[发明专利]一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下水净化技术领域，尤其涉及一种基于调节CO₂分压处理高硬度地下水的装置和方法。

背景技术

地下水是重要的饮用水水源，地球上可利用的液态淡水中，地下水量约占99％。与地表水比较，地下水作为供水水源，具有分布广泛、变化稳定、天然调节性好、易于开发利用等优点。因此，地下水是我国中小城市、镇和农村普遍采用的供水来源，在有的地区甚至是唯一水源。

硬度高是地下水的普遍特性。在生活上，水的硬度过高会在洗涤时损坏衣物、浪费肥皂，烧水时浪费燃料。饮用高硬水易使人患暂时性胃肠不适、腹胀、泻肚、排气多，甚至引起肾结石等疾病。不仅如此，烧水水碱主要为碳酸钙、碳酸镁，也含有多种有害的汞、镉、铅、砷等元素，如不经常及时清除，有害元素积累并再次溶于水中，饮用进入人体会引起人体慢性中毒，甚至可致癌和致畸，严重危害人体健康。因此，降低高硬度地下水的硬度是地下水利用的当务之急。

目前，高硬度地下水软化的方法主要有加热法、经验法、化学沉降、离子交换、反渗透、电渗析等。加热法和经验法方便易行，但效率较低可行性不高。常见的化学沉降法即石灰-纯碱软化法，去除效率不高且容易破坏原有平衡，造成二次污染。离子交换法需要离子交换树脂的再生，工艺复杂。反渗透、电渗析均属于膜分离范畴，渗透膜易被污染，且在运行过程中动力消耗较大、成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种物理方法调节CO₂分压，安全、稳定、高效的基于调节CO₂分压处理高硬度地下水的装置和方法。

本发明的实施例提供一种基于调节CO₂分压处理高硬度地下水的装置，包括水泵和水力喷射装置，所述水泵设置在高硬度地下水蓄水池的水面以下，所述水力喷射装置设置在高硬度地下水蓄水池水面以上，所述水泵将高硬度地下水泵入水力喷射装置中，高硬度地下水进入水力喷射装置，并在水力喷射装置中和大气进行第一混合，之后从水力喷射装置中喷出，并和大气进行第二次混合，由于大气CO₂分压小于高硬度地下水中CO₂分压，经过和大气的两次混合，高硬度地下水中CO₂分压大幅减小，进而使高硬度地下水中CO₂浓度降低，pH增加，HCO₃^-含量降低，OH^-浓度增加，Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺离子以胶体或悬浊液的形式被固定，达到软化高硬度地下水的目的。

进一步，所述水力喷射装置包括进水喷嘴、吸入室、混合室和出水喷嘴，所述进水喷嘴、吸入室、混合室和出水喷嘴依次连通，所述水泵将高硬度地下水泵入进水喷嘴，并保持水量恒定，高硬度地下水在所述进水喷嘴的流动途径中，进水喷嘴的横截面积逐渐减小，高硬度地下水的流速逐渐增大，形成高速运动的水柱，水柱射入吸入室，所述吸入室的上下均设有进气口，大气通过进气口进入吸入室，高速运动的水柱表面压力低，进入吸入室的大气在负压作用下向水柱移动，大气在摩擦作用下在水柱的表面形成附面层，并随水柱射入混合室，所述混合室的前段横截面积逐渐增大，所述混合室的后段横截面积保持不变，水柱的射流速度在混合室的前段逐渐减小，压力逐渐增大，水柱和大气剧烈混合和乳化，形成泡沫流，所述泡沫流在混合室的后段匀化，并射入出水喷嘴，所述出水喷嘴的横截面积显著减小，泡沫流的射流速度显著增大，压力减小，泡沫流从出水喷嘴中高速射出，与大气混合。

进一步，所述水泵为不锈钢水泵。

进一步，所述进水喷嘴和出水喷嘴均为文丘里喷嘴。

进一步，所述水泵和水力喷射装置之间通过管道连接。

一种基于调节CO₂分压处理高硬度地下水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)水泵将高硬度地下水从蓄水池中泵入水力喷射装置的进水喷嘴；

(2)高硬度地下水在进水喷嘴中流速逐渐增大，形成高速运动的水柱，所述水柱高速射入吸入室中；

(3)打开吸入室的进气口，大气进入吸入室，高速运动的水柱表面压力低，进入吸入室的大气在负压作用下向水柱移动，大气在摩擦作用下在水柱的表面形成附面层，并随水柱射入混合室；

(4)水柱在混合室中的射流速度先逐渐减小后保持不变，压力也随之先增大后保持不变，水柱与其附面层的大气先剧烈混合和乳化，形成泡沫流，之后，泡沫流逐渐匀化，并射入出水喷嘴；