一種去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種去除廢水中鈣、鎂、氟和 硅元素的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生的廢水也是形式多樣，成分復(fù)雜，如火力發(fā)電廠煙氣脫硫系 統(tǒng)的脫硫廢水，無疑是電廠系統(tǒng)內(nèi)最臟的一股水；頁巖氣作為新興開發(fā)的一種非常規(guī)能源 備受關(guān)注，但是含有高濃度的總?cè)芙庑怨腆w和多種化學(xué)添加劑的頁巖氣返排液一直是制約 頁巖氣開采進一步發(fā)展的瓶頸。針對這些懸浮物含量高、成分復(fù)雜的廢水，目前傳統(tǒng)的處理 方法就是化學(xué)法混凝沉降，主要目的是有效去除廢水中的懸浮物、重金屬離子、硬度/堿度、 有機物、硅等污染物，以便后續(xù)工藝處理。
[0003] 這些廢水中大都含有鈣、鎂、氟、硅這幾種典型的無機污染物。硬度離子如鈣鎂離 子是常見的大量離子，在廢水處理設(shè)備中如果含量太高會導(dǎo)致設(shè)備有結(jié)垢風險，影響水資 源的重復(fù)利用;氟是人體所需微量元素之一，飲用水適宜的氟質(zhì)量濃度為〇. 5~1.0 mg/L，工 業(yè)上，含氟礦石開發(fā)、金屬冶煉、有機合成化工、電子、電鍍等行業(yè)排放的廢水常含有高濃度 的氟化物，造成氟污染;娃在廢水中主要以懸浮的SiO 2和溶解性硅酸根離子(SiOf)兩種形 式存在，硅在廢水中極易形成膠體，會嚴重影響水處理工藝設(shè)備的運行。目前，對廢水中鈣、 儀、氣、娃有很多去除方法，但都只是針對其中一種。
[0004] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置，所述的去 除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，處理效率高，能同時有效的去除廢水中 的鈣、鎂、氟和硅元素，出水效果好，有利于廢水后續(xù)的綜合利用等優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種采用上述的裝置去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素 的方法，該方法工藝簡單，處理時間短，能同時有效的去除廢水中的鈣、鎂、氟和硅元素，出 水效果好，有利于廢水后續(xù)的綜合利用，不僅能減少化學(xué)原料的投加量，也能有效減少所生 產(chǎn)的污泥量，所生產(chǎn)的污泥主要成分分別為氫氧化鎂和碳酸鈣，有助于后續(xù)實現(xiàn)污泥的綜 合利用。
[0007] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置，所述去除廢水中鈣鎂氟硅的裝置包括 第一反應(yīng)器、第一分離裝置、第二反應(yīng)器和第二分離裝置;所述第一反應(yīng)器、第一分離裝置、 第二反應(yīng)器和第二分離裝置順次相連。
[0009] 本發(fā)明去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置結(jié)構(gòu)簡單，其中第一反應(yīng)器、第一分 離裝置、第二反應(yīng)器和第二分離裝置順次相連，廢水依次流經(jīng)第一反應(yīng)器、第一分離裝置、 第二反應(yīng)器和第二分離裝置，先后分別在第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器中進行兩次軟化處理， 能同時有效的去除廢水中的鈣、鎂、氟和硅元素;每次軟化處理后分別在第一分離裝置和第 二分離裝置中進行污泥和出水分離處理，充分保證出水質(zhì)量。
[0010]優(yōu)選地，所述第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器分別為攪拌反應(yīng)器。
[0011]優(yōu)選地，所述第一分離裝置和第二分離裝置分別為澄清池。
[0012] 優(yōu)選地，所述第一分離裝置和第二分離裝置分別為泥渣分離接觸型澄清池。
[0013] 進一步優(yōu)選地，所述第一分離裝置和第二分離裝置分別為機械加速澄清池、水力 循環(huán)澄清池、懸浮澄清池或脈沖澄清池。
[0014] 水和廢水的處理工藝包括水和藥劑的混合、反應(yīng)及絮凝體與水的分離三個階段。 現(xiàn)有技術(shù)中，澄清池就是完成上述三個過程于一體的專門設(shè)備。
[0015] 而本發(fā)明去除廢水中鈣、鎂、氟和硅元素的裝置設(shè)置第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器，用 于水和藥劑的混合、反應(yīng)，第一分離裝置和第二分離裝置僅用于污泥和出水的分離，有助于 促進污泥和澄清池上清液出水的分離，進一步降低澄清池上清液的出水濁度，提高澄清池 上清液出水質(zhì)量。
[0016] 泥渣分離接觸型澄清池能夠通過混凝澄清除去水中的多種雜質(zhì)，包括碳酸鹽硬 度、大分子有機物、懸浮物、膠體等。泥渣分離接觸型澄清池具有泥渣接觸和泥渣分離兩種 功能，可以強制高倍率循環(huán)以加強反應(yīng)和溶解，也可以形成動態(tài)泥渣或懸浮泥渣層，利用活 性泥渣接觸過程和巨大的接觸表面積，去除較小分子量的有機物膠體物和無機膠體物(如 膠體硅、鐵、鋁），而且無殘留凝聚藥劑及其產(chǎn)物。
[0017] 機械加速澄清池可將懸浮狀態(tài)的活性泥渣層與加藥的原水在機械攪拌作用下，增 加顆粒碰撞機會，提高了混凝效果。經(jīng)過分離的清水向上升，經(jīng)集水槽流出，沉下的泥渣部 分再回流與加藥原水機械混合反應(yīng)，部分則經(jīng)濃縮后定期排放。機械加速澄清池對水量、水 中離子濃度變化的適應(yīng)性強，處理效果穩(wěn)定，處理效率高。但用機械攪拌，耗能較大，腐蝕嚴 重，維修困難。
[0018] 水力循環(huán)澄清池，在水射器的作用下，將池中的活性泥渣吸入和原水充分混合，從 而加強了水中固體顆粒間的接觸和吸附作用，形成良好的絮凝，加速了沉降速度使水得到 澄清。加了混凝劑的原水從進水管道進入噴嘴，以高速噴入喉管，在喉管的喇叭口周圍形成 真空，吸入大約3倍于原水的泥渣量，經(jīng)過泥渣與原水的迅速混合，進入漸擴管形的第一反 應(yīng)室，以及第二反應(yīng)室中進行混凝處理。喉管可以上、下移動以調(diào)節(jié)噴嘴和喉管的間距，使 等于噴嘴直徑的1~2倍，并借此控制回流的泥渣量。水流從第二反應(yīng)室進入分離室，由于斷 面積的突然擴大，流速降低，泥渣就沉下來，其中一部分泥渣進入泥渣濃縮斗定期予以排 出，而大部分泥渣被吸入喉管進行回流，清水上升從集水槽流出。
[0019] 懸浮澄清池可使加藥后的原水由下向上通過處于懸浮狀態(tài)的泥渣層，使水中雜質(zhì) 與泥渣懸浮層的顆粒碰撞凝聚而分離沉淀。
[0020] 脈沖澄清池可使懸浮層不斷產(chǎn)生周期性的壓縮和膨脹，促使原水中固體雜質(zhì)與已 形成的泥渣進行接觸絮凝而分離沉淀的水池。這種變化是由脈沖發(fā)生器引起的。當上升流 速小時，泥渣懸浮層收縮、濃度增大而使顆粒排列緊密;當上升流速大時，泥渣懸浮層膨脹。
[0021] 優(yōu)選地，所述第一分離裝置和第二分離裝置分別為超濾裝置。
[0022] 超濾裝置是一種加壓膜分離裝置，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過 一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到 了部分的純化。料液中含有的溶劑及各種小的溶質(zhì)從高壓料液側(cè)透過濾膜到達低壓側(cè)，從 而得到透過液或稱為超濾液;其超濾膜微孔可達O. Ol微米(十萬分之一毫米）以下，能有效 地去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源和有機物力作用下，而尺寸比膜孔徑大的溶質(zhì)分子被 膜截留成濃縮液。
[0023] 超濾屬于壓力驅(qū)動型膜分離過程，超濾膜的分離范圍為相對分子質(zhì)量500-100萬 的大分子物質(zhì)和膠體特質(zhì)，相對應(yīng)粒子的直徑為〇. 005-0. Ιμπι;分離機理一般認為是機械篩 分超濾膜組件有板式、卷式凈水用超濾膜。
[0024] 濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技 術(shù)的重要課題之一。目前采取的措施有:①提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被 截留的溶質(zhì)及時由水帶走;②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
[0025] 典型工藝流程:原液一儲罐一加壓栗一精密過濾器一中空超濾設(shè)備一儲液罐一反 洗水箱一反洗栗。
[0026]相比其他分離裝置，超濾裝置具有以下優(yōu)點：
[0027] 1.超濾過程是在常溫下進行，條件溫和無成分破壞，因而特別適宜對熱敏感的物 質(zhì)，如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
[0028] 2.超濾過程不發(fā)生變化，無需加熱，能耗低，無需添加化學(xué)試劑，無污染，是一種節(jié) 能環(huán)保的分離技術(shù)。
[0029] 3.超濾技術(shù)分離效率高，對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非 常有效。
[0030] 4.超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力，因此分離裝置簡單、流程短、操作簡 便、易于控制和維護。
[0031] 超濾裝置的設(shè)計合理、造型美觀、通用性強、取材講究、堅固耐用?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定， 抗腐蝕性強，耐酸、堿、鹽的侵蝕(pH值:0~14)，無毒、無味，重量輕，強度高(耐高溫、高壓）， 操作省力。各款各式的管式超濾膜設(shè)備廣泛用于石油、化工、果汁、輕工、制藥、食品、資源開 發(fā)、冶金煤炭、國防工業(yè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域。
[0032] 進一步優(yōu)選地，所述