适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法与流程

本发明属于废水处理，具体是指适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法。

背景技术：

1、水硬度是水质的一个重要指标，是指水中ca2+、mg2+的总量。水质过硬的水在使用过程中容易留下水渍，影响清洁度；并且水质过硬的水中的钙和镁盐类容易在热水器、热水锅炉等设备内结垢，降低热传导效率，导致设备损坏和能耗增加，并且可能会发生爆炸危险。因此，在水处理过程中对水质进行的硬度去除十分重要，尤其是中水厂需要将处理后的水再次利用，使之达到可以供应浇灌、农业、工业和市政供水等领域所需的水质标准。高密池是一种集絮凝、沉淀、澄清于一体的新型污水处理工艺，主要由前混池、絮凝池和分离池组成。

2、前混池目前主要利用石灰纯碱法进行除硬，使用熟石灰进行原水第一道软化，原水中带有较高的临时硬度，设计之初是想用熟石灰的投加来去除这部分临时硬度，从而使得原水硬度达到回用标准，纯碱只是作为石灰过量或者来水临时硬度不足时，利用纯碱去除部分永久硬度，从而使得出水达标。然而在实际运行过程中，石灰乳液进入配水井后首先是部分电离产生氢氧根和钙离子，这部分石灰与临时硬度中的碳酸氢根反应非常缓慢，主要以提供ph为主，加上反应时间长和聚铁投入消耗的ph平衡，带入的大量的钙硬。石灰的投加首先要去除本身带入的那部分钙硬，加上来水碱度和钙硬的波动，实际前混软化出水无法准确控制，不稳定且硬度去除量较低，后续只能利用纯碱去除，且以纯碱去除硬度时，碳酸钙形成是在聚铁投加点的后端，致使部分碳酸钙不能完全沉淀，泄露至后端出水堰和滤池，造成了后端结垢，滤池板结。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法；利用磷酸改性磁性生物炭辅助石灰液碱法代替传统的石灰纯碱法，充分软化水质；工艺过程中无过量钙硬加入，且混凝过程快速发生，降低了混凝剂的用量和处理时间，提高处理效率；磷酸改性磁性生物炭可以调节混凝体系的粒径分布，使混凝体系更易于沉淀物的形成和沉降；并且生物炭具有较大的比表面积和孔容量，可以彻底去除水硬度，减少结垢，提高了后续砂滤使用寿命，水质更稳定可控，系统处理和应急能力更强，整体系统对于水质更合理。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，所述水硬度去除的方法为磷酸改性磁性生物炭辅助石灰液碱法，包括以下步骤：

3、s1、将中水通入前混池中，依据中水量加入石灰、液碱和磷酸改性磁性生物炭，形成混凝吸附溶液，同时进行机械搅拌；

4、s2、步骤s1所形成的混凝吸附溶液水力停留5~10 min后流入混合池。

5、优选地，所述步骤s1中加入液碱的质量浓度为30%，每升中水加入石灰、液碱和磷酸改性磁性生物炭的量分别为500~600 mg、100~200 mg、200~400 mg，搅拌速度为200~300rpm。

6、进一步地，所述磷酸改性磁性生物炭的制备方法包括以下步骤：

7、（1）取生物质废料用水冲洗干净后放入烘箱内，烘干24 h，破碎研磨得到生物质粉末，使其粒径为1±0.2 mm；

8、（2）将步骤（1）所制的生物质粉末放入管式炉中，通入氮气热解2 h，冷却后用水多次洗涤，放入烘箱中干燥24 h，得到生物炭，室温待用；

9、（3）将步骤（2）所制的生物炭放入磷酸溶液中形成浸渍液，放入反应釜中，转移至烘箱中浸渍12 h，制成磷酸活化的生物炭，随后放入管式炉中，通入氮气热解2 h，冷却后用水多次洗涤，放入烘箱中干燥24 h，得到磷酸改性活性炭；

10、（4）将步骤（3）所制的磷酸改性活性炭放入由fe(no3)3和feso4·7h2o组成的铁盐溶液中，超声处理20~30 min，在50℃下搅拌1 h得到悬浮液，然后将naoh溶液滴入悬浮液中，直至ph达到11~12停止滴加，继续搅拌30 min，去除上清液，用水多次洗涤沉淀，放入烘箱中干燥24 h得到磷酸改性磁性生物炭。

11、优选地，所述步骤（1）中的生物质废料为花生壳、玉米芯、甘蔗渣或牡丹果荚的任意一种，生物质废料用量为10~20 g，烘干温度为80~100℃。

12、优选地，所述步骤（2）中的生物质粉末的用量为5~10 g，氮气流量为100 ml/min，热解温度为500~600℃，升温速率为10℃/min，干燥温度为60~80℃。

13、优选地，所述步骤（3）中的磷酸溶液的质量浓度为85%，生物炭与磷酸溶液的质量比为1：3~5，浸渍温度为100~110℃，氮气流量为100 ml/min，热解温度为500~600℃，升温速率为10 ℃/min，干燥温度为60~80℃。

14、优选地，所述步骤（4）中的磷酸改性活性炭与铁盐溶液的质量比为1~2:500，铁盐溶液中fe(no3)3和feso4·7h2o的浓度分别为12~16 mol/l、8~10 mol/l，超声功率为40 w/200 khz，naoh溶液浓度为0.5 mol/l，干燥温度为60~80℃，搅拌速度均为300~500 rpm。

15、本发明取得的有益效果如下：

16、本发明利用磷酸改性磁性生物炭辅助石灰液碱法代替传统的石灰纯碱法，用于中水厂高密池前混池中水硬度的去除；石灰液碱法可以使沉淀快速形成，且工艺过程中无过量钙硬加入；生物炭可以调节混凝体系的粒径分布，为ca2+、mg2+等阳离子的混凝提供凝结核，增强混凝剂的吸附性能，更易于沉淀物的形成和沉降，它还可以增加混凝团聚体的硬度和结构稳定性，提高污水中悬浮物和胶体物质的混凝效果，降低混凝剂的用量和处理时间，提高处理效率。利用生物质废料合成生物炭，可以实现资源化利用、减少废弃物和污染的排放；在生物炭表面修饰磷酸基团，使生物炭呈负电性，可以显著提高其对ca2+、mg2+等阳离子的吸附能力，彻底去除混凝工艺去除不了的硬度；并且在生物炭中修饰磁性粒子，可以在后续工艺中对生物炭进行回收利用，使其在污水处理过程中可以反复使用，降低处理成本和减少废弃物的产生。

技术特征：

1.适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述水硬度去除的方法为磷酸改性磁性生物炭辅助石灰液碱法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述磷酸改性磁性生物炭的制备方法包括以下步骤：

3. 根据权利要求2所述的适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的生物质废料为花生壳、玉米芯、甘蔗渣或牡丹果荚的任意一种，生物质废料用量为10~20 g，烘干温度为80~100℃。

4. 根据权利要求3所述的适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的生物质粉末的用量为5~10 g，氮气流量为100 ml/min，热解温度为500~600℃，升温速率为10℃/min，干燥温度为60~80℃。

5. 根据权利要求4所述的适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的磷酸溶液的质量浓度为85%，生物炭与磷酸溶液的质量比为1：3~5，浸渍温度为100~110℃，氮气流量为100 ml/min，热解温度为500~600℃，升温速率为10 ℃/min，干燥温度为60~80℃。

6. 根据权利要求5所述的适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的磷酸改性活性炭与铁盐溶液的质量比为1~2:500，铁盐溶液中fe(no3)3和feso4·7h2o的浓度分别为12~16 mol/l、8~10 mol/l，超声功率为40 w/200 khz，naoh溶液浓度为0.5 mol/l，干燥温度为60~80℃，搅拌速度均为300~500 rpm。

技术总结
本发明属于废水处理技术领域，具体是指适用于中水厂高密池前混池水硬度去除的方法；利用磷酸改性磁性生物炭辅助石灰液碱法代替传统的石灰纯碱法，磷酸改性磁性生物炭由生物质废料合成。石灰液碱法可以使沉淀快速形成，且工艺过程中无过量钙硬加入，磷酸改性磁性生物炭可以作为凝结核加速混凝过程，调节混凝体系的粒径分布，使混凝体系更易于沉淀物的形成和沉降；并且磷酸改性磁性生物炭对Ca<supgt;2+</supgt;、Mg<supgt;2+</supgt;离子具有较强吸引力，可以彻底去除水硬度，减少结垢；并且在对生物炭添加磁性，可以在后续工艺中对生物炭进行回收利用，使其在污水处理过程中可以反复使用，降低处理成本和减少废弃物的产生。

技术研发人员：周伟
受保护的技术使用者：上海星致节能环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15