響生活及工業(yè)生產(chǎn)。硬度過高還會對污水處理過程產(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。
[0003]化學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。此類方法可對含鈣較高的廢水進行處理，但是，多種化學藥劑的加入不僅提高了處理成本，而且石灰乳會導致水的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，加入石灰乳還會增加固體廢棄物(CaCO3)的產(chǎn)量。
[0004]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，工藝復雜，要用化學藥劑清洗，成本高等缺點，只適用于低濃度硬度離子的去除。
[0005]目前急需一種簡單，無污染的新的除鈣方法對高含鈣廢水進行處理(鈣離子濃度大于 200mg/L)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]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藥劑，無二次污染， 無額外的沉淀物。
[0007]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]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。
[0009]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，通過以下技術(shù)方案，可以更好的達到和實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
[0010]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。
[0011]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°C。
[0012]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/或氮氣。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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，水流方向與氣流方向之間的角度為90°?180°。[0016]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)運動，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。
[0017]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，并進一步促進固體鈣鹽的生長堆積。
[0018]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過曝氣使廢水的pH值調(diào)節(jié)為8-
9.5。
[0019]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的技術(shù)方案不需要投加任何化學藥劑，不會造成二次污染。除了水體中本身所含有的鈣以固體鹽的形式析出，沒有額外的沉淀物，廢渣量少。
【具體實施方式】
[0021]為更好地說明本發(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施方式如下:
[0022]在本發(fā)明的一種典型的實施方式中，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。
[0023]本發(fā)明上述技術(shù)方案不需要投加任何化學藥劑，不會造成二次污染，且工藝簡單。本發(fā)明通過曝氣來改變水體中的化學平衡，利用曝氣所引起水體中的水力學變化來促進碳酸鈣的快速、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，沒有額外的沉淀物，廢渣量少。
[0024]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--列舉。
[0025]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°C。所述廢水溫度過低、過高都會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 °C時效果更好。
[0026]本發(fā)明根據(jù)水體中的碳酸平衡原理:2HC(V4C0廣+CO2丨+H2O,通過向廢水中曝氣，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，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CO/—的方向進行，從而促進廢水中鈣離子與碳酸根離子結(jié)合生成碳酸鈣晶粒，具體反應為:Ca(HCO3)2 CaCO3丨+CO2丨+H20。向廢水中通入的氣體只要能夠滿足不與廢水起反應即可，同時又考慮到廉價易得，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/或氮氣。
[0027]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，即可有除鈣的效果。通入的氣體與廢水的體積比為200:1時，除鈣效率可以達到較好的效果，氣量再大除鈣效果也沒有明顯變化，反而增加處理成本，降低經(jīng)濟性。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。
[0028]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，氣體對廢水中CO2氣體的吹脫效果更好，從而最終提高除鈣效率。
[0029]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，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。當水流方向與氣流方向之間的角度為180°時，二者方向完全相反，此時的吹脫效果最好，除鈣效率也最高。
[0030]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)運動，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。在隨水流和氣流繼續(xù)運動的過程中，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。
[0031]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，并進一步促進固體鈣鹽的生長堆積。填料可以對水流和氣流進行高速的、多方位的切割，能夠加劇水體中離子的運動，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)填料時被吸附截留，但廢水中仍然會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填料后運動加劇，在繼續(xù)上升的過程中結(jié)合的幾率大大增加，提高了結(jié)垢效率，除硬效果明顯。
[0032]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填料進行再生處理。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。
[0033]在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過曝氣使廢水的pH值調(diào)節(jié)為8?9.5，優(yōu)選為8.5?9。
[0034]在實際實施過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對實現(xiàn)本發(fā)明方法的相應裝置進行設(shè)計。本發(fā)明并無特殊限制。
[0035]本發(fā)明所述的一種廢水除鈣方法的具體過程如下:預除鈣廢水與空氣和/或氮氣在反應器中逆流接觸，進行充分混合?？諝夂?或氮氣吹脫水中的CO2氣體，打破水中的離子平衡，促進廢水中鈣離子與 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動，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降至反應器底部。經(jīng)曝氣后的廢水流經(jīng)填料，填料對水流和氣流進行高速的、多方位的切割，加劇了水體中離子的運動，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，又進一步促進碳酸鈣的生長堆積，增大結(jié)垢效率。同時，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填料進行再生。
[0036]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，還有一小部分會進入到出水區(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，進一步降低出水鈣含量。碳酸鈣沉淀至填料表面后可以通過水洗、酸洗將填料沖洗干凈，再將垢質(zhì)排出。
[0037]具體實施例1
[0038]某廠產(chǎn)生的污水，總硬度=1237.5mg/L, Ca2+=1045.4mg/L,污水溫度為56°C。
[0039]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將污水的pH值調(diào)節(jié)為8.5?9。
[0040]經(jīng)過本發(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/L0[0041]具體實施例2
[0042]某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=1643.99mg/L, Ca2+=1583.2mg/L,廢水溫度為38°C。
[0043]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.7?9.1。
[0044]經(jīng)過本發(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/L0
[0045]具體實施例3
[0046]某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=2130.4mg/L, Ca2+=2003.6mg/L,廢水溫度為45°C。
[0047]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8?8.7。
[0048]經(jīng)過本發(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/L0
[0049]具體實施例4
[0050]某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=1724.3mg/L，Ca2+=I514.4mg/L，廢水溫度為60°C。
[0051]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.8?9.5。
[0052]經(jīng)過本發(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/L0
[0053]具體實施例5
[0054]某廠產(chǎn)生的污水，總硬度=302.5mg/L, Ca2+=210.4mg/L,污水溫度為25°C。
[0055]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.6?9。
[0056]經(jīng)過本發(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/L0
[0057]具體實施例6
[0058]某廠產(chǎn)生的廢水，總硬度=686.6mg/L, Ca2+=593.2mg/L,廢水溫度為37°C。
[0059]在除鈣過程中，曝氣量為進水量的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° ;通過曝氣將廢水的pH值調(diào)節(jié)為8.7?9.1。
[0060]經(jīng)過本發(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/L0
[0061] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(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)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
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。
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，所述廢水溫度為25?60°C。
4.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/或氮氣。
5.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，所述通入的氣體與廢水的體積比為 10 ?200:1。
6.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，使廢水與通入的氣體逆流接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的廢水除鈣方法，其特征在于，所述逆流接觸時，水流方向與氣流方向之間的角度為90°?180°。
8.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)運動，不斷結(jié)合成大顆粒后再沉降。
9.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，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，并進一步促進固體鈣鹽的生長堆積。
10.如權(quán)利要求1所述的廢水除鈣方法，其特征在于，通過曝氣使廢水的pH值調(diào)節(jié)為·8 ?9.5。
【文檔編號】C02F5/00GK103435168SQ201310381474
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】李偉, 閆東杰, 賈永強, 李立敏, 王麗梅, 馮功源, 賈立莊 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司