[发明专利]用于去除水中的钙并同时去除污染物的反应器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应器及方法，用于从水中除钙并同时去除污染物、去除浊度 和消毒，根据权利要求1中的总概念，处理过程在一个有进出口的反应器中实现， 不需加入化学品，不需要过滤器。

背景技术

这样一种反应器和方法，其基本原理已经在德国发明专利DE 10247686中公 布。

此外，在用于水的除钙方面，氢氧化钙混凝技术、诱导碳酸钙生成的设备和离 子交换技术得到广泛应用。但这些方法都属于化学处理。也有物理处理方法，比如 德国发明专利DE 43 36 388所公布的在磁场中改变结晶结构的除钙方法、利用气 穴的方法、反渗透、膜过滤。另外也有热处理的方法，如美国专利US Patent  5,858,248通过优化反应器中水加热的微观水利条件实现除钙和污染物的去除。

专利DE 102 47 686及公布资料WO 2004/035487 A1不仅优化了反应器中微观 水利条件，而且同时对水进行曝气，从而即使在低于水的沸点温度下也能有效地除 钙和去除污染物。

上述各种方法均具有在装置中加强除钙，或减少结钙的作用。在热处理方法 中，同时也实现了减少钙、减少浊度以及污染物的去除。该类方法的缺点是或者系 统过于复杂，仅对大规模应用才有可能较实际和经济，或者技术应用不方便，效率 不高。

例如，热处理方法的缺点在于（参见US Patent 5,858,248）,在水温达到沸 点之前，水的湍流和混合是非常有限的，所以采用该方法时为了实现除钙、污染物 去除及挥发性污染物的去除时需要将水加热到沸点并长时间保持温度才有效。这 样，比如在用于热水供应这样的情况中，水的温度通常只被加热到70℃，这样由 于该类方法费用高而无法得到应用。另外还有采用过滤器及滤芯的方法，滤芯在失 效后更换，异地再生。该类方法仅适应于制备不含氧气的水。对生产过程来说，有 的时候脱氧也许对有些生产制造用水会有好处，但对于饮用健康并不是个好事。另 外由于设备相对复杂所以更多适用于工业上的大水量处理，而对于类似家庭使用的 情况来说不适宜。

虽然专利DE 10247689克服了上述美国专利的部分缺点，但在处理效率上仍有 局限，因为水的强烈微混合实际上只是在离热源较近的第一个板下面存在，而在其 它板上仅在反应器壁较近的地方出现。所以，这样处理的时间就较长。另外由于板 没有固定在反应器内壁上，可以从反应器中取出，所以无法实现板和反应器内部彼 此附加的加热和鼓气。另外由于板是由一个或者两个轴来固定在盖子上的，非连续 工作的装置在添加水时需要用手将盖子和板一起从反应器取出来，这样，特别是对 于大的反应器和热水来说就很不方便。

对于离子交换、活性炭、过滤等类似技术，一方面，必须需要电能，另一方面 对混浊物非常敏感，并很快会造成堵塞。所以，特别是在家庭使用中，通常只适用 于清洁的自来水的净化。否则还需要附加一个预处理。

发明内容

本发明旨在对上面一开始提到的反应器和方法的进一步改善，在不加任何化学 药剂和过滤器的情况下，解决上面所表述的问题，在不需要复杂装置和维护的前提 下除钙，并同时从水中去除污染物、去除浊度、并起到杀菌的作用。本发明进一步 的目的还在于在连续、不连续和半连续操作条件下沉淀的钙能够容易地从换热表面 脱落，不形成永久性的结垢。所发明的反应器应满足0.5升以上不同容积的制造， 并可灵活构成不同的工艺。

上述任务及目标通过权利要求1中所述反应器装置的特征以及权利要求19所 述流程与方法得到实现。

水加热时在水的内部或多或少产生层流。按照本发明，通过反应器中固定的并 有孔的板以及向水中鼓气，一方面层流变为湍流，并通过此，在整个反应器中形成 强烈的微混合，同时水的内部扰动被引导到相表面（反应器内壁）使得那里的物质 交换增强，加速非均匀的结晶母体的形成。在低过饱和状态下，形成非均匀和二次 结晶母体。另一方面通过固定的板以及其特殊的布置形成反应器中的不同状态的区 域，使得在靠近加热源的地方温度升高比别的地方来得快。这时不同区域的温度差 可以达到几十摄氏度。其结果是那里形成更快的结晶母体的生成和结晶的增长。通 过这些结晶母体和结晶，然后局部地向其他区域扩展，从而自动地形成其它区域的 接种和二次结晶，与非均匀的晶核和结晶体一起最终导致一个更快的过程。