一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于调节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次混合，之后从水力喷射装置中喷出，和大气进行第二次混合，降低高硬度地下水的硬度。本发明专利技术通过物理方法，实现根本性的软化，不引入二次污染，安全、稳定。

Device and method for treating high hardness ground water based on regulating CO2 partial pressure

The invention provides a device for adjusting the partial pressure of CO2 for treatment of high hardness water based, including pumps and hydraulic jetting device, the water pump is arranged in the high hardness of groundwater reservoir under the surface of the water, the water jet device is arranged in the reservoir above the water, the water pump will pump the high hardness water jet device, high the hardness of groundwater into the water jet device, and for the first time in the mixed water jet device and the atmosphere, from the hydraulic injection device is ejected second times and mixed atmosphere, reduce the hardness of high hardness of groundwater. The invention realizes the fundamental softening by physical method without introducing two pollution, and is safe and stable.

【技术实现步骤摘要】
一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置和方法
本专利技术涉及地下水净化
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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。本专利技术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；(5)泡沫流在出水喷嘴中流速逐渐增大，压力逐渐下降，并高速射出；(6)射出的泡沫流与大气混合，压力下降，并返回蓄水池，返回蓄水池的水中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，进而降低高硬度地下水的硬度。进一步，所述大气和高硬度地下水混合过程中气液两相存在可逆反应：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：充分利用CO2分压对地下水硬度的控制作用来处理高硬度地下水，通过物理方法，实现根本性的软化，不引入二次污染，具有安全、稳定的优点，且工艺简单、能耗低、效果好，经济适用，适于推广于实际应用，而且，本专利技术为居民的饮水安全提供技术保障，对解决我国饮水健康问题的解决具有重要意义。附图说明图1是本专利技术一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置的一示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置，包括水泵1和水力喷射装置2，水泵1和水力喷射装置2之间通过管道3连接。在一实施例中，水泵1为不锈钢水泵，水泵1设置在高硬度地下水蓄水池的水面以下，水力喷射装置2设置在高硬度地下水蓄水池的水面以上，水泵1将高硬度地下水泵入水力喷射装置2中，高硬度地下水进入水力喷射装置2，并在水力喷射装置2中和大气进行第一次混合，之后从水力喷射装置2中喷出，并和大气进行第二次混合。水力喷射装置2包括进水喷嘴21、吸入室22、混合室23和出水喷嘴24，所述进水喷嘴21、吸入室22、混合室23和出水喷嘴24依次连通。沿高硬度地下水在水力喷射装置2中的流动方向，进水喷嘴21的横截面积逐渐减小，混合室23的前段231横截面积逐渐增大，所述混合室23的后段232横截面积保持不变，出水喷嘴24的横截面积显著减小。在一实施例中，进水喷嘴21和出水喷嘴24均为文丘里喷嘴。吸入室22的上下均设有进气口221，大气通过进气口221进入吸入室22。在一实施例中，所述水泵1将高硬度地下水泵入进水喷嘴21，并保持水量恒定，高硬度地下水在所述进水喷嘴21的流动途径中，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22，高速运动的水柱表面压力低，从进气口221进入吸入室22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23，所述水柱的射流速度在混合室23的前段231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23的后段232匀化，并射入出水喷嘴24，所述，泡沫流的射流速度显著增大，压力减小，泡沫流从出水喷嘴24中高速射出，与大气混合。由于大气中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，软化高硬度地下水。一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置，其特征在于，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的水面以上，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次混合，之后从水力喷射装置中喷出，和大气进行第二次混合，由于大气中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

【技术特征摘要】
1.一种基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置，其特征在于，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的水面以上，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次混合，之后从水力喷射装置中喷出，和大气进行第二次混合，由于大气中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。2.根据权利要求1所述的基于调节CO2分压处理高硬度地下水的装置，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢先军，冯宇，王志强，钱坤，皮坤福，王焰新，甘义群，李韬，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，武汉中地大环境治理有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42