申请日2015.07.02
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种气液联用软化高硬度废水的方法及装置，其中气液联用高硬度废水的方法包括如下步骤：将软化药剂与高硬度废水充分混合得到混合溶液;将混合溶液与二氧化碳气体接触反应;将混合溶液进行固液分离，完成高硬度废水的处理。装置包括气液联用喷淋塔、微纳曝气系统、平流沉淀池、砂滤罐，微纳曝气系统设置于气液联用喷淋塔的底部，平流沉淀池与位于气液联用喷淋塔上部的出水口连通，砂滤罐与位于平流沉淀池上部的溢流管连通。本发明提供的装置结构简单、处理量大、处理效率高，应用于气液联用软化高硬度废水方法中，具有成本低廉，处理效果好且工艺简单等优势。
权利要求书
1.一种气液联用软化高硬度废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、混合：用石灰调节高硬度废水pH至9～10;将软化药剂与高硬度废水充分混合得到混合溶液;所述软化药剂包括60wt%～70wt%的碳酸钠和30wt%～40wt%的碳酸钙;所述混合溶液的pH为10.5～11.5;
S2、曝气软化：将所述混合溶液与二氧化碳气体接触反应10～15min，反应温度为15～30℃，压强为0.5Mpa，控制二氧化碳与混合溶液的体积比为0.3～0.5;所述二氧化碳气体由微纳曝气系统产生，所述微纳曝气系统产生的二氧化碳气体粒径为200nm～4μm;
S3、固液分离：将经过所述S2步骤中曝气软化处理后的混合溶液通过砂滤罐过滤进行固液分离，完成高硬度废水的处理;
所述高硬度废水为冶炼行业产生的高酸度、高重金属含量的废水，经石灰或电石渣对污酸进行中和处理后得到的高硬度废水。
2.一种用于权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括气液联用喷淋塔(1)、微纳曝气系统(2)、平流沉淀池(3)和砂滤罐(4)，所述微纳曝气系统(2)与所述气液联用喷淋塔(1)的底部连通，所述平流沉淀池(3)与位于所述气液联用喷淋塔(1)上部的出水口连通，所述砂滤罐(4)与位于所述平流沉淀池(3)上部的溢流管连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述(1)气液联用喷淋塔连通有软化药剂投加系统(5)。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述微纳曝气系统(2)包括依次连接的液态CO2储罐(21)、汽化器(22)和曝气头(23)，所述曝气头(23)设置于所述气液联用喷淋塔(1)的底部。
说明书
一种气液联用软化高硬度废水的方法及装置
技术领域
本发明涉及水处理方法领域，具体是涉及到一种气液联用软化高硬度废水的方法及装置。
背景技术
有色金属采选矿等冶炼行业常会产生较大规模的高酸度、高重金属含量的废水，企业一般都是采用石灰或电石渣对污酸进行中和，同时沉淀重金属离子，其出水呈碱性，总硬度高达到2000～3000mg/L，高硬度废水有着诸多危害，需要对其软化处理，才能进行废水的回收利用以及深度处理。
以电化学工艺处理重金属废水为例，电化学工艺前端需要对高浓度重金属废水进行处理，投加大量的石灰以及絮凝剂将大部分重金属去除，并加酸调节pH至6～9，以保证电化学工艺的进水要求。废水在经过电化学工艺深度处理之后，出水中大部分有害重金属离子如Pb、Zn、Cd、Cu等都达能到了排放标准，但出水钙离子浓度仍然很高，如果这些高硬度废水直接排放进入水体中会影响水生生物新陈代谢，导致消化系统失调，对水生生物有直接的毒害作用。同时碳酸钙的蓄积沉淀会严重影响水生植物的光合作用，破坏水生生物的生存环境，并且，高硬度废水在进行回收利用时会发生严重的结垢现象，导致管道堵塞，锅炉能耗增加，影响生产工艺，造成严重的浪费。
传统的软化处理方法是用硫酸做中和药剂、碳酸钠作为软化药剂。以废水中的钙离子含量为基准，通常碳酸钠按理论加入量的1.5～2倍加入，出水总硬度通常在200～300mg/L左右，软化效果有限，且废水的盐含量会大大增加。更重要的是，碳酸钠药剂法，药剂用量大，成本较高，严重限制了其应用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低廉，处理效果好且工艺简单的气液联用软化高硬度废水的方法。还提供了一种结构简单、处理量大、处理效率高的用于气液联用软化高硬度废水方法的装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种气液联用软化高硬度废水的方法，包括如下步骤：
S1、混合：将软化药剂与高硬度废水充分混合得到混合溶液;
S2、曝气软化：将所述混合溶液与二氧化碳气体接触反应;
S3、固液分离：将经过所述S2步骤中曝气软化处理后的混合溶液进行固液分离，完成高硬度废水的处理。
上述的方法，优选的，所述S1步骤中所述软化药剂包括60wt%～70wt%的碳酸钠和 30wt%～40wt%的碳酸钙。
上述的方法，优选的，所述S1步骤中所述混合溶液的pH为10.5～11.5。
上述的方法，优选的，所述S2步骤中所述二氧化碳气体由微纳曝气系统产生，所述微纳曝气系统产生的二氧化碳气体为纳米级别，大小为200nm～4μm。
上述的方法，优选的，所述S2步骤中所述混合溶液与二氧化碳气体充分接触反应的时间为10～15min，温度为15～30℃。
上述的方法，优选的，所述S2步骤中，所述二氧化碳气体与所述混合溶液的固液体积比为0.3～0.5。进一步的，二氧化碳可以选用液态二氧化碳气体，也可以选取工业含碳废气，气体中二氧化碳的浓度优选为50～90%。
上述的方法，优选的，所述S3步骤中所述固液分离步骤具体为通过砂滤罐过滤。
上述的方法，优选的，处理的高硬度废水中总硬度为1000～3000mg/L。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种用于气液联用软化高硬度废水的方法的装置，包括气液联用喷淋塔1、微纳曝气系统2、平流沉淀池3和砂滤罐4，所述微纳曝气系统2与所述气液联用喷淋塔1的底部连通，所述平流沉淀池3与位于所述气液联用喷淋塔1上部的出水口连通，所述砂滤罐4与位于所述平流沉淀池3上部的溢流管连通。
上述的装置，优选的，所述1气液联用喷淋塔底部连通有软化药剂投加系统5。
上述的装置，优选的，所述微纳曝气系统2包括依次连接的液态CO2储罐21、汽化器22和曝气头23，所述曝气头23设置于所述气液联用喷淋塔1的底部。优选的，曝气头23的外周缘紧贴于气液联用喷淋塔1底部的内壁。
本发明的创新点在于：
1、本发明提供一种气液联用软化高硬度废水的方法，工艺路线简单，不需要复杂的药剂溶解配制过程，降低了处理的操作难度和劳动强度。
2、本发明提供一种气液联用软化高硬度废水的方法，微纳曝气系统产生的二氧化碳气体，呈微小气泡在溶液中反应，其接触反应的比表面积更大，反应更为高效。
3、本发明提供一种气液联用软化高硬度废水的方法，在水体中不引入新的阳离子，降低了废水的含盐量，更容易满足回收利用需求及深度回收利用工艺的水质要求。
4、本发明反应气体对水样pH进行调节，在完成高硬度废水软化的同时，不需要重新进行pH回调，直接保证工艺反应出水在6～9之间，减少了药剂使用量，降低了成本，工艺运行安全性得到很大提高。
5、本发明提供了一种用于液联用软化高硬度废水的方法的装置，结构简单、处理量大、处理效率高、自动化程度更高，并且指标稳定。经本发明处理后的出水硬度指标远优于国家 污染物综合排放一级标准(GB8978-1996)，达到城市污水再生利用工业用水水质指标(GB-T19923-2005)，更利于回收利用和深度处理的需求。本发明的处理方法在工业废水的规模化处理中具有较好的应用前景。