一种塔式跌水除水中暂时硬度设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及给水技术领域的设备，具体指一种塔式跌水除水中暂时硬度设备。
技术背景
[0002]地下水是我国居民重要和优质的饮用水水源。大中城市由于用水量大而普遍采用地表水水源地表水源主要包括河流、湖泊、水库等，其特点是硬度低，但是悬浮杂质多，有机物和细菌多，水处理相对复杂，并且易受到外界环境的影响和污染，而将地下水作为城市备用水源。相比于地表水，地下水具有悬浮杂质少，有机物和细菌少，水处理相对容易，并且不易受到外界环境的影响和污染，在中小城市、镇和农村普遍采用地下水水源。
[0003]地下水普遍存在硬度和暂时硬度(水垢)高的问题。水垢是在烧开水过程中由暂时硬度形成的，即碳酸盐硬度，是总硬度的一部分，相当于与水中重碳酸盐和少量碳酸盐结合的钙、镁所形成的硬度，当水煮沸时，钙、镁的重碳酸盐分解生成沉淀从而降低水的硬度，可以用煮沸的方法来去除部分硬度。如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在，即为永久硬度。
[0004]水垢多导致饮用开水感官性差，对居民生活和身体健康存在潜在影响。尽管我国《生活饮用水卫生标准》中规定水的总硬度不得超过450mg/L，但对暂时硬度没有限制规定。对暂时硬度较高的地下水供水系统，由于地下水中大量存在的HC03-离子，烧开后在水中出现大量沉淀和漂浮物，导致浊度升高，部分水浊度超过5NTU，这与我国饮用水关于浊度和不得有可见物规定矛盾。我国《生活饮用水卫生标准》是在参考WHO和西方发达国家相关标准而制定的，其制定依据是饮用生水，而与我国居民常以烧开水饮用差异较大，前者主要饮用溶解的钙、镁离子，我国居民饮用的是部分离子转化为碳酸钙，长期饮用高碳酸钙水对正常人影响不明。偶尔饮用硬水，则会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水洗衣，肥皂起沫少，造成浪费；用硬水煮饭做菜，不易煮熟;用硬水洗头，会使头发黏结、发脆等；
[0005]目前处理高硬度水的技术主要有药剂软化法、离子交换法和膜软化法。经药剂软化处理后的水还有残余硬度，仍然会形成结垢问题，此外产生大量的泥渣。离子交换软化法工艺设备复杂，需要消耗大量的酸或盐做再生剂，成本相对较高。膜软化法运行过程中动力消耗较大，制水成本较高。离子交换法和膜软化法都需要较为繁琐的预处理过程，以减轻主体工艺中树脂或膜材料受到的污染，离子交换使得水中钠离子等增加，产生。
[0006]现有的软化技术处理成本高，急需一种经济去除地下水水垢工艺和设备。我国常见的地下水源总硬度满足《生活饮用水卫生标准》，但水垢引起的群众不满意投诉多见，现有的处理技术，在水厂需建设复杂和庞大的处理系统，处理成本高。而且从现有研究成果表明溶解钙镁离子对人体无显著影响，寻求经济地处理地下水水垢的技术，对于提高我国饮用开水感官和消除饮用碳酸钙潜在问题非常重要，到目前为止国内外关于地下水硬度处理研究，主要集中于总硬度降低工艺中，而对水垢即暂时硬度研究不多见，无成熟工艺和设备。因此本发明着力于寻求出一种简单易行，并且成本相当低廉的处理方法来去除暂时硬度。
【发明内容】
[0007]针对目前饮用水暂时硬度大、易结垢的问题，本发明的目的在于提供一种塔式跌水除水中暂时硬度设备，摆脱去除钙镁离子的传统想法，从去除水中HC03—和C032—的角度出发，来降低水中的暂时硬度，减少水垢的产生。
[0008]为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案:
[0009]—种塔式跌水除水中暂时硬度设备，包括依次连通的加酸混合单元、跌水除碳单元和集水单元，其中:所述的跌水除碳单元包括由上到下依次叠设的多个跌水台组成的塔式构件，跌水台的台面面积由上到下依次增大，集水单元围绕在跌水除碳单元的底部;所述的加酸混合单元将酸与待处理水混合得到含有二氧化碳气体的水，含有二氧化碳气体的水以重力为动能沿跌水除碳单元的跌水台流动逸出水中的二氧化碳气体，逸出二氧化碳气体的水由集水单元进行收集。
[0010]进一步的，所述的跌水除碳单元还包括顶部出水模块，所述的多个跌水台由上到下依次同轴叠设在顶部出水模块下方，来自加酸混合单元的含有二氧化碳气体的水由顶部出水模块排出并依次沿多个跌水台流动逸出水中的二氧化碳气体。
[0011]还有，所述的跌水台的边缘设置挡水带，跌水台的外壁上均匀设置多个扩水块。
[0012]具体的，所述的挡水带为边缘设置锯齿状的第二出水堰的四边形板体，所述的扩水块的形状为三角形。
[0013]可选的，所述的多个跌水台为四级跌水台，一级跌水台、二级跌水台、三级跌水台和四级跌水台同轴叠设在顶部出水模块的下方，一级跌水台的台面面积、二级跌水台的台面面积、三级跌水台的台面面积和四级跌水台的台面面积分别为顶部出水模块横截面面积的九倍、二十五倍、四十九倍和八十一倍。
[0014]可选的，所述的多个跌水台为五级跌水台，一级跌水台、二级跌水台、三级跌水台、四级跌水台和五级跌水台同轴叠设在顶部出水模块的下方，一级跌水台的台面面积、二级跌水台的台面面积、三级跌水台的台面面积、四级跌水台的台面面积和五级跌水台的台面面积分别为顶部出水模块横截面面积的二十五倍、八十一倍、一百二十一倍、一百二十一倍和一百六十九倍。
[0015]具体的，所述的顶部出水模块为带有出水缓冲槽的四方体状构件，出水缓冲槽的下方与加酸混合单元连通，在出水缓冲槽的四周边缘上均匀设置锯齿状的第一出水堰。
[0016]更具体的，所述的加酸混合单元包括进水阀、加酸检修井、加酸阀、第一静态混合器和进水管，进水管的一端上设置进水阀、加酸阀和第一静态混合器，在对应进水阀和加酸阀的地下挖设加酸检修井，进水管的另一端穿过跌水除碳单元为跌水除碳单元提供含有二氧化碳气体的水。
[0017]再具体的，集水单元包括集水槽、倾斜板、出水管、加碱阀、加碱检修井、第二静态混合器、出水检修井和出水阀，集水槽围设在跌水除碳单元的底部，在集水槽底部设置倾斜板，出水管与集水槽连通将处理后的水流定向的沿出水管流出；在出水管的后端依次设置了加碱阀、第二静态混合器和出水阀，在对应加碱阀的地下挖设加碱检修井，在对应出水阀的地下挖设出水检修井。
[0018]本发明的塔式跌水除水中暂时硬度得构筑物具有以下优点:
[0019]1、本发明的塔式跌水除水中暂时硬度设备利用暂时硬度高的水中HC03—含量高的特性，使水中HC03—先与药剂(盐酸)中的H+发生如下反应:HC03—+H+ = H20+C02丨，水中产生大量溶解的co2，降低暂时硬度;再通过跌水除碳单元一层一层的跌水台使水流与空气充分接触，将水中的C02散逸到空气中，水流仅需通过重力势能完成整个的除碳过程，不仅经济实用，且处理效果好；
[0020]2、具体的，本发明的跌水除碳单元中的塔体由若干方形模块拼接搭建而成，便于安装拆解、调节设备规模，将方形模块按金字塔式一级一级搭建而成，其中方形模块上部有圆形突起，可以使其与上一级模块插接安装;而在模块四周有三角形突起或相应的凹槽，可与同级模块插接安装，外部的三角形突起有导流作用，并可在边缘处的模块上插接锯齿形挡水带，使水流均匀流过塔体，安装拆解方便，可根据流量的大小调节塔体的规模；
[0021]3、塔式多级跌水，极大减少了C02扩散到空气中所用时间，为了使大量溶解于水中的C02在短时间内快速扩散到空气中去，水流自上而下经塔式多级跌水，降低水深，使处理水与空气充分接触；同时跌水使水流流速提高，变成湍流状态，降低了同温度下0)2在水中溶解度。最终提高了 C02扩散到空气中的效率；
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