一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物技术

本发明专利技术公开了一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物，该构筑物解决了喀斯特地区地表水煮沸后有沉淀生成、结垢等问题，同时具有去除浊质的功能。该构筑物前段设置网格絮凝池和斜管沉淀池，斜管沉淀池出水直接进入加酸(HCl)反应段，盐酸与水中的HCO3-和CO32-反应后产生溶解的CO2，含有溶解CO2的水进入曝气池，曝气头产生大量的微小气泡能与水中溶解的CO2结合并浮出水面从而使CO2逸入空气中，同时微小气泡黏附斜管沉淀池未沉淀的细小浊质，使浊质上升至水面由刮渣机收集至集渣槽中排出。该构筑物通过控制反应沉淀时间使构筑物池体减小，节省用地，减少基建费用；原理简单，操作方便，针对暂时硬度大的地表水具有很高的水垢去除率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种协同去除地表原水中浊质和暂时硬度的构筑物。技术背景我国幅员辽阔，地貌多种多样，流经不同地貌处地表水的水质是不同的。喀斯特地貌是指对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、齒盐岩等)以化学溶蚀作用为主，流水冲蚀、重力崩坍等作用为辅的地质作用所形成的特殊地貌。中国喀斯特地貌分布广、面积大，占总国土面积的约13%，其中以广西、贵州和云南东部所占面积最大，贵州省超过70%的土地是喀斯特地貌。喀斯特地区地表水同我国其他地区地表水一样存在大量不溶解的悬浮物质，胶体物质和微生物。同时，流经喀斯特地区地表水的硬度是较高的，其硬度形成机理是难溶的碳酸盐岩在水和二氧化碳作用下，生成可溶性的碳酸氢根离子和游离的金属离子(主要是钙离子和镁离子)由岩石迀移到水中，水流本身有着冲刷溶蚀作用，它们往往把成块的岩石加工成微粒，加速了岩石的溶蚀作用，从而增加了水的硬度。由于碳酸盐岩和河流在喀斯特地区大量存在，使得岩石的溶蚀现象广泛发生，这也是喀斯特地区河流硬度含量高的主要原因。水垢是在烧开水过程中由暂时硬度形成的，即碳酸盐硬度，是总硬度的一部分，相当于与水中重碳酸盐和少量碳酸盐结合的钙、镁所形成的硬度，当水煮沸时，钙、镁的重碳酸盐分解生成沉淀从而降低水的硬度，可以用煮沸的方法来去除部分硬度。如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在，即为永久硬度。水垢多导致饮用开水感官性差，对居民生活和身体健康存在潜在影响。尽管我国《生活饮用水卫生标准》中规定水的总硬度不得超过450mg/L，但对暂时硬度没有限制规定。喀斯特地区地表水中大量存在的HC03—和C032—离子，烧开后在水中出现大量沉淀和漂浮物，导致浊度升高，部分水浊度超过5NTU，这与我国饮用水关于浊度和不得有可见物规定矛盾。我国《生活饮用水卫生标准》是在参考WHO和西方发达国家相关标准而制定的，其制定依据是饮用生水，而与我国居民常以烧开水饮用差异较大，前者主要饮用溶解的钙、镁离子，我国居民饮用的是部分离子转化为碳酸钙，长期饮用高碳酸钙水对正常人影响不明。没有经常引用硬水的人一旦长期饮用硬水，则会出现不适症状，造成腹泻和肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水洗衣，肥皂起沫少，造成浪费；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而降低食物的营养价值;用硬水洗头，会使头发黏结、发脆等。目前处理高硬度水的技术主要有药剂软化法、离子交换法和膜软化法。药剂软化法适用于用水量小的情况，当用水量大时运行成本偏高，由于加入了化学物质使水的的应用受到了很大限制。离子交换软化法工艺设备复杂，需要消耗大量的酸或盐做再生剂，成本相对较高。膜软化法运行过程中动力消耗较大，制水成本较高。离子交换法和膜软化法都需要较为繁琐的预处理过程，以减轻主体工艺中树脂或膜材料受到的污染，离子交换使得水中钠离子等增加。现有的软化技术处理成本高，急需一种经济去除喀斯特地区地表水水垢工艺。我国常见的地表水源总硬度满足《生活饮用水卫生标准》，但水垢引起的群众不满意投诉多见，现有的处理技术，在水厂需建设复杂和庞大的处理系统，处理成本高。而且从现有研究成果表明溶解钙镁离子对人体无显著影响，寻求经济地处理喀斯特地区地表水水垢的技术，对于提高该地区饮用开水感官和消除饮用碳酸钙潜在问题非常重要，到目前为止国内外关于饮用水硬度处理研究，主要集中于总硬度降低工艺中，而对水垢即暂时硬度研究不多见，无成熟工艺和设备。因此本专利技术着力于寻求出一种简单易行，并且成本相当低廉的处理方法来去除暂时硬度，同时能够协同去除水中浊质。
技术实现思路
针对目前饮用水暂时硬度大，易结垢的问题，本专利技术的目的在于，设计一套可以去除水的暂时硬度装置，从去除水中HC03—和C032—的角度出发，来降低水中的暂时硬度，减少水垢的产生。同时，本专利技术能协同去除水中的浊质。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案:一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法，将待处理地表水依次经絮凝和沉淀后将待处理地表水中的部分浊质去除，之后将去除部分浊质的地表水与酸混合使地表水中的HC03—与酸反应产生C02气体，最后再将含有C02气体的地表水曝气吹脱去除地表水中的C02气体和未除去的池质。具体的，所述的曝气吹脱的气水比为6:1，曝气吹脱时间为10?20min。实现所述协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法的构筑物，包括依次连通的絮凝反应区、沉淀区、加酸反应区和曝气吹脱区；待处理地表水依次经过絮凝反应区和沉淀区后将待处理地表水中的部分浊质去除，之后将去除部分浊质的地表水在加酸反应区内与酸混合使地表水中的HC03—与酸反应产生C02气体，最后再将含有C02气体的地表水在曝气吹脱区曝气吹脱去除地表水中的C02气体和未除去的池质。具体的，所述的絮凝反应区包括以网格形式设置的多个絮凝池，絮凝池的底部与排泥管连通，相邻的絮凝池以第一出水口连通且相邻的絮凝池上的第一出水口的设置高度不同，沿水流方向絮凝池的横截面积依次增大，与沉淀区相邻的絮凝池底部设置第一穿孔花墙连通絮凝区和沉淀区。更具体的，所述的沉淀区包括沉淀池，沉淀池内由上到下依次设置指型槽和斜管，水沿斜管从下向上流动，实现泥水分离，指型槽的作用为收集处理后的清水;沉淀池底部与排泥管连通，沉淀池顶部与加酸反应区连通。优选的，所述的斜管长度为lm，斜管的倾斜角为60°。具体的，所述的加酸反应区包括加酸反应池，加酸反应池的水面下设置加酸管，在加酸管下方的池体内壁上水平交替设置多个隔板，在隔板下方的池体壁上设置第二穿孔花墙，第二穿孔花墙连通加酸反应池与曝气吹脱区。优选的，所述的相邻隔板的间距为0.5m。具体的，所述的曝气吹脱区包括曝气吹脱池，在曝气吹脱池靠近加酸反应区的池顶设置集渣槽，曝气吹脱池的池底设置曝气装置，曝气后的水流由远离集渣槽的方向流出。更具体的，所述的曝气装置包括曝气主管，以垂直于主管的方向设置多个曝气支管，曝气支管上设置多个曝气盘。本专利技术的优点为: (1)充分针对暂时硬度高的水HC03—和C032—含量的特性，原理简单本专利技术的一种协同去除地表原水中浊质和暂时硬度的构筑物，水中HC03—与药剂(盐酸)中的H+发生如下反应:HC03—+Η+ = Η20+ω^，水中产生大量溶解的⑶2，在水上向流动过程中，曝气孔对水中的C02进行曝气吹脱从而使C02扩散到空气中，同时加入的C1—离子对人体健康无害。(2)本专利技术的一种协同去除地表原水中浊质和暂时硬度的构筑物，其中斜管沉淀池的水力停留时间比目前水厂所应用的斜管沉淀池的水力停留时间短，这样就使得处负荷由斜管沉淀池和曝气吹脱池一起承担，斜管沉淀池主要去除大颗粒浊质，曝气吹脱池主要去除细小颗粒浊质。(3)加酸反应池中，加酸管设置在水面0.5m以下加酸管，加酸管开孔方向为斜向下45°呈对称分布，这样能够避免盐酸挥发污染环境。加酸反应池设有隔板，加酸后的水在隔板之间往复流动使盐酸与水充分混合，使反应HC03—+H+ = H20+C02丨更加充分。(4)曝气池的首要作用是去除加酸反应后产生的大量的二氧化碳，此外曝气孔产生的微小气泡还能黏附水中的密度较水小的浊质，使浊质黏附在气泡上上升至水面由刮渣机刮至集渣槽，提高出水水质。(5)本专利技术的构筑物占地面积小，管理方便，基建费用小;所采用的盐酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法，其特征在于，将待处理地表水依次经絮凝和沉淀后将待处理地表水中的部分浊质去除，之后将去除部分浊质的地表水与酸混合使地表水中的HCO3‑与酸反应产生CO2气体，最后再将含有CO2气体的地表水曝气吹脱去除地表水中的CO2气体和未除去的浊质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金锁，袁志明，苏俊峰，史经新，华家，闫涛，张文林，黄传昊，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61