本申請涉及廢水處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種廢水的脫硬裝置與包含其的廢水的處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
德士古煤氣化裝置產(chǎn)生的廢水總硬度含量較高(800～1600mg/L)，氨氮高達(dá)350～500mg/L，水溫在40～50℃左右，PH值大于8.3，堿度在1000mg/L，朗格利爾指數(shù)大于3，該廢水屬于高硬度極易結(jié)垢水質(zhì)。
現(xiàn)有技術(shù)中的德士古煤氣化廢水處理系統(tǒng)包括脫氨塔和與其連接的脫硬裝置，前置的脫氨塔結(jié)垢嚴(yán)重?zé)o法投用，后置脫硬系統(tǒng)使用碳酸鈉或者生石灰除硬。
當(dāng)采用碳酸鈉除硬時，碳酸鈉可以去除廢水中的永久硬度與暫時硬度。去除永久硬度發(fā)生的反應(yīng)主要有：
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4；
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl；
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4；
MgCl2+Na2CO3→MgCO3+2NaCl。
去除部分暫時硬度的反應(yīng)主要有：
Ca(HCO3)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaHCO3；
Mg(HCO3)2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaHCO3
使用碳酸鈉無法取出廢水中已有的碳酸氫鹽等，出水堿度必然升高碳酸鈉除硬效果差，硬度去除率僅為15％。
當(dāng)采用生石灰除硬時，為避免投加生石灰(CaO)產(chǎn)生的灰塵污染，通常先將生石灰制成消石灰Ca(OH)2(即熟石灰)使用，其反應(yīng)如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
消石灰投入高硬水中，會產(chǎn)生下列反應(yīng)：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3；
Ca(OH)2+Ca(HCO3)2→2CaCO3+H2O；
2Ca(HCO3)2+Mg(HCO3)2→2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O。
這種除硬方法形成的CaCO3和Mg(OH)2都是難溶化合物，可從水中沉淀析出。但水中的永硬和負(fù)硬卻不能用石灰處理的方法除去，因?yàn)殒V的永硬以及負(fù)硬和消石灰會產(chǎn)生下列反應(yīng)：
MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaSO4
MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCl2
NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3+NaOH+H2O
由反應(yīng)式可看出，鎂的永硬全部轉(zhuǎn)化為等量的溶解度很大的鈣的永硬(氯化鎂，硫酸鎂)，而負(fù)硬(碳酸氫鈉)則轉(zhuǎn)化為等量的氫氧化鈉、堿度，所以水中的堿度沒有除去。
因此，經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)中的廢水處理系統(tǒng)處理后的廢水不能滿足生產(chǎn)需求，且會造成污水生化系統(tǒng)頻繁波動，且影響出水指標(biāo)，使得污水曝氣池曝氣膜的更換頻繁(每年一次)，設(shè)備檢修維修費(fèi)用在300萬以上。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請的主要目的在于提供一種廢水的脫硬裝置與包含其的廢水的處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的脫硬裝置不能較好地除硬的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種廢水的脫硬裝置，包括絮凝池，上述脫硬裝置包括：第一堿液投加單元，廢水與第一堿液在上述第一堿液投加單元中混合，形成第一混合液；強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元，入口與上述第一堿液投加單元的出口連接，上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元的出口與上述絮凝池的入口連接，從上述第一堿液投加單元的出口輸出的上述第一混合液與強(qiáng)堿弱酸鹽在上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元中混合，形成第二混合液。
進(jìn)一步地，上述脫硬裝置還包括：絮凝劑投加單元，入口與上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元的出口連接，上述絮凝劑投加單元的出口與上述絮凝池的入口連接，從上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元的出口輸出的上述第二混合液與絮凝劑在上述絮凝劑投加單元中混合。
進(jìn)一步地，上述第一堿液投加單元為氫氧化鈉溶液的投加單元。
進(jìn)一步地，上述氫氧化鈉溶液的濃度在29％～33％之間。
進(jìn)一步地，上述第一堿液投加單元包括：第一堿儲罐，用于儲存上述第一堿液；第一堿泵，一端與上述第一堿儲罐連接，另一端與上述絮凝池連接。
進(jìn)一步地，上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元為碳酸鈉投加單元。
進(jìn)一步地，上述脫硬裝置還包括與上述絮凝池連通的沉淀池。
根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種廢水的處理系統(tǒng)，包括脫硬裝置，該脫硬裝置為上述的脫硬裝置。
進(jìn)一步地，上述處理系統(tǒng)還包括：脫氨裝置，與上述脫硬裝置的出口連接，且上述脫氨裝置設(shè)置在上述脫硬裝置的下游。
進(jìn)一步地，上述脫氨裝置包括：過濾單元，與上述脫硬裝置的出口連接，且上述過濾單元設(shè)置在上述脫硬裝置的下游；第二堿液投加單元，與上述過濾單元的出口連接，由上述過濾單元出口輸出的混合液與第二堿液在上述第二堿液投加單元中混合；至少一個脫氨塔，一端與上述第二堿液投加單元的出口連接。
進(jìn)一步地，處理系統(tǒng)還包括：酸處理裝置，與上述脫氨裝置的出口連接，且上述酸處理裝置設(shè)置在上述脫氨裝置的下游，上述酸處理裝置用于調(diào)節(jié)由上述脫氨裝置輸出的廢水的pH值。
應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，在脫硬裝置中增加第一堿液投加單元，該單元向絮凝池中加入第一堿液，大大提高了絮凝池中的pH值，使得廢水在絮凝池中可以很好地脫硬，大大提高了硬度去除率，可以使得經(jīng)過脫硬裝置的廢水的硬度能夠滿足后續(xù)生產(chǎn)的要求。
附圖說明
構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1示出了根據(jù)本申請的一種實(shí)施例提供的脫硬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：
10、第一堿液投加單元；11、強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元；12、絮凝劑投加單元；13、絮凝池；14、沉淀池；21、過濾單元；22、第二堿液投加單元；23、第一脫氨塔；24、第二脫氨塔；31、提升泵；32、酸液投加單元；33、酸儲罐；34、酸泵；131、快速混凝攪拌反應(yīng)池；132、隔板；133、慢速混凝推流式反應(yīng)池；134、葉輪；221、第二堿儲罐；222、第二堿泵；M、發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中的脫硬裝置的硬度去除率較低，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N廢水的脫硬裝置與包含其的廢水的處理系統(tǒng)。
本申請一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種廢水的脫硬裝置，如圖1所示，該脫硬裝置包括第一堿液投加單元10與強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11。其中，上述廢水與第一堿液在上述第一堿液投加單元10中混合，形成第一混合液，強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11的入口與上述第一堿液投加單元10的出口連接，上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11的出口與上述絮凝池13的入口連接，從上述第一堿液投加單元10的出口輸出的上述第一混合液與強(qiáng)堿弱酸鹽在上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11中混合，形成第二混合液。
上述的脫硬裝置中包括第一堿液投加單元，廢水與第一堿液在該單元中混合，可以去除廢水中的重碳酸鹽堿度和鎂硬，大大提高了硬度去除率，可以使得經(jīng)過脫硬裝置的廢水的硬度能夠滿足后續(xù)生產(chǎn)的要求。
本申請的一種實(shí)施例中，上述脫硬裝置還包括絮凝劑投加單元12，該單元的入口與上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11的出口連接，上述絮凝劑投加單元12的出口與上述絮凝池13的入口連接，從上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元11的出口輸出的上述第二混合液與絮凝劑在上述絮凝劑投加單元12中混合。該單元可以使得沉淀凝結(jié)在一起，更有利于后續(xù)的沉淀去除。
為了使得更多的物質(zhì)沉淀以得到更好的脫硬效果，本申請優(yōu)選第一堿液投加單元10為氫氧化鈉溶液的投加單元。氫氧化鈉可以更好地去除廢水中的重碳酸鹽堿度和鎂硬，具體原理如下：
2NaOH+Ca(HCO3)2→CaCO3↓+Na2CO3+H2O；
4NaOH+Mg(HCO3)2→Mg(OH)2↓+2Na2CO3+2H2O；
2NaOH+MgSO4→Mg(OH)2↓+Na2SO4；
2NaOH+MgCl2→Mg(OH)2↓+NaCl；
上述反應(yīng)中生成的Na2CO3繼續(xù)參與下列反應(yīng)：
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
CaC12+Na2CO3→CaCO3↓+2NaC1
MgSO4+Na2CO3→MgCO3↓+Na2SO4
MgC12+Na2CO3→MgCO3↓+2NaC1
加NaOH或Na2CO3形成的Mg(OH)2和CaCO3沉淀不但可以除去氣化水中的硬度，同時沉淀形成的礬化對于混凝十分有利，特別是Mg(OH)2在沉淀過程中本身就會形成團(tuán)絮狀物形成網(wǎng)捕作用，改善了混凝效果。
本申請的再一種實(shí)施例中，上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元中的強(qiáng)堿弱酸鹽為碳酸鈉。
本申請的另一種實(shí)施例中，上述第一堿液為氫氧化鈉溶液，該氫氧化鈉的濃度在29％～33％之間。
為了更方便高效地將第一堿液輸送至絮凝池中進(jìn)行脫硬，本申請優(yōu)選上述第一堿液投加單元包括第一堿儲罐與第一堿泵，其中，第一堿儲罐用于儲存上述第一堿液；第一堿泵一端與上述第一堿儲罐連接，另一端與上述絮凝池連接。
本申請的再一種實(shí)施例中，上述強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元為碳酸鈉投加單元，通過投加碳酸鈉，使得水體中鈣、鎂等參與的應(yīng)生成相應(yīng)鈣、鎂碳酸鹽沉淀。
為了使得絮凝池中的絮狀物更好地沉淀，進(jìn)而使得脫硬裝置的脫硬效果更好，如圖1所示，本申請優(yōu)選上述脫硬裝置中還包括與絮凝池13連通的沉淀池14。
本申請的另一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述絮凝池13包括兩個連通的分池，分別是快速混凝攪拌反應(yīng)池131與慢速混凝推流式反應(yīng)池133，這兩個分池通過隔板132分開，廢水從絮凝劑投加單元12的出口進(jìn)入絮凝池先經(jīng)過快速混凝攪拌反應(yīng)池，再進(jìn)入慢速混凝推流式反應(yīng)池。在快速混凝攪拌反應(yīng)池131中，一個葉輪134位于中心穩(wěn)流型的圓筒內(nèi)。該葉輪134的作用是使反應(yīng)池內(nèi)水流均勻混合(葉輪134由發(fā)電機(jī)M供電)，并為絮凝和聚合電解質(zhì)的分配提供所需的動能量。經(jīng)過快速混凝攪拌反應(yīng)池131處理的廢水從隔板132的上方進(jìn)入慢速混凝推流式反應(yīng)池133中，該池的作用就是連續(xù)不斷地使礬花顆粒增大。因此，整個絮凝池13可獲得大量高密度、均質(zhì)的礬花，以達(dá)到最初設(shè)計(jì)的要求。
本申請的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種廢水的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括上述的脫硬裝置。
該廢水的處理系統(tǒng)由于包括上述的脫硬裝置，其廢水的脫硬效果較好，能夠滿足后續(xù)使用對廢水硬度的要求。
為了將廢水中的氨氮脫除，如圖1所示，本申請優(yōu)選上述處理系統(tǒng)中還包括脫氨裝置，該脫氨裝置與上述脫硬裝置的出口連接，且上述脫氨裝置設(shè)置在上述脫硬裝置的下游。并且，該處理系統(tǒng)中的脫氨裝置設(shè)置在脫硬裝置的下游，使得廢水經(jīng)過脫硬裝置再進(jìn)入脫氨裝置中，不容易結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步避免了現(xiàn)有技術(shù)中的將脫氨裝置設(shè)置在脫硬裝置的上游導(dǎo)致的脫氨裝置結(jié)垢嚴(yán)重，進(jìn)而無法使用的問題。
本申請的又一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述脫氨裝置包括過濾單元21、第二堿液投加單元22、至少一個脫氨塔。其中，過濾單元21與上述脫硬裝置的出口連接，且上述過濾單元21設(shè)置在上述脫硬裝置的下游；第二堿液投加單元22與上述過濾單元21的出口連接，由上述過濾單元21出口輸出的混合液與第二堿液在上述第二堿液投加單元22中混合；脫氨塔一端與上述第二堿液投加單元22的出口連接。
氨氮在廢水中主要以銨離子(NH4+)和游離氨狀態(tài)存在，二者的關(guān)系為NH3+H2O←→NH4++OH—，該關(guān)系受pH值的影響，當(dāng)pH值高時，反應(yīng)想向左進(jìn)行，游離氨的比例增大。常溫時，當(dāng)pH值為7左右時，氨氮大多數(shù)以銨離子狀態(tài)存在，而pH為11左右時，游離氨占98％左右，游離氨易于從水中逸出，因此，pH是脫氨效果的關(guān)鍵。
本申請的另一種實(shí)施例，如圖1所示，脫氨裝置包括兩個并聯(lián)的第一脫氨塔23與第二脫氨塔24。這樣可以進(jìn)一步提高脫氨裝置同時處理的廢量。脫氨塔的下游一般與其相連接的吸收塔，使得吹脫出來的氨氮廢氣通過吸收塔處理后，達(dá)標(biāo)排放。
本申請的一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述第二堿液投加單元還包括第二堿儲罐221與第二堿泵222。其中，第二堿儲罐221用于儲存上述第二堿液，第二堿泵222的一端與上述第二堿儲罐221連接，另一端與上述第一脫氨塔23連接，第二堿泵222用于將第二堿儲罐221中的第二堿液輸送至第二堿液投加單元22中。
為了使得經(jīng)過處理系統(tǒng)處理的廢水能夠滿足后續(xù)使用對酸堿度的要求，本申請優(yōu)選上述處理系統(tǒng)還包括酸處理裝置，該酸處理裝置與上述脫氨裝置的出口連接，且上述酸處理裝置設(shè)置在上述脫氨裝置的下游。由于經(jīng)過脫硬裝置處理后的廢水為強(qiáng)堿性，而經(jīng)過處理系統(tǒng)后的廢水是偏中性或者酸性或者是弱堿性才能滿足使用要求，上述酸處理裝置用于將經(jīng)過脫硬裝置與脫氨裝置處理后的廢水的酸堿性，將廢水處理為符合使用要求的水源。
本申請的另一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述酸處理裝置包括酸液投加單元32、酸儲罐33與酸泵34。其中，酸液投加單元32的入口與脫氨裝置的出口連接，且酸液投加單元32中的酸液用于調(diào)節(jié)廢水的酸堿性，使得經(jīng)過處理系統(tǒng)處理后的水源滿足使用的要求。酸儲罐33用于儲存酸液，酸儲罐33與酸液投加單元32的入口通過管線連接，且管線上設(shè)置有酸泵34，酸泵34用于將酸儲罐33中的酸液輸送至酸液投加單元32中。
本申請的再一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述處理系統(tǒng)中還包括提升泵31，提升泵31設(shè)置在連接脫氨裝置與酸處理裝置的管線上，該提升泵用于將從脫氨裝置輸出的廢水提升至酸液投加單元。
本申請的再一種實(shí)施例中，上述廢水的脫硬裝置與廢水的處理系統(tǒng)均用于處理德士古煤氣化廢水，由于德士古煤氣化廢水的總硬度含量較高，大約在800～1600mg/L之間，氨氮含量高達(dá)350～500mg/L，溫度在40～50℃，pH值在8.3以上，堿度在1000mg/L，朗格利爾指數(shù)大于3屬于高硬度極易結(jié)垢水質(zhì)。使用本申請的脫硬裝置與廢水的處理系統(tǒng)能夠很好地改善該廢水的硬度與氨氮的含量。
為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
實(shí)施例
某德士古煤氣化裝置產(chǎn)生的廢水具有氨氮含量高、溫度高、硬度高和易結(jié)垢等特點(diǎn)，該廢水的處理問題一直是令人困擾的一大難題。
有德士古氣化廢水固含量、氨氮、COD和水溫均較高，再加上分散劑的投加更增加了處理的困難，使用傳統(tǒng)的污水處理工藝降解德士古氣化廢水效果較差，仍具有高硬度、高氨氮與易結(jié)垢等特點(diǎn)，這些經(jīng)過處理后的廢水進(jìn)入污水曝氣池中，容易造成曝氣膜堵塞，而被迫臨時新增懸掛式曝氣器。
采用本申請的如圖1所示的廢水的處理系統(tǒng)，其中，第一堿液為濃度為32％的氫氧化鈉溶液，強(qiáng)堿弱酸鹽投加單元中的強(qiáng)堿弱酸鹽為碳酸鈉溶液。
使用該廢水的處理系統(tǒng)提高了脫硬裝置中溶液pH值及晶核，并且，在40天的時間里，脫硬裝置的來水總硬度在647.65～1240.42mg/L之間，平均來水總硬度為1101.08mg/L，脫硬裝置的出水總硬度在163.19～630.93mg/L之間，平均出水總硬度為377.81mg/L，脫硬裝置對總硬度的平均去除率為65.68％。
另外，經(jīng)過脫硬裝置處理后的廢水的pH值較大，堿性較強(qiáng)，使得脫氨裝置的氨氮脫除率也較大，該脫氨裝置的平均氨氮的脫除量在100.55mg/l左右。
并且，采用該脫硬裝置使得碳酸鈉的投加量減少了50％，將污水曝氣池曝氣膜的更換頻次由一年一次減少至兩年一次，節(jié)約費(fèi)用在300萬每年。降低了檢修風(fēng)險(xiǎn)和清池風(fēng)險(xiǎn)。
另外，由于該系統(tǒng)中將脫氨裝置設(shè)置在脫硬裝置的下游，解決了脫氨塔結(jié)垢的問題，使得每年節(jié)約高壓清洗和換管費(fèi)用大于500萬；德士古氣化廢水氨氮濃度由350～500mg/L降至200mg/L以下，保證了脫氨塔的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。減少了廢水對污水生化系統(tǒng)的沖擊，將污水出水氨氮去除率提高至99％。
對比例
采用現(xiàn)有技術(shù)中的廢水處理系統(tǒng)對實(shí)施例的廢水進(jìn)行處理，該系統(tǒng)中脫硬裝置設(shè)置在脫氨裝置的下游，酸處理裝置設(shè)置在脫硬裝置的下游，且脫硬裝置中沒有第一堿液投加單元，其他的結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例的相同。
在40天的時間里，廢水經(jīng)過該處理系統(tǒng)中的脫硬裝置，脫硬裝置的來水總硬度在436.13～1528.37mg/L之間，平均來水總硬度為974.33mg/L，脫硬裝置的出水總硬度在82.81～1253.27之間，平均出水總硬度為637.67mg/L，脫硬裝置對總硬平均去除率為33.92％；
并且，由于該處理系統(tǒng)中將脫硬裝置設(shè)置在脫氨裝置的下游，脫氨裝置來水的pH比實(shí)施例的來水的pH低，堿性較弱，使得該脫氨裝置的脫氨效果較差，平均氨氮的脫除量在84.85mg/l左右。
從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：
1)、本申請中的脫硬裝置中包括第一堿液投加單元，該單元向絮凝池中加入第一堿液，大大提高了絮凝池中的pH值，使得廢水在絮凝池中可以很好地脫硬，大大提高了硬度去除率，可以使得經(jīng)過脫硬裝置的廢水的硬度能夠滿足后續(xù)生產(chǎn)的要求。
2)、本申請中的廢水的處理系統(tǒng)由于包括上述的脫硬裝置，其廢水的脫硬效果較好，能夠滿足后續(xù)使用對廢水硬度的要求。
以上上述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。