[发明专利]一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物

说明书

本发明公开了一种协同去除地表水中浊质和暂时硬度的方法及其构筑物，该构筑物解决了喀斯特地区地表水煮沸后有沉淀生成、结垢等问题，同时具有去除浊质的功能。该构筑物前段设置网格絮凝池和斜管沉淀池，斜管沉淀池出水直接进入加酸(HCl)反应段，盐酸与水中的HCO₃^‑和CO₃^2‑反应后产生溶解的CO₂，含有溶解CO₂的水进入曝气池，曝气头产生大量的微小气泡能与水中溶解的CO₂结合并浮出水面从而使CO₂逸入空气中，同时微小气泡黏附斜管沉淀池未沉淀的细小浊质，使浊质上升至水面由刮渣机收集至集渣槽中排出。该构筑物通过控制反应沉淀时间使构筑物池体减小，节省用地，减少基建费用；原理简单，操作方便，针对暂时硬度大的地表水具有很高的水垢去除率。

技术领域

本发明涉及一种协同去除地表原水中浊质和暂时硬度的构筑物。

技术背景

我国幅员辽阔，地貌多种多样，流经不同地貌处地表水的水质是不同的。喀斯特地貌是指对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤盐岩等)以化学溶蚀作用为主，流水冲蚀、重力崩坍等作用为辅的地质作用所形成的特殊地貌。中国喀斯特地貌分布广、面积大，占总国土面积的约13％，其中以广西、贵州和云南东部所占面积最大，贵州省超过70％的土地是喀斯特地貌。

喀斯特地区地表水同我国其他地区地表水一样存在大量不溶解的悬浮物质，胶体物质和微生物。同时，流经喀斯特地区地表水的硬度是较高的，其硬度形成机理是难溶的碳酸盐岩在水和二氧化碳作用下，生成可溶性的碳酸氢根离子和游离的金属离子(主要是钙离子和镁离子)由岩石迁移到水中，水流本身有着冲刷溶蚀作用，它们往往把成块的岩石加工成微粒，加速了岩石的溶蚀作用，从而增加了水的硬度。由于碳酸盐岩和河流在喀斯特地区大量存在，使得岩石的溶蚀现象广泛发生，这也是喀斯特地区河流硬度含量高的主要原因。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。

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。喀斯特地区地表水中大量存在的HCO₃^-和CO₃^2-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。没有经常引用硬水的人一旦长期饮用硬水，则会出现不适症状，造成腹泻和肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水洗衣，肥皂起沫少，造成浪费；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而降低食物的营养价值；用硬水洗头，会使头发黏结、发脆等。

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。药剂软化法适用于用水量小的情况，当用水量大时运行成本偏高，由于加入了化学物质使水的的应用受到了很大限制。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。