技术领域本发明属于污水处理领域，具体涉及一种利用生产余气CO2降低污水硬度的系统及方法。
背景技术：
目前，水中硬度盐类包括钙、镁、铁、锰、铝等易形成难溶性盐类的金属阳离子，在工业废水中，主要是钙离子和镁离子，水的软硬程度是以“硬度”来衡量的。国内现有除硬的方法有：加热软化法：借助加热把碳酸氢盐硬度转化成溶解度很小的碳酸钙和氢氧化镁沉淀出来，但永久硬度不能用加热的方法软化。离子交换软化法：基于离子交换原理，利用某些离子交换剂所具有的阳离子(钠离子、氢离子)与水中的钙、镁进行交换反应，其他阴离子成分不变，能比较彻底去除钙、镁离子等。离子交换软化系统的选择主要根据原水水质和处理要求来选择，目前常用的有Na离子交换和H离子交换系统。其缺点是周期长、耗盐量大、排出大量含盐废水易引起管道腐蚀。电渗析法：基于电渗析原理，利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电源的作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，去除钙、镁离子。然而，其最常出现的问题是运行过程中阴极和膜上容易结垢，从而降低软化效果，并缩短仪器的使用时间，此外，电渗析处理技术的耗电量、耗水量都很高，而且对进水的浊度要求也很严格，以防止堵塞水路，造成制水困难。药剂软化法：基于溶度积原理，借助化学药剂把钙、镁盐类转化成碳酸钙和氢氧化镁沉淀出来，常用的药剂法有石灰法、石灰-纯碱法、石灰-苏打法、磷酸盐法和掩蔽法等。药剂软化法虽然没有加热软化法、离子交换软化法和电渗析法的缺点，但是其不足之处在于：在药剂软化方法中缺少针对企业现有的二氧化碳过剩和生产中存在烧碱情况的考虑；纯碱直接投加，在部分企业只能靠二氧化碳和烧碱重新制作成纯碱然后再行投加，延长了制作纯碱的工艺路线和流程，而本发明装置减少了纯碱制作的工艺路线和流程。石灰纯碱法除硬带入钙离子，需要增加纯碱将带入的钙离子去除掉，增加了纯碱药剂的消耗。
技术实现要素：
为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用生产余气CO2降低污水硬度的系统及方法，简化了降低污水硬度的工艺，降低了纯碱液操作的难度。为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种利用生产余气CO2降低污水硬度的装置，包括密闭的水池，所述水池由进水口至出水口依次分为CO2投加段、烧碱投加段、CO2收集段及余气收集段，每两段之间设有分隔结构，且分隔结构上设有连接两段的水通道；所述CO2投加段池底布设若干布气管，每个布气管上连接若干曝气盘，且每个布气管的进气口均与含有CO2生产余气的出气口连接。本发明首先采用了密闭的水池防止二氧化碳的损失，增加了二氧化碳的利用率；本发明在CO2投加段的池底布设了布气管和曝气盘，增加了CO2与污水的接触，增加了二氧化碳在污水中的转化率，从而进一步增加了二氧化碳的利用率；同时，本发明中CO2投加段、烧碱投加段、CO2收集段及余气收集段相互独立避免相互干扰。当废水中的pH值不同时，二氧化碳、碳酸氢根和碳酸根存在的形式不同，(1)当pH＜4时，水中只有游离CO2。(2)当pH值升高时，平衡向有移动，[CO2]降低，[HCO3-]增大，当pH＝8.3～8.4时，98％以上的碳酸化合物以HCO3-形态存在。(3)当pH值再升高(大于8.3时)，CO2消失，[HCO3-]降低，[CO32-]增大，当pH＝12时，水中碳酸化合物几乎完全以CO32-的形态存在。池体分开控制不同的pH值，减少碳酸氢根形成，减少碳酸氢钙的形成，更多的形成碳酸钙沉淀析出与水分离。优选的，所述装置包括水泵和喷射器，所述CO2投加段内设有布水器，所述水池进水口同时连通水池和水泵的进水口，所述水泵的出水口连接喷射器的进水口。进一步优选的，所述喷射器的进气口连接CO2收集段的出气口，所述喷射器的出口连接布水器。充分利用了装置中未经吸收的二氧化碳气体，从而更进一步增加了二氧化碳的利用率。烧碱投加段加入烧碱，控制pH为11.5-12，水中碳酸氢根转变成碳酸根，未被吸收的二氧化碳通过CO2收集段进入喷射器进行二次利用。优选的，所述烧碱投加段的烧碱进口设置在所述烧碱投加段的池底，所述烧碱进口与制碱系统的烧碱出口连接。可以增加烧碱了利用率。优选的，所述装置包括烧碱吸收罐，所述烧碱吸收罐的出口连接烧碱投加段的进口。进一步优选的，所述余气收集段的出气口连接烧碱吸收罐的入气口。余气收集段收集的为溶解在水中未被吸收的气体。优选的，所述分隔结构为两个隔板，隔板之间形成水通道，所述水通道的进口设置在靠近水池进水口的隔板的下端，所述水通道的出口设置在靠近水池出水口的隔板的上端。该分隔结构的分隔效果更好。进一步优选的，所述靠近水池进水口的隔板的上部开设气孔。可将未吸收的二氧化碳经气孔进入CO2收集段，从而可以回收利用二氧化碳，以进一步提高二氧化碳的利用率。优选的，所述水池为砼结构水池，所述水池内表面设有防腐层。增加装置的示意寿命。一种利用生产余气CO2降低污水硬度的系统，包括依次连接的上述装置、澄清池、污泥浓缩池和压滤机。通过清池、污泥浓缩池和压滤机的进一步处理，能够最大程度的将碳酸钙和氢氧化镁去除，从而降低污水硬度。优选的，所述压滤机的出水口连接所述装置的水池的进水口。对污水进行二次除硬，能够进一步降低污水的硬度。一种利用上述系统降低污水硬度的方法，先在CO2投加段向污水中通入含有CO2的生产余气增加水中碳酸氢根的含量和碳酸含量，然后在烧碱投加段、加入烧碱以提高pH值，补充污水中碱度，从而形成碳酸钙颗粒和氢氧化镁颗粒；碳酸钙颗粒和氢氧化镁颗粒在澄清池中经过助凝剂和小分子量的絮凝剂的作用，使小颗粒碳酸钙和氢氧化镁絮凝成絮体，继而在污水中沉淀，然后通过污泥浓缩池进一步进行浓缩，再通过较高分子量的絮凝剂絮凝成更大的絮体，通过压滤机压出污泥形成一次除硬水。优选的，所述一次除硬水重新进入水池的进水口，进行二次除硬。本发明的有益效果是：1.本发明将充分利用本企业现有的二氧化碳气体，利用烧碱调整pH值，析出碳酸钙颗粒来降低水硬度。2.提高了二氧化碳的利用率，避免生成纯碱液，减少了中间环节，降低对环境的污染。3.本发明流程比较简化，比直接投加纯碱液操作难度较小。附图说明图1为一种利用生产余气CO2降低污水硬度的装置的结构示意图；图2为CO2投加段的布气管曝气盘的布设图；图3为图1A部分放大的分隔结构的结构示意图；图4为一种利用生产余气CO2降低污水硬度的系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种利用生产余气CO2降低污水硬度的装置，包括密闭的四格池体连接的水池，从左只右依次为：第一格为二氧化碳气体投加池，第二格为烧碱投加池，第三格为二氧化碳气体收集池，第四格为余气收集池，每两池之间设有分隔结构，且分隔结构上设有连接两池的水通道；如图2所示，所述二氧化碳气体投加池池底布设若干布气管，每个布气管上连接若干曝气盘，且每个布气管的进气口均与生产余气CO2的出气口连接。所述装置还包括水泵和喷射器，所述二氧化碳气体投加池内设有布水器，所述水池进水口同时连通水池和水泵的进水口，所述水泵的出水口连接喷射器的进水口，所述喷射器的进气口连接二氧化碳气体收集池的出气口，所述喷射器的出口连接布水器。所述烧碱投加池的烧碱进口设置在所述烧碱投加段的池底，所述烧碱进口与制碱系统的烧碱出口连接。所述装置还包括烧碱吸收罐，所述烧碱吸收罐的出口连接烧碱投加段的进口，所述余气收集段的出气口连接烧碱吸收罐的入气口。所述分隔结构为两个隔板，隔板之间形成水通道，所述水通道的进口设置在靠近水池进水口的隔板的下端，所述水通道的出口设置在靠近水池出水口的隔板的上端，且烧碱投加池和二氧化碳气体收集池之间的靠近水池进水口的隔板的上部开设气孔，如图3所示。所述水池为砼结构水池，所述水池内表面设有防腐层。如图4所示，一种利用生产余气CO2降低污水硬度的系统，包括依次连接的利用生产余气CO2降低污水硬度的装置、澄清池、污泥浓缩池和压滤机；所述压滤机的出水口连接所述装置的水池的进水口。工作过程如下：在污水中先通入二氧化碳，增加水中碳酸氢根的含量和碳酸含量，然后加入烧碱提高pH值后补充水中碱度的不足，直接进行降低硬度的方法。在污水中通入二氧化碳后，在pH较低的情况下形成碳酸氢根和碳酸，当在调高pH值的条件下，水中的碱度以碳酸根形式存在，在钙离子和碳酸根的乘积大于其溶度积时，会以碳酸钙的颗粒析出，在絮凝剂的和助凝剂的作用下，将小颗粒碳酸钙絮凝成絮体，继而在水中进行沉淀，然后通过污泥浓缩池，进一步进行浓缩，再通过较高分子量的絮凝剂絮凝成更大的絮体，通过压滤机压出污泥，分离的水重新回到进水口进行二次除硬。从而达到去除水中部分钙镁离子目的，降低水中钙镁离子的含量，达到回用的目的。如图1所示，将连续气化装置低温甲醇洗工序解析出的二氧化碳(纯度98.5％)引入本单元作为气源，在二氧化碳池体第一格进水口处引出一个出水口到水泵的进口，该水源通过水泵加压后送入喷射器入口，直接送入第一格布水器内，喷射器的进气口引入未经吸收残余的气体。在第三格的气相出口处引进气管，将改进气管引至喷射器的气相进口，利用喷射器的负压将第三格气相出口残余的二氧化碳带入第一格出水口处，充分利用产生的二氧化碳，其他不可利用的气体再通过气相出口汇集的排入一个烧碱吸收罐，降低对环境造成的污染。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。