公布日：2023.07.18
申请日：2023.03.31
分类号：C02F5/02(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种一体化钙镁分质资源化水处理系统及方法，碳酸钠加药系统的出口与反应器的碳酸钠加药口相连通，反应器的氢氧化钠加药口与氢氧化钠加药系统的出口相连通，反应器的晶种排放口与晶种回收系统相连通，反应器底部的排泥口与氢氧化镁资源化利用系统相连通，污泥脱水系统的出水口与反应器的进水口相连通，反应器的出水口与出水下游系统相连通，助凝剂加药系统的出口与反应器的助凝剂加药口相连通，晶种投加系统的出口与反应器的晶种投加口相连通，混凝剂加药系统的出口与反应器的混凝剂加药口相连通，该系统及方法能够实现钙镁离子的分步去除，以及碳酸钙及氢氧化镁资的源化。
权利要求书
1.一种一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，包括碳酸钠加药系统(6)、反应器、氢氧化钠加药系统(5)、给水动力系统(1)、晶种回收系统、污泥脱水系统(31)、氢氧化镁资源化利用系统(32)、出水下游系统(23)、助凝剂加药系统(17)、晶种投加系统(11)及混凝剂加药系统(15)；碳酸钠加药系统(6)的出口与反应器的碳酸钠加药口(36)相连通，反应器的氢氧化钠加药口(37)与氢氧化钠加药系统(5)的出口相连通，给水动力系统(1)的出口与反应器的进水口(3)相连通，反应器的晶种排放口(8)与晶种回收系统相连通，反应器底部的排泥口(27)经污泥脱水系统(31)与氢氧化镁资源化利用系统(32)相连通，污泥脱水系统(31)的出水口与反应器的进水口(3)相连通，反应器的出水口与出水下游系统(23)相连通，助凝剂加药系统(17)的出口与反应器的助凝剂加药口(16)相连通，晶种投加系统(11)的出口与反应器的晶种投加口(10)相连通，混凝剂加药系统(15)的出口与反应器的混凝剂加药口(14)相连通。
2.根据权利要求1所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，所述晶种回收系统包括晶种沥水系统(33)、晶种烘干系统(34)及碳酸钙资源化利用系统(35)；反应器的晶种排放口(8)与晶种沥水系统(33)的入口相连通，晶种沥水系统(33)的晶种出口经晶种烘干系统(34)的入口相连通，晶种烘干系统(34)的出口与碳酸钙资源化利用系统(35)相连通，晶种沥水系统(33)的出水口与反应器的进水口(3)相连通。
3.根据权利要求1所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，反应器的出水口经排水管(21)及浊度监控系统(22)与出水下游系统(23)相连通。
4.根据权利要求1所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，所述反应器内部分为污泥浓缩区(24)以及位于污泥浓缩区(24)上侧的清水区(20)、澄清区(19)、絮凝反应区(18)、流化结晶反应区(7)及缓冲区(13)，其中，所述流化结晶反应区(7)为双筒体结构，缓冲区(13)与流化结晶反应区(7)的顶部入口相连通，流化结晶反应区(7)的顶部出口与絮凝反应区(18)的顶部入口相连通，絮凝反应区(18)的底部出口与澄清区(19)的入口相连通，澄清区(19)的底部与污泥浓缩区(24)相连通，澄清区(19)的顶部与清水区(20)相连通，出水下游系统(23)与所述清水区(20)的出水口相连通；晶种排放口(8)、进水口(3)、氢氧化钠加药口(37)及碳酸钠加药口(36)与流化结晶反应区(7)的底部侧面相连通。
5.根据权利要求4所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，流化结晶反应区(7)的底部设置有反应器布水装置(4)。
6.根据权利要求5所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，氢氧化钠加药口(37)、碳酸钠加药口(36)、晶种排放口(8)、反应器布水装置(4)及进水口(3)自上到下依次分布。
7.根据权利要求4所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，澄清区(19)的侧面自上到下依次设置有高位泥位取样口(30)、中位泥位取样口(29)及低位泥位取样口(28)。
8.根据权利要求4所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，污泥浓缩区(24)的内壁上设置有刮泥机(25)，其中，所述刮泥机(25)的驱动轴与刮泥机电机(26)的输出轴相连接。
9.根据权利要求4所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，其特征在于，还包括pH监控系统(12)及晶种观察取样口(9)，pH监控系统(12)插入于所述絮凝反应区(18)的顶部内，晶种观察取样口(9)与流化结晶反应区(7)顶部的侧面相连通。
10.一种一体化钙镁分质资源化水处理方法，其特征在于，基于权利要求4所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统，包括以下步骤：原水通过进水口(3)加入反应器，在反应器中，原水先进入流化结晶反应区(7)，与加入的氢氧化钠及碳酸钠在晶种表面生成碳酸钙，成熟的晶种由晶种排放口(8)排出，其中，由晶种投加系统(11)通过晶种投加口(10)向反应器中加入晶种；流化结晶反应区(7)中上升的水流进入缓冲区(13)中，氢氧化镁与凝聚剂及助凝剂接触混合后进入絮凝反应区(18)中，絮体长大后进入澄清区(19)中进行固液分离，其中，水流进入清水区(20)中，然后经出水口排出，形成的氢氧化镁絮体污泥进入污泥浓缩区(24)中，再经排泥口(27)排出进入污泥脱水系统(31)中，脱水后的固体进入氢氧化镁资源化利用系统(32)中。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种一体化钙镁分质资源化水处理系统及方法，该系统及方法能够实现钙镁离子的分步去除，以及碳酸钙及氢氧化镁资的源化。
为达到上述目的，本发明所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统包括碳酸钠加药系统、反应器、氢氧化钠加药系统、给水动力系统、晶种回收系统、污泥脱水系统、氢氧化镁资源化利用系统、出水下游系统、助凝剂加药系统、晶种投加系统及混凝剂加药系统；
碳酸钠加药系统的出口与反应器的碳酸钠加药口相连通，反应器的氢氧化钠加药口与氢氧化钠加药系统的出口相连通，给水动力系统的出口与反应器的进水口相连通，反应器的晶种排放口与晶种回收系统相连通，反应器底部的排泥口与污泥脱水系统的入口相连通，污泥脱水系统的污泥出口与氢氧化镁资源化利用系统相连通，污泥脱水系统的出水口与反应器的进水口相连通，反应器的出水口与出水下游系统相连通，助凝剂加药系统的出口与反应器的助凝剂加药口相连通，晶种投加系统的出口与反应器的晶种投加口相连通，混凝剂加药系统的出口与反应器的混凝剂加药口相连通。
所述晶种回收系统包括晶种沥水系统、晶种烘干系统及碳酸钙资源化利用系统；
反应器的晶种排放口与晶种沥水系统的入口相连通，晶种沥水系统的晶种出口经晶种烘干系统的入口相连通，晶种烘干系统的出口与碳酸钙资源化利用系统相连通，晶种沥水系统的出水口与反应器的进水口相连通。
反应器的出水口经排水管及浊度监控系统与出水下游系统相连通。
所述反应器内部分为污泥浓缩区以及位于污泥浓缩区上侧的清水区、澄清区、絮凝反应区、流化结晶反应区及缓冲区，其中，所述流化结晶反应区为双筒体结构，缓冲区与流化结晶反应区的顶部入口相连通，流化结晶反应区的顶部出口与絮凝反应区的顶部入口相连通，絮凝反应区的底部出口与澄清区的入口相连通，澄清区的底部与污泥浓缩区相连通，澄清区的顶部与清水区相连通，出水下游系统与所述清水区的出水口相连通；
晶种排放口、进水口、氢氧化钠加药口及碳酸钠加药口与流化结晶反应区的底部侧面相连通。
设置于流化结晶反应区的底部设置有反应器布水装置。
氢氧化钠加药口、碳酸钠加药口、晶种排放口、反应器布水装置及进水口自上到下依次分布。
澄清区的侧面自上到下依次设置有高位泥位取样口、中位泥位取样口及低位泥位取样口。
污泥浓缩区的内壁上设置有刮泥机，其中，所述刮泥机的驱动轴与刮泥机电机的输出轴相连接。
pH监控系统插入于所述絮凝反应区的顶部内，晶种观察取样口与流化结晶反应区顶部的侧面相连通。
本发明所述的一体化钙镁分质资源化水处理方法包括以下步骤：
原水通过进水口加入反应器，在反应器中，原水先进入流化结晶反应区，与加入的氢氧化钠及碳酸钠在晶种表面生成碳酸钙，成熟的晶种由晶种排放口排出，其中，由晶种投加系统通过晶种投加口向反应器中加入晶种；
流化结晶反应区中上升的水流进入缓冲区中，氢氧化镁与凝聚剂及助凝剂接触混合后进入絮凝反应区中，絮体长大后进入澄清区中进行固液分离，其中，水流进入清水区中，然后经出水口排出，形成的氢氧化镁絮体污泥进入污泥浓缩区中，再经排泥口排出进入污泥脱水系统中，脱水后的固体进入氢氧化镁资源化利用系统中。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的一体化钙镁分质资源化水处理系统及方法在具体操作时，在反应器中，原水先进入流化结晶反应区，与加入的氢氧化钠及碳酸钠在晶种表面生成碳酸钙，成熟的晶种由晶种排放口排出，氢氧化镁与凝聚剂及助凝剂接触混合后进入絮凝反应区中，絮体长大后进入澄清区中进行固液分离，其中，形成的氢氧化镁絮体污泥经脱水处理后进入氢氧化镁资源化利用系统中，从而将钙资源生成碳酸钙颗粒用作脱硫剂，将镁资源生成氢氧化镁脱水后作阻燃填充剂、除臭剂资源化，以实现钙镁离子的分步去除，同时实现碳酸钙及氢氧化镁资的源化。
（发明人：余耀宏;张宁;李乐;张江涛;胡大龙;郗天浩;霍敏艳;董娟;卢剑）