一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理设备领域，特别涉及一种可回收碳酸钙的一体化地下水除硬度 装置。
【背景技术】
[0002] 水中硬度过高或过低都会影响我们人体健康，同时还会给日常生活带来不便。例 如，用硬水洗涤时会和肥皂反应生产不溶性沉淀，除了影响洗涤效果外还会使衣物纤维发 硬变脆易损坏，用硬水洗澡洗头时会涩发。现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006)中 规定饮用水中总硬度含量应低于450mg/L(以CaCOj+ )。
[0003] 目前在饮用水处理领域比较成熟的硬度去除方法为利用沉淀法来去除水中的钙 镁离子，而通常所用的氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等药剂所需沉淀反应时间长、反应进行 不彻底、钙镁离子残留浓度高等问题，还会导致产品水的pH显著升高。针对上述问题出现 了一些新的地下水除硬度药剂（201310336486. 1)及装置（201310336448. 6)的开发，虽然 实现了总硬度的高效去除，但存在后续废弃物处置困难的问题。因此需要针对新型地下水 除硬度装置进行开发，以实现在较小除硬度药剂投加量条件下最大限度的去除水中致硬度 离子，并有效回收利用处理过程中的碳酸钙等沉淀物。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的在于提供一种占地面积小、成本低、运行费用低、安全且 可回收部分碳酸钙的新型地下水除硬度装置。
[0005] 技术方案：本发明提供的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，包括 壳体以及自下而上依次设置于壳体内的的进水单元、碳酸钙富集回收单元、气水联合反冲 洗单元、过滤单元和出水单元。
[0006] 作为改进，所述进水单元包括进水管和混合装置；所述进水管上设有除硬度药剂 投加口；进水管的出水口设于混合装置内部，进水管的出水口上端设有倒置圆弧形挡水板。
[0007] 作为进一步改进，所述挡水板与混合装置的底板间距为10_30cm;进水管出口水 流速度为〇. 8-1. 5m/s。
[0008] 作为另一种改进，所述碳酸钙回收单元包括一组平行布置的聚集柱；所述碳酸钙 回收单元的高度0. 3-1. 5m。
[0009] 作为进一步改进，所述一组聚集柱的数量为2根以上，按2层及以上布置，相邻聚 集柱的外表面间距3-15cm;单根聚集柱直径介于l-5cm;聚集柱与壳体采用密封法兰连接； 所述聚集柱的材质包括金属、陶质、凹凸棒土和石质，其表面可进行粗糙化处理或增设突出 的片状或尖状凸起结构。
[0010] 作为另一种改进，所述气水联合反冲洗单元底部为穿孔板，顶部为配置有短柄滤 头的配水板，中部设有反冲洗进水管和进气管。
[0011] 作为进一步改进，所述穿孔板的孔径为3-l〇Cm2;所述短柄滤头的孔隙为5-10mm。
[0012] 作为另一种改进，所述过滤单元包括多层石英砂滤料：其中，其底部为直径 为10-30mm的烁石层，厚度为5-20cm;其中部为粒径为0? 9-1. 35mm的粗砂层，厚度为 80-150cm;顶部为粒径为0. 5-0. 8mm的细砂层，厚度为30-50cm。
[0013] 作为另一种改进，所述出水单元包括集水槽以及设于集水槽底部的出水管；集水 槽为一组三角堰型集水槽，其数量为1条及以上，相邻集水槽间距介于50-150cm;与出水管 (52)相邻的集水槽坡向出水管（52)方向，坡度1% -5%。
[0014] 作为另一种改进，所述气水联合反冲洗单元与碳酸钙回收单元的间距为20cm以 上。
[0015] 有益效果：本发明提供的地下水除硬度装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运 行灵活、适用范围广，可在较好地保障地下水中硬度离子的去除效果及整体出水水质的同 时，有效回收利用碳酸钙等沉淀物，具有较好的推广应用前景。
[0016] 具体而言，本发明相对于现有技术具有以下突出的优势：
[0017] (1)本发明所提供的装置可部分回收碳酸钙等沉积物。本发明基于除硬度过程中 所形成沉淀物的特性，创新性的在装置前端设置碳酸钙回收单元，并通过参数优化可实现 处理过程中所形成沉淀物的部分收集，以利于后续使用。此外，由于沉淀物在回收单元被部 分收集利用，致使进入后续过滤单元的沉淀物数量明显减少，从而提高了过滤单元的处理 效果及整体出水水质，并可降低过滤单元反冲频率，增加产水率。
[0018] (2)该装置的进水单元根据除硬度反应过程的特性，取消了静态混合器，而采用成 本更低的水力混合方式，从而既保证了装置的正常运行，又降低了装置的成本。
[0019] (3)该装置设置了石英砂复合滤层。本发明根据装置的上向流特点，充分、高效 的利用各滤层的截留、纳污能力，从而达到了既有效保障运行效果，又显著延长了反冲洗周 期，从而降低反冲洗频率及耗水率的目的。
[0020] (4)该装置创新性地在上向流过滤中采用了气水联合反冲洗装置，从而显著提升 了反冲洗效率，降低了反冲洗过程中的废水量，为工艺的正常运行创造了条件；而该种气水 联合反冲洗方式也可在其它上向流处理过程中应用，提高上向流过滤方式的适用性。
[0021] 本发明气水联合反冲洗单元中滤头的设置不同于通常的滤头缝隙尺寸，这是根据 除硬度过程中沉淀物特性而设置的，可以有效保障装置的长期应用。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置做出进一步 说明。
[0024] 基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，见图1，包括壳体6以及自下而上依 次设置于壳体6内的的进水单元1、碳酸钙富集回收单元2、气水联合反冲洗单元3、过滤单 元4和出水单元5 ;进水单元1包括进水管11和混合装置12 ;进水管11上设有除硬度药 剂投加口 13 ;进水管11的出水口设于混合装置12内部，进水管11的出水口上端设有倒 置圆弧形挡水板14 ;碳酸钙回收单元2包括一组平行布置的聚集柱21，相邻聚集柱21的 外表面间距3-15cm;单根聚集柱21直径介于l-5cm;聚集柱21与壳体6采用密封法兰连 接；聚集柱21的材质包括金属、陶质、凹凸棒土和石质，其表面可进行粗糙化处理或增设突 出的片状或尖状结构；气水联合反冲洗单元3底部为穿孔板31，顶部为配置有短柄滤头32 的配水板33,中部设有反冲洗进水管34和进气管35 ;过滤单元4包括多层石英砂滤料，其 底部为直径为10_30mm的烁石层41，中部为粒径为0. 9-1. 35mm的粗砂层42,顶部为粒径为 0. 5-0. 8_的细砂层43 ;出水单元5包括集水槽51以及设于集水槽51底部的出水管52 ; 出水单元5包括集水槽51以及设于集水槽51底部的出水管52 ;集水槽51为一组三角堰 型集水槽，其数量为1条及以上，相邻集水槽51间距介于50-150cm;与出水管52相邻的集 水槽坡向出水管52方向，坡度1% -5%。
[0025] 为验证本地下水除硬度装置的效能，在山东省邹城市某水厂进行了相关的效能验 证。试验期间原水的水质情况如表1所示。
[0026] 表1原水水质参数检测结果
【主权项】
1. 一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在于：包括壳体（6)以及 自下而上依次设置于壳体（6)内的的进水单元（1)、碳酸钙富集回收单元（2)、气水联合反 冲洗单元（3)、过滤单元（4)和出水单元（5)。
2. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述进水单元⑴包括进水管（11)和混合装置（12);所述进水管（11)上设有除硬度 药剂投加口（13);进水管（11)的出水口设于混合装置（12)内部，进水管（11)的出水口上 端设有倒置圆弧形挡水板（14)。
3. 根据权利要求2所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述挡水板（14)与混合装置（12)底板间距为10-30cm;进水管（11)出口水流速度为 0. 8-1. 5m/s〇
4. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述碳酸钙回收单元（2)包括一组平行布置的聚集柱（21);所述碳酸钙回收单元（2) 的高度〇. 3-1. 5m。
5. 根据权利要求4所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述一组聚集柱（21)的数量为2根以上，按2层及以上布置，相邻聚集柱（21)的外表 面间距3-15cm;单根聚集柱（21)直径介于l-5cm;聚集柱（21)与壳体（6)采用密封法兰连 接；所述聚集柱（21)的材质包括金属、陶质、凹凸棒土和石质，其表面可进行粗糙化处理或 增设突出的片状或尖状凸起结构。
6. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述气水联合反冲洗单元（3)底部为穿孔板（31)，顶部为配置有短柄滤头（32)的配水 板（33)，中部设有反冲洗进水管（34)和进气管（35)。
7. 根据权利要求6所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述穿孔板（31)的孔径为3-lOcm2;所述短柄滤头（32)的孔隙为5-10mm。
8. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征 在于：所述过滤单元（4)包括多层石英砂滤料：其中，其底部为直径为10-30mm的砾石层 (41)，厚度为5-20cm;其中部为粒径为0. 9-1. 35mm的粗砂层（42)，厚度为80-150cm;顶部 为粒径为0. 5-0. 8_的细砂层（43)，厚度为30-50cm。
9. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征在 于：所述出水单元（5)包括集水槽（51)以及设于集水槽（51)底部的出水管（52);集水槽 (51)为一组三角堰型集水槽，其数量为1条及以上，相邻集水槽（51)间距介于50-150cm; 与出水管（52)相邻的集水槽坡向出水管（52)方向，坡度1% -5%。
10. 根据权利要求1所述的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，其特征 在于：所述气水联合反冲洗单元（3)与碳酸钙回收单元（2)的间距为20cm以上。
【专利摘要】本发明提供的一种基于碳酸钙回收的一体化地下水除硬度装置，包括壳体(6)以及自下而上依次设置于壳体(6)内的进水单元(1)、碳酸钙富集回收单元(2)、气水联合反冲洗单元(3)、过滤单元(4)和出水单元(5)。该装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、适用范围广，可较好地保障地下水中总硬度的去除效果及整体出水水质，同时可有效收集除硬度过程中析出的碳酸钙，具有较好的推广应用前景。
【IPC分类】C02F103-06, C02F9-04
【公开号】CN104710035
【申请号】CN201510078868
【发明人】刘成, 朱丽飞, 陈卫, 孙亚坤, 崔彪
【申请人】河海大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月13日