一种水处理同步除硬除硅结晶反应系统及方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，涉及一种水处理同步除硬除硅结晶反应系统及方法。


背景技术：

2.为了解决水处理膜法脱盐、浓缩、蒸发结晶过程中结垢问题，需设置预处理去除水中的致垢离子，致垢离子包括钙镁硬度离子和硅，由于除硬和除硅反应条件不统一，一般除硬和除硅分别单独设置反应器，常规的预处理除硬除硅工艺流程长、占地面积大、投资高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种水处理同步除硬除硅结晶反应系统及方法，该系统及方法能够实现硅和硬度的同步去除，同时缩短工艺流程、降低占地面积，投资成本低。
4.为达到上述目的，本发明所述的水处理同步除硬除硅结晶反应系统包括来水母管、结晶反应器、#4加药管、晶种投加装置、酸/碱加药装置、除硅药剂加药装置、碱加药装置及除钙加药装置；
5.结晶反应器包括结晶反应器本体，来水母管的出口分为两路，其中一路与结晶反应器本体底部的进水口相连通，另一路与晶种投加装置的入口相连通，晶种投加装置的出口与结晶反应器本体上侧的晶种投加口相连通；酸/碱加药装置的出口与结晶反应器本体侧面上的酸/碱加药口相连通，除硅药剂加药装置的出口与结晶反应器本体侧面上的除硅药剂加药口相连通，碱加药装置的出口与结晶反应器本体侧面上的碱加药口相连通，除钙加药装置的出口与结晶反应器本体侧面上的除钙加药口相连通，#4加药管与结晶反应器本体上的碳酸钠药剂加药口相连通，结晶反应器本体的顶部设置有出水口。
6.所述酸/碱加药装置包括酸/碱加药装置药剂箱，酸/碱加药装置药剂箱的底部排出口处设置有酸/碱加药装置底排阀，酸/碱加药装置药剂箱的侧面设置有酸/碱加药液位计，酸/碱加药装置药剂箱内设置有酸/碱加药搅拌器，酸/碱加药装置药剂箱的顶部设置有酸/碱加药背压阀，酸/碱加药装置药剂箱的出口依次经酸/碱加药进口阀门、酸/碱加药y型过滤器、酸/碱加药泵、酸/碱加药装置止回阀、酸/碱加药泵出口阀门及#1加药管与结晶反应器本体上的酸/碱加药口相连通。
7.除硅药剂加药装置包括除硅药剂加药装置药剂箱，其中，除硅药剂加药装置药剂箱的底部排出口处设置有除硅药剂加药装置底排阀，除硅药剂加药装置药剂箱内设置有除硅药剂加药搅拌器，除硅药剂加药装置药剂箱的侧面设置有除硅药剂加药液位计，除硅药剂加药装置药剂箱的顶部设置有除硅药剂加药背压阀，除硅药剂加药装置药剂箱的出口依次经除硅药剂加药进口阀门、除硅药剂加药y型过滤器、除硅药剂加药泵、除硅药剂加药装置止回阀、除硅药剂加药泵出口阀门及#2加药管与结晶反应器本体侧面上的除硅药剂加药口相连通。
8.碱加药装置包括碱加药装置药剂箱，碱加药装置药剂箱的底部排出口处设置有碱加药装置底排阀，碱加药装置药剂箱的侧面设置有碱加药液位计，碱加药装置药剂箱内设置有碱加药搅拌器，碱加药装置药剂箱的出口依次经碱加药y型过滤器、碱加药泵、碱加药装置止回阀、碱加药泵出口阀门及除硅剂加药管与结晶反应器本体上的碱加药口相连通。
9.除钙加药装置包括除钙加药装置药剂箱，除钙加药装置药剂箱的顶部设置有除钙加药背压阀，除钙加药装置药剂箱的底部排出口处设置有除钙加药装置底排阀，除钙加药装置药剂箱的侧面设置有除钙加药液位计，除钙加药装置药剂箱内设置有除钙加药搅拌器，除钙加药装置药剂箱的出口依次经除钙加药进口阀门、除钙加药y型过滤器、除钙加药泵、除钙加药装置止回阀、除钙加药泵出口阀门及#3加药管与结晶反应器本体的除钙加药口相连通。
10.晶种投加装置包括晶种缓冲箱，晶种缓冲箱的出口依次经晶种投加电动门、晶种投加止回阀及晶种投加管与结晶反应器本体的晶种投加口相连通，来水母管的出口经引水电动门与晶种缓冲箱的进水口相连通。
11.来水母管的出口经结晶反应器进水流量计、结晶反应器进水阀及进水管与结晶反应器本体底部的进水口相连通。
12.所述结晶反应器还包括晶种排放管、晶种排放电动门、晶种收集装置、晶种观察取样管、除硅出水取样管、出水管及出水ph监测装置，结晶反应器本体底部的晶种排出口经晶种排放管及晶种排放电动门与晶种收集装置相连通；晶种观察取样管与结晶反应器本体侧面上的晶种观察取样口相连通，除硅出水取样管与结晶反应器本体侧面上的除硅出水取样口相连通；结晶反应器本体顶部的出口经出水管及出水ph监测装置与外界管道相连通。
13.晶种投加口、除钙加药口、碱加药口、碳酸钠药剂加药口、除硅药剂加药口、酸/碱加药口及晶种排出口自上到下依次分布。
14.本发明所述的水处理同步除硬除硅结晶反应方法包括以下步骤：
15.原水进入到结晶反应器本体内，通过酸/碱加药装置加入的酸/碱调节原水的ph，原水中的硅与经除硅药剂加药装置加入的偏铝酸钠除硅药剂反应，在晶种表面生成复合沉淀盐，以去除水中的硅，原水继续上升，通过碱加药装置加入的碱提高水的ph值，水中的钙与经#4加药管加入的碳酸钠药剂反应，在晶种表面生成沉淀物，以去除水中的钙，然后经出水管排放。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明所述的水处理同步除硬除硅结晶反应系统及方法在具体操作时，原水进入到结晶反应器本体内，通过酸/碱调节原水的ph，再将原水中的硅与偏铝酸钠除硅药剂反应，并在晶种表面生成复合沉淀盐，以去除水中的硅，原水继续上升，通过碱提高水的ph值，再将水中的钙与碳酸钠药剂反应，并在晶种表面生成沉淀物，以去除水中的钙，以实现硅和硬度的同步去除，同时缩短工艺流程，且在同一结晶反应器中即可完成所有的反应，降低占地面积，投资成本低，同时利用晶种法除钙除硅无固废产生。
18.进一步，本发明中自动进行晶种的排放与投加，根据底部压力自动排放晶种，延时设计晶种自动投加系统，晶种排放量及投加量根据结晶反应器进水累积流量确定。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图。
20.其中，1为来水母管阀门、2为结晶反应器进水流量计、3为结晶反应器进水阀、4为结晶反应器、5为晶种排放电动门、6为晶种收集装置、7为出水ph监测装置、8为酸/碱加药装置、9为除硅药剂加药装置、10为碱加药装置、11为除钙加药装置、12为晶种投加装置、4-0为结晶反应器本体、4-1为进水管、4-2为底部压力监测装置、4-3为晶种排放管、4-4为#1加药管、4-5为#2加药管、4-6为除硅ph监测装置、4-7为除硅剂加药管、4-8为#3加药管、4-9为#4加药管、4-10为晶种投加管、4-11为晶种观察取样管、4-12为除硅出水取样管、4-13为出水管、8-0为酸/碱加药装置药剂箱、8-1为酸/碱加药装置底排阀、8-2为酸/碱加药液位计、8-3为酸/碱加药搅拌器、8-4为酸/碱加药进口阀门、8-5为酸/碱加药y型过滤器、8-6为酸/碱加药泵、8-7为酸/碱加药装置止回阀、8-8为酸/碱加药泵出口阀门、8-9为酸/碱加药背压阀、9-0为除硅药剂加药装置药剂箱、9-1为除硅药剂加药装置底排阀、9-2为除硅药剂加药液位计、9-3为除硅药剂加药搅拌器、9-4为除硅药剂加药进口阀门、9-5为除硅药剂加药y型过滤器、9-6为除硅药剂加药泵、9-7为除硅药剂加药装置止回阀、9-8为除硅药剂加药泵出口阀门、9-9为除硅药剂加药背压阀、10-0为碱加药装置药剂箱、10-1为碱加药装置底排阀、10-2为碱加药液位计、10-3为碱加药搅拌器、10-4为碱加药进口阀门、10-5为碱加药y型过滤器、10-6为碱加药泵、10-7为碱加药装置止回阀、10-8为碱加药泵出口阀门、10-9为碱加药背压阀、11-0为除钙加药装置药剂箱、11-1为除钙加药装置底排阀、11-2为除钙加药液位计、11-3为除钙加药搅拌器、11-4为除钙加药进口阀门、11-5为除钙加药y型过滤器、11-6为除钙加药泵、11-7为除钙加药装置止回阀、11-8为除钙加药泵出口阀门、11-9为除钙加药背压阀、12-0为晶种缓冲箱、12-1为引水电动门、12-2为晶种投加电动门、12-3为晶种投加止回阀。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
22.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
23.参考图1，本发明所述的水处理同步除硬除硅结晶反应系统包括来水母管、结晶反应器4、晶种投加装置12、酸/碱加药装置8、除硅药剂加药装置9、碱加药装置10及除钙加药装置11；
24.结晶反应器4包括结晶反应器本体4-0，来水母管的出口分为两路，其中一路与结晶反应器本体4-0底部的进水口相连通，另一路与晶种投加装置12的入口相连通，晶种投加
装置12的出口与结晶反应器本体4-0上侧的晶种投加口相连通；酸/碱加药装置8的出口与结晶反应器本体4-0侧面上的酸/碱加药口相连通，除硅药剂加药装置9的出口与结晶反应器本体4-0侧面上的除硅药剂加药口相连通，碱加药装置10的出口与结晶反应器本体4-0侧面上的碱加药口相连通，除钙加药装置11的出口与结晶反应器本体4-0侧面上的除钙加药口相连通。
25.所述酸/碱加药装置8包括酸/碱加药装置药剂箱8-0，酸/碱加药装置药剂箱8-0的底部排出口处设置有酸/碱加药装置底排阀8-1，酸/碱加药装置药剂箱8-0的侧面设置有酸/碱加药液位计8-2，酸/碱加药装置药剂箱8-0内设置有酸/碱加药搅拌器8-3，酸/碱加药装置药剂箱8-0的顶部设置有酸/碱加药背压阀8-9，酸/碱加药搅拌器8-3的出口依次经酸/碱加药进口阀门8-4、酸/碱加药y型过滤器8-5、酸/碱加药泵8-6、酸/碱加药装置止回阀8-7、酸/碱加药泵出口阀门8-8及#1加药管4-4与结晶反应器本体4-0上的酸/碱加药口相连通；
26.除硅药剂加药装置9包括除硅药剂加药装置药剂箱9-0，其中，除硅药剂加药装置药剂箱9-0的底部排出口处设置有除硅药剂加药装置底排阀9-1，除硅药剂加药装置药剂箱9-0内设置有除硅药剂加药搅拌器9-3，除硅药剂加药装置药剂箱9-0的侧面设置有除硅药剂加药液位计9-2，除硅药剂加药装置药剂箱9-0的顶部设置有除硅药剂加药背压阀9-9，除硅药剂加药装置药剂箱9-0的出口依次经除硅药剂加药进口阀门9-4、除硅药剂加药y型过滤器9-5、除硅药剂加药泵9-6、除硅药剂加药装置止回阀9-7、除硅药剂加药泵出口阀门9-8及#2加药管4-5与结晶反应器本体4-0侧面上的除硅药剂加药口相连通。
27.碱加药装置10包括碱加药装置药剂箱10-0，碱加药装置药剂箱10-0的底部排出口处设置有碱加药装置底排阀10-1，碱加药装置药剂箱10-0的侧面设置有碱加药液位计10-2，碱加药装置药剂箱10-0内设置有碱加药搅拌器10-3，碱加药装置药剂箱10-0的出口依次经碱加药y型过滤器10-5、碱加药泵10-6、碱加药装置止回阀10-7、碱加药泵出口阀门10-8及除硅剂加药管4-7与结晶反应器本体4-0上的碱加药口相连通。
28.除钙加药装置11包括除钙加药装置药剂箱11-0，除钙加药装置药剂箱11-0的顶部设置有除钙加药背压阀11-9，除钙加药装置药剂箱11-0的底部排出口处设置有除钙加药装置底排阀11-1，除钙加药装置药剂箱11-0的侧面设置有除钙加药液位计11-2，除钙加药装置药剂箱11-0内设置有除钙加药搅拌器11-3，除钙加药装置药剂箱11-0的出口依次经除钙加药进口阀门11-4、除钙加药y型过滤器11-5、除钙加药泵11-6、除钙加药装置止回阀11-7、除钙加药泵出口阀门11-8及#3加药管4-8与结晶反应器本体4-0的除钙加药口相连通；
29.晶种投加装置12包括晶种缓冲箱12-0，晶种缓冲箱12-0的出口依次经晶种投加电动门12-2、晶种投加止回阀12-3及晶种投加管4-10与结晶反应器本体4-0的晶种投加口相连通，来水母管的出口经引水电动门12-1与晶种缓冲箱12-0的进水口相连通；
30.来水母管的出口经结晶反应器进水流量计2、结晶反应器进水阀3及进水管4-1与结晶反应器本体4-0底部的进水口相连通。
31.所述结晶反应器4包括结晶反应器本体4-0，#4加药管4-9与结晶反应器本体4-0上的碳酸钠药剂加药口相连通，结晶反应器本体4-0底部的晶种排出口经晶种排放管4-3及晶种排放电动门5与晶种收集装置6相连通；晶种观察取样管4-11与结晶反应器本体4-0侧面上的晶种观察取样口相连通，除硅出水取样管4-12与结晶反应器本体4-0侧面上的除硅出
水取样口相连通；出水管4-13与结晶反应器本体4-0顶部侧面上的出水口相连通；结晶反应器本体4-0顶部的出口经出水管4-13及出水ph监测装置7与外界管道相连通。
32.其中，晶种投加口、除钙加药口、碱加药口、碳酸钠药剂加药口、除硅药剂加药口、酸/碱加药口及晶种排出口自上到下依次分布。
33.酸/碱加药泵8-6与除硅ph监测装置4-6连锁；除硅药剂加药泵9-6与结晶反应器进水流量计2连锁；碱加药泵10-6与出水ph监测装置7连锁；除钙加药泵11-6与结晶反应器进水流量计2瞬时流量连锁；晶种排放电动门5与底部压力监测装置4-2连锁，晶种排放电动门5的开启时间根据结晶反应器进水流量计2所测累积流量确定；引水电动门12-1根据晶种排放电动门5延时控制，引水电动门12-1的开启时间根据结晶反应器进水流量计2所测累积流量确定；晶种投加电动门12-2根据引水电动门12-1延时控制。
34.本发明所述的水处理同步除硬除硅结晶反应方法包括以下步骤：
35.开启来水母管阀门1，开启结晶反应器进水阀3，关闭引水电动门12-1，原水依次经来水母管阀门1、结晶反应器进水流量计2、结晶反应器进水阀3及进水管4-1进入到结晶反应器本体4-0内，#1加药管4-4加入的酸/碱调节原水的ph，原水中的硅与经#2加药管4-5加入的偏铝酸钠除硅药剂反应，在晶种表面生成复合沉淀盐，以去除水中的硅，原水继续上升，通过#3加药管4-8加入的碱提高水的ph值，水中的钙与经#4加药管4-9加入的碳酸钠药剂反应，在晶种表面生成沉淀物，以去除水中的钙，然后经出水管4-13排放。
36.酸/碱加药泵8-6与除硅ph监测装置4-6连锁，将除硅区ph控制在最佳除硅ph(8～9)范围内。
37.除硅药剂加药泵9-6的流量与结晶反应器进水流量计2的瞬时流量连锁，以保持最佳的除硅药剂比。
38.碱加药泵10-6与出水ph监测装置7连锁，将除钙区的ph控制在最佳除钙ph(9.5～10.5)范围内。
39.除钙加药泵11-6与结晶反应器进水流量计2连锁，以保持最佳的除钙药剂比，铝酸钠与二氧化硅的投加质量比大于1.5:1～2.5:1。
40.随运行时间延长晶种逐步长大，结晶反应器4底部的压力越来越大，底部压力监测装置4-2对结晶反应器4底部的压力进行检测，当所测压力超过设计压力时，则开启晶种排放电动门5，晶种排放电动门5的开启时间根据结晶反应器进水流量计2所测累积流量确定，将晶种排放至晶种收集装置6中进行资源化利用。
41.关闭晶种排放电动门5，再依次开启引水电动门12-1及晶种投加电动门12-2，其中，引水电动门12-1的开启时间根据结晶反应器进水流量计2所测累积流量确定。
42.手动经除硅出水取样管4-12取样对除硅效率进行评价，手动从晶种观察取样管4-11取样，辅助判断晶种流化床高度。
43.以上所述仅是本发明的实施步骤的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围
44.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何
修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。