本申请涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种废水的脱硬装置与包含其的废水的处理系统。
背景技术：
德士古煤气化装置产生的废水总硬度含量较高(800～1600mg/L)，氨氮高达350～500mg/L，水温在40～50℃左右，PH值大于8.3，碱度在1000mg/L，朗格利尔指数大于3，该废水属于高硬度极易结垢水质。
现有技术中的德士古煤气化废水处理系统包括脱氨塔和与其连接的脱硬装置，前置的脱氨塔结垢严重无法投用，后置脱硬系统使用碳酸钠或者生石灰除硬。
当采用碳酸钠除硬时，碳酸钠可以去除废水中的永久硬度与暂时硬度。去除永久硬度发生的反应主要有：
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4；
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl；
MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4；
MgCl2+Na2CO3→MgCO3+2NaCl。
去除部分暂时硬度的反应主要有：
Ca(HCO3)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaHCO3；
Mg(HCO3)2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaHCO3
使用碳酸钠无法取出废水中已有的碳酸氢盐等，出水碱度必然升高碳酸钠除硬效果差，硬度去除率仅为15％。
当采用生石灰除硬时，为避免投加生石灰(CaO)产生的灰尘污染，通常先将生石灰制成消石灰Ca(OH)2(即熟石灰)使用，其反应如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2
消石灰投入高硬水中，会产生下列反应：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3；
Ca(OH)2+Ca(HCO3)2→2CaCO3+H2O；
2Ca(HCO3)2+Mg(HCO3)2→2CaCO3+Mg(OH)2+2H2O。
这种除硬方法形成的CaCO3和Mg(OH)2都是难溶化合物，可从水中沉淀析出。但水中的永硬和负硬却不能用石灰处理的方法除去，因为镁的永硬以及负硬和消石灰会产生下列反应：
MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaSO4
MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCl2
NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3+NaOH+H2O
由反应式可看出，镁的永硬全部转化为等量的溶解度很大的钙的永硬(氯化镁，硫酸镁)，而负硬(碳酸氢钠)则转化为等量的氢氧化钠、碱度，所以水中的碱度没有除去。
因此，经过现有技术中的废水处理系统处理后的废水不能满足生产需求，且会造成污水生化系统频繁波动，且影响出水指标，使得污水曝气池曝气膜的更换频繁(每年一次)，设备检修维修费用在300万以上。
技术实现要素：
本申请的主要目的在于提供一种废水的脱硬装置与包含其的废水的处理系统，以解决现有技术中的脱硬装置不能较好地除硬的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种废水的脱硬装置，包括絮凝池，上述脱硬装置包括：第一碱液投加单元，废水与第一碱液在上述第一碱液投加单元中混合，形成第一混合液；强碱弱酸盐投加单元，入口与上述第一碱液投加单元的出口连接，上述强碱弱酸盐投加单元的出口与上述絮凝池的入口连接，从上述第一碱液投加单元的出口输出的上述第一混合液与强碱弱酸盐在上述强碱弱酸盐投加单元中混合，形成第二混合液。
进一步地，上述脱硬装置还包括：絮凝剂投加单元，入口与上述强碱弱酸盐投加单元的出口连接，上述絮凝剂投加单元的出口与上述絮凝池的入口连接，从上述强碱弱酸盐投加单元的出口输出的上述第二混合液与絮凝剂在上述絮凝剂投加单元中混合。
进一步地，上述第一碱液投加单元为氢氧化钠溶液的投加单元。
进一步地，上述氢氧化钠溶液的浓度在29％～33％之间。
进一步地，上述第一碱液投加单元包括：第一碱储罐，用于储存上述第一碱液；第一碱泵，一端与上述第一碱储罐连接，另一端与上述絮凝池连接。
进一步地，上述强碱弱酸盐投加单元为碳酸钠投加单元。
进一步地，上述脱硬装置还包括与上述絮凝池连通的沉淀池。
根据本申请的另一方面，提供了一种废水的处理系统，包括脱硬装置，该脱硬装置为上述的脱硬装置。
进一步地，上述处理系统还包括：脱氨装置，与上述脱硬装置的出口连接，且上述脱氨装置设置在上述脱硬装置的下游。
进一步地，上述脱氨装置包括：过滤单元，与上述脱硬装置的出口连接，且上述过滤单元设置在上述脱硬装置的下游；第二碱液投加单元，与上述过滤单元的出口连接，由上述过滤单元出口输出的混合液与第二碱液在上述第二碱液投加单元中混合；至少一个脱氨塔，一端与上述第二碱液投加单元的出口连接。
进一步地，处理系统还包括：酸处理装置，与上述脱氨装置的出口连接，且上述酸处理装置设置在上述脱氨装置的下游，上述酸处理装置用于调节由上述脱氨装置输出的废水的pH值。
应用本申请的技术方案，在脱硬装置中增加第一碱液投加单元，该单元向絮凝池中加入第一碱液，大大提高了絮凝池中的pH值，使得废水在絮凝池中可以很好地脱硬，大大提高了硬度去除率，可以使得经过脱硬装置的废水的硬度能够满足后续生产的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种实施例提供的脱硬装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一碱液投加单元；11、强碱弱酸盐投加单元；12、絮凝剂投加单元；13、絮凝池；14、沉淀池；21、过滤单元；22、第二碱液投加单元；23、第一脱氨塔；24、第二脱氨塔；31、提升泵；32、酸液投加单元；33、酸储罐；34、酸泵；131、快速混凝搅拌反应池；132、隔板；133、慢速混凝推流式反应池；134、叶轮；221、第二碱储罐；222、第二碱泵；M、发电机。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的脱硬装置的硬度去除率较低，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种废水的脱硬装置与包含其的废水的处理系统。
本申请一种典型的实施方式中，提供了一种废水的脱硬装置，如图1所示，该脱硬装置包括第一碱液投加单元10与强碱弱酸盐投加单元11。其中，上述废水与第一碱液在上述第一碱液投加单元10中混合，形成第一混合液，强碱弱酸盐投加单元11的入口与上述第一碱液投加单元10的出口连接，上述强碱弱酸盐投加单元11的出口与上述絮凝池13的入口连接，从上述第一碱液投加单元10的出口输出的上述第一混合液与强碱弱酸盐在上述强碱弱酸盐投加单元11中混合，形成第二混合液。
上述的脱硬装置中包括第一碱液投加单元，废水与第一碱液在该单元中混合，可以去除废水中的重碳酸盐碱度和镁硬，大大提高了硬度去除率，可以使得经过脱硬装置的废水的硬度能够满足后续生产的要求。
本申请的一种实施例中，上述脱硬装置还包括絮凝剂投加单元12，该单元的入口与上述强碱弱酸盐投加单元11的出口连接，上述絮凝剂投加单元12的出口与上述絮凝池13的入口连接，从上述强碱弱酸盐投加单元11的出口输出的上述第二混合液与絮凝剂在上述絮凝剂投加单元12中混合。该单元可以使得沉淀凝结在一起，更有利于后续的沉淀去除。
为了使得更多的物质沉淀以得到更好的脱硬效果，本申请优选第一碱液投加单元10为氢氧化钠溶液的投加单元。氢氧化钠可以更好地去除废水中的重碳酸盐碱度和镁硬，具体原理如下：
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；
上述反应中生成的Na2CO3继续参与下列反应：
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沉淀不但可以除去气化水中的硬度，同时沉淀形成的矾化对于混凝十分有利，特别是Mg(OH)2在沉淀过程中本身就会形成团絮状物形成网捕作用，改善了混凝效果。
本申请的再一种实施例中，上述强碱弱酸盐投加单元中的强碱弱酸盐为碳酸钠。
本申请的另一种实施例中，上述第一碱液为氢氧化钠溶液，该氢氧化钠的浓度在29％～33％之间。
为了更方便高效地将第一碱液输送至絮凝池中进行脱硬，本申请优选上述第一碱液投加单元包括第一碱储罐与第一碱泵，其中，第一碱储罐用于储存上述第一碱液；第一碱泵一端与上述第一碱储罐连接，另一端与上述絮凝池连接。
本申请的再一种实施例中，上述强碱弱酸盐投加单元为碳酸钠投加单元，通过投加碳酸钠，使得水体中钙、镁等参与的应生成相应钙、镁碳酸盐沉淀。
为了使得絮凝池中的絮状物更好地沉淀，进而使得脱硬装置的脱硬效果更好，如图1所示，本申请优选上述脱硬装置中还包括与絮凝池13连通的沉淀池14。
本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述絮凝池13包括两个连通的分池，分别是快速混凝搅拌反应池131与慢速混凝推流式反应池133，这两个分池通过隔板132分开，废水从絮凝剂投加单元12的出口进入絮凝池先经过快速混凝搅拌反应池，再进入慢速混凝推流式反应池。在快速混凝搅拌反应池131中，一个叶轮134位于中心稳流型的圆筒内。该叶轮134的作用是使反应池内水流均匀混合(叶轮134由发电机M供电)，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量。经过快速混凝搅拌反应池131处理的废水从隔板132的上方进入慢速混凝推流式反应池133中，该池的作用就是连续不断地使矾花颗粒增大。因此，整个絮凝池13可获得大量高密度、均质的矾花，以达到最初设计的要求。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种废水的处理系统，该处理系统包括上述的脱硬装置。
该废水的处理系统由于包括上述的脱硬装置，其废水的脱硬效果较好，能够满足后续使用对废水硬度的要求。
为了将废水中的氨氮脱除，如图1所示，本申请优选上述处理系统中还包括脱氨装置，该脱氨装置与上述脱硬装置的出口连接，且上述脱氨装置设置在上述脱硬装置的下游。并且，该处理系统中的脱氨装置设置在脱硬装置的下游，使得废水经过脱硬装置再进入脱氨装置中，不容易结构，进一步避免了现有技术中的将脱氨装置设置在脱硬装置的上游导致的脱氨装置结垢严重，进而无法使用的问题。
本申请的又一种实施例中，如图1所示，上述脱氨装置包括过滤单元21、第二碱液投加单元22、至少一个脱氨塔。其中，过滤单元21与上述脱硬装置的出口连接，且上述过滤单元21设置在上述脱硬装置的下游；第二碱液投加单元22与上述过滤单元21的出口连接，由上述过滤单元21出口输出的混合液与第二碱液在上述第二碱液投加单元22中混合；脱氨塔一端与上述第二碱液投加单元22的出口连接。
氨氮在废水中主要以铵离子(NH4+)和游离氨状态存在，二者的关系为NH3+H2O←→NH4++OH—，该关系受pH值的影响，当pH值高时，反应想向左进行，游离氨的比例增大。常温时，当pH值为7左右时，氨氮大多数以铵离子状态存在，而pH为11左右时，游离氨占98％左右，游离氨易于从水中逸出，因此，pH是脱氨效果的关键。
本申请的另一种实施例，如图1所示，脱氨装置包括两个并联的第一脱氨塔23与第二脱氨塔24。这样可以进一步提高脱氨装置同时处理的废量。脱氨塔的下游一般与其相连接的吸收塔，使得吹脱出来的氨氮废气通过吸收塔处理后，达标排放。
本申请的一种实施例中，如图1所示，上述第二碱液投加单元还包括第二碱储罐221与第二碱泵222。其中，第二碱储罐221用于储存上述第二碱液，第二碱泵222的一端与上述第二碱储罐221连接，另一端与上述第一脱氨塔23连接，第二碱泵222用于将第二碱储罐221中的第二碱液输送至第二碱液投加单元22中。
为了使得经过处理系统处理的废水能够满足后续使用对酸碱度的要求，本申请优选上述处理系统还包括酸处理装置，该酸处理装置与上述脱氨装置的出口连接，且上述酸处理装置设置在上述脱氨装置的下游。由于经过脱硬装置处理后的废水为强碱性，而经过处理系统后的废水是偏中性或者酸性或者是弱碱性才能满足使用要求，上述酸处理装置用于将经过脱硬装置与脱氨装置处理后的废水的酸碱性，将废水处理为符合使用要求的水源。
本申请的另一种实施例中，如图1所示，上述酸处理装置包括酸液投加单元32、酸储罐33与酸泵34。其中，酸液投加单元32的入口与脱氨装置的出口连接，且酸液投加单元32中的酸液用于调节废水的酸碱性，使得经过处理系统处理后的水源满足使用的要求。酸储罐33用于储存酸液，酸储罐33与酸液投加单元32的入口通过管线连接，且管线上设置有酸泵34，酸泵34用于将酸储罐33中的酸液输送至酸液投加单元32中。
本申请的再一种实施例中，如图1所示，上述处理系统中还包括提升泵31，提升泵31设置在连接脱氨装置与酸处理装置的管线上，该提升泵用于将从脱氨装置输出的废水提升至酸液投加单元。
本申请的再一种实施例中，上述废水的脱硬装置与废水的处理系统均用于处理德士古煤气化废水，由于德士古煤气化废水的总硬度含量较高，大约在800～1600mg/L之间，氨氮含量高达350～500mg/L，温度在40～50℃，pH值在8.3以上，碱度在1000mg/L，朗格利尔指数大于3属于高硬度极易结垢水质。使用本申请的脱硬装置与废水的处理系统能够很好地改善该废水的硬度与氨氮的含量。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的技术方案进行说明。
实施例
某德士古煤气化装置产生的废水具有氨氮含量高、温度高、硬度高和易结垢等特点，该废水的处理问题一直是令人困扰的一大难题。
有德士古气化废水固含量、氨氮、COD和水温均较高，再加上分散剂的投加更增加了处理的困难，使用传统的污水处理工艺降解德士古气化废水效果较差，仍具有高硬度、高氨氮与易结垢等特点，这些经过处理后的废水进入污水曝气池中，容易造成曝气膜堵塞，而被迫临时新增悬挂式曝气器。
采用本申请的如图1所示的废水的处理系统，其中，第一碱液为浓度为32％的氢氧化钠溶液，强碱弱酸盐投加单元中的强碱弱酸盐为碳酸钠溶液。
使用该废水的处理系统提高了脱硬装置中溶液pH值及晶核，并且，在40天的时间里，脱硬装置的来水总硬度在647.65～1240.42mg/L之间，平均来水总硬度为1101.08mg/L，脱硬装置的出水总硬度在163.19～630.93mg/L之间，平均出水总硬度为377.81mg/L，脱硬装置对总硬度的平均去除率为65.68％。
另外，经过脱硬装置处理后的废水的pH值较大，碱性较强，使得脱氨装置的氨氮脱除率也较大，该脱氨装置的平均氨氮的脱除量在100.55mg/l左右。
并且，采用该脱硬装置使得碳酸钠的投加量减少了50％，将污水曝气池曝气膜的更换频次由一年一次减少至两年一次，节约费用在300万每年。降低了检修风险和清池风险。
另外，由于该系统中将脱氨装置设置在脱硬装置的下游，解决了脱氨塔结垢的问题，使得每年节约高压清洗和换管费用大于500万；德士古气化废水氨氮浓度由350～500mg/L降至200mg/L以下，保证了脱氨塔的安全稳定的运行。减少了废水对污水生化系统的冲击，将污水出水氨氮去除率提高至99％。
对比例
采用现有技术中的废水处理系统对实施例的废水进行处理，该系统中脱硬装置设置在脱氨装置的下游，酸处理装置设置在脱硬装置的下游，且脱硬装置中没有第一碱液投加单元，其他的结构均与实施例的相同。
在40天的时间里，废水经过该处理系统中的脱硬装置，脱硬装置的来水总硬度在436.13～1528.37mg/L之间，平均来水总硬度为974.33mg/L，脱硬装置的出水总硬度在82.81～1253.27之间，平均出水总硬度为637.67mg/L，脱硬装置对总硬平均去除率为33.92％；
并且，由于该处理系统中将脱硬装置设置在脱氨装置的下游，脱氨装置来水的pH比实施例的来水的pH低，碱性较弱，使得该脱氨装置的脱氨效果较差，平均氨氮的脱除量在84.85mg/l左右。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请中的脱硬装置中包括第一碱液投加单元，该单元向絮凝池中加入第一碱液，大大提高了絮凝池中的pH值，使得废水在絮凝池中可以很好地脱硬，大大提高了硬度去除率，可以使得经过脱硬装置的废水的硬度能够满足后续生产的要求。
2)、本申请中的废水的处理系统由于包括上述的脱硬装置，其废水的脱硬效果较好，能够满足后续使用对废水硬度的要求。
以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。