一种氧化结晶软化的水处理方法及水处理系统技术方案

本发明专利技术涉及水处理技术领域，具体涉及一种氧化结晶软化的水处理方法及水处理系统，该水处理方法包括如下步骤：(1)集水及曝气处理、(2)臭氧催化氧化处理、(3)CaCO3结晶软化处理、(4)脱SiO2处理、(5)脱镁处理和浓缩及微滤处理。本发明专利技术的水处理方法操作简单，成本低，处理效率高，软化效果好，净化效果佳，各处理步骤环环相扣，经过整体的水处理流程，能大大降低废水的COD值，降低废水中COD污染物对软化反应的干扰，提高软化效率，并降低了软化成本，延长了后续过滤装置的使用寿命，并提高对杂质元素、杂质粒子的去除率，副产可循环利用的副产物，提高资源利用率，经处理后的水体具有较佳的水质和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化结晶软化的水处理方法及水处理系统
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种氧化结晶软化的水处理方法及水处理系统。
技术介绍
目前的水处理领域中，经常进行水处理的水体包括有循环冷却水排污水、RO浓水、反洗水、UFRO反洗水、树脂塔再生水、矿山水、地下苦咸水、近岸海咸水、化工废水、重金属废水、轻工业废水等，在进行水处理之前常先进行预处理，然后再入膜浓缩、后处理。但是传统的水处理方法中常采用沉淀、过滤等简单的净化方式，处理后的水体仍具有较多的微小颗粒杂质，污染物未除尽，而废水中的COD污染物对软化反应造成干扰，导致水体的硬度较高，长期饮用存在硬度高的水体容易引起肠胃功能紊乱、结石、高血压、糖尿病等疾病，影响人体健康。而常用的水处理装置多采用沉淀池、高密池、V型滤池等，占地面积大，未能实现全自动，难以在现场实现实时水处理，且废水中的COD污染物对软化反应造成干扰，影响水体的软化效果，实用性较低。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化结晶软化的水处理方法，该水处理方法操作简单，成本低，处理效率高，软化效果好，净化效果佳，有效去除废水中COD污染物，并减轻COD污染物对软化反应的干扰，并副产可循环利用的副产物，提高资源的循环利用率，且经处理后的水体水质佳，稳定性好。本专利技术的目的在于提供一种用于氧化结晶软化的水处理系统，该水处理系统的各处理装置的结构紧凑，占地面积小，无需大规模土建施工，可在水处理现场使用，软化效率高，净化效果佳，实用性高。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种氧化结晶软化的水处理方法，包括如下步骤：(1)集水及曝气处理：将废水收集于水体收集容器中，并通入空气进行曝气；(2)臭氧催化氧化处理：将步骤(1)曝气后的废水通入内置催化剂颗粒的臭氧催化氧化装置中，并通入臭氧，搅拌，在臭氧、废水、催化剂颗粒三相流体化中进行臭氧催化氧化处理；(3)CaCO3结晶软化处理：将步骤(2)经臭氧催化氧化处理的废水通入内置CaCO3结晶诱导因子的CaCO3结晶软化装置中，并加入软化剂、水，通入少量空气，搅拌，在空气、废水、软化剂三相流体化中进行CaCO3结晶软化处理；(4)脱SiO2处理：将步骤(3)经CaCO3结晶软化后的废水加入至脱SiO2装置中，并加入水处理剂，搅拌，进行脱SiO2处理；(5)脱镁处理：将步骤(4)除去SiO2后的废水加入至脱镁装置中，并加入pH调节剂和助剂，搅拌，进行脱镁处理；(6)浓缩及微滤处理：将步骤(5)加有pH调节剂和助剂的废水通过浓缩过滤装置进行浓缩及微滤处理，去除沉淀杂质，得到净化水体。本专利技术通过采用上述步骤对废水进行处理，各处理步骤环环相扣，经过本专利技术的整体水处理，能大大降低废水的COD值，降低废水中COD污染物对软化反应的干扰，提高软化效率，并降低了软化成本，延长了后续过滤装置的使用寿命，并提高对杂质元素、杂质粒子的去除率，副产可循环利用的副产物，提高资源利用率，经处理后的水体具有较佳的水质和稳定性。其中，通过步骤(1)收集废水并对废水进行曝气处理，且控制废水在水体收集容器中的水力停留时间为8-30h，能将空气中的氧气充分溶解于水中，为处理污水的好氧菌提供氧气需求，并可通过曝气将污水中不需的气体或挥发性物质放逐至空气中，促进气体与液体之间的物质交换。通过步骤(2)的臭氧催化氧化，在臭氧、废水、催化剂颗粒形成的三相流体化中进行，其中臭氧在催化剂颗粒的作用下产生强氧化性羟基自由基(OH·)，该催化剂颗粒为臭氧催化剂，可为双氧水等催化剂，产生的羟基自由基与废水中的有机物进行反应，破坏RO浓水、循环冷却水等水体中的阻垢剂，有效降低废水中的COD值，减轻了废水中COD污染物对软化反应的干扰，使后续脱硅脱镁的软化反应更顺利地进行，提高了软化效率，软化效率可达95％，提高了硬度脱除率，而传统的软化方法的软化效率仅50％-70％，且本专利技术通过臭氧催化氧化的方式降低了软化成本，延长了后续过滤装置(如RO膜等)的使用寿命，而臭氧在双氧水的催化作用下产生羟基自由基的反应机理为2O3+H2O2→2OH·+3O2↑。通过步骤(3)的CaCO3结晶软化处理，在空气、废水、软化剂形成的三相流体化中进行，其中CaCO3结晶诱导因子为NaOH和Na2CO3，软化剂为Na2CO3，添加NaOH和Na2CO3提高体系的pH值至10-11，废水中的钙离子与NaOH和Na2CO3反应，产生数量庞大且粒径微细的悬浮物，并控制反应物浓度在介稳区范围内，配合一定的水力条件，使载体流体化，进而使无机污染物在载体表面形成结晶，进而除去废水中的杂质，降低水体的硬度，其中的反应过程如下：CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClMgCl2+NaOH→Mg(OH)2↓+2NaClNaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O；而通过控制CaCO3结晶软化处理的pH值、ORP值和流速等，过饱和状态使废水中的钙离子以CaCO3晶体形态大量析出，从CaCO3结晶软化装置的底部排出，可回收进行后续纯化处理得到纯度90％以上的CaCO3晶粒，可循环利用作为烟气脱硫剂，提高资源的循环利用率，减少了软化垃圾的废弃处置；而废水中的镁离子则大部分不析出，以离子形态进入脱SiO2装置中进行脱SiO2处理。析出CaCO3后的废水从CaCO3结晶软化装置的顶部进入脱SiO2处理装置中进行步骤(4)脱SiO2处理，并加入水处理剂Mg(OH)2和/或MgSO4，该Mg(OH)2可为后续脱镁处理中得到的Mg(OH)2浆料，无需额外添加MgCl2，提高了资源的循环利用率，降低了水处理成本，且脱镁处理中副产的Mg(OH)2对水体的脱硅效率更佳，而水中的SiO2被加入的Mg(OH)2吸附偶合沉淀，脱硅效果佳，脱硅率可达98％以上，远高于传统的脱硅方法。通过步骤(5)的脱镁处理，加入pH调节剂(如NaOH和/或石灰)调整水处理体系的pH值至8-9，并添加助剂，促进大量生成Mg(OH)2沉淀，得到纯度80％以上的Mg(OH)2浆料，可循环利用于脱SiO2处理中与SiO2吸附偶合沉淀，Mg(OH)2浆料也可经干滤后得到Mg(OH)2干粉，可循环利用作为水处理剂，提高了资源的循环利用率。通过步骤(6)的浓缩及微滤处理控制步骤(5)Mg(OH)2浆料的熟化度，使其容易进行过滤又具有较佳的反应活性，便于进行后续的过滤，且过滤后的Mg(OH)2产物仍具有较佳反应活性；而经过微滤装置过滤后形成10％的Mg(OH)2浆料进行压滤得到Mg(OH)2粗产品，可循环作为污水处理的絮凝吸附剂，提高了资源的循环利用率。优选的，所述步骤(2)中，所述催化剂颗粒为臭氧催化剂颗粒，所述催化剂颗粒的粒径为1-5mm，所述臭氧、废水、催化剂颗粒三相的质量比为2.5-3.5:10000-12000:400-600。本专利技术通过采用粒径为1-5mm的臭氧催化剂颗粒，并严格控制，臭氧、废水、催化剂颗粒三相的质量比，能在臭氧、废水、催化剂颗粒形成的三相流体化中进行高效的臭氧催化氧化，其中，臭氧在粒径为1-5mm的臭氧催化剂颗粒的作用下产生强氧化性羟基自由基(OH·)，产生的羟基自由基与废水中的有机物进行反应，破坏RO浓水、循环冷却水等水体中的阻垢剂，有效降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)集水及曝气处理：将废水收集于水体收集容器中，并通入空气进行曝气处理；(2)臭氧催化氧化处理：将步骤(1)曝气后的废水通入内置催化剂颗粒的臭氧催化氧化装置中，并通入臭氧，搅拌，在臭氧、废水、催化剂颗粒三相流体化中进行臭氧催化氧化处理；(3)CaCO3结晶软化处理：将步骤(2)经臭氧催化氧化处理的废水通入内置CaCO3结晶诱导因子的CaCO3结晶软化装置中，并加入软化剂、水，通入少量空气，搅拌，在空气、废水、软化剂三相流体化中进行CaCO3结晶软化处理；(4)脱SiO2处理：将步骤(3)经CaCO3结晶软化后的废水加入至脱SiO2装置中，并加入水处理剂，搅拌，进行脱SiO2处理；(5)脱镁处理：将步骤(4)除去SiO2后的废水加入至脱镁装置中，并加入pH调节剂和助剂，搅拌，进行脱镁处理；(6)浓缩及微滤处理：将步骤(5)加有pH调节剂和助剂的废水通过浓缩过滤装置进行浓缩及微滤处理，去除沉淀杂质，得到净化水体。

【技术特征摘要】
1.一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)集水及曝气处理：将废水收集于水体收集容器中，并通入空气进行曝气处理；(2)臭氧催化氧化处理：将步骤(1)曝气后的废水通入内置催化剂颗粒的臭氧催化氧化装置中，并通入臭氧，搅拌，在臭氧、废水、催化剂颗粒三相流体化中进行臭氧催化氧化处理；(3)CaCO3结晶软化处理：将步骤(2)经臭氧催化氧化处理的废水通入内置CaCO3结晶诱导因子的CaCO3结晶软化装置中，并加入软化剂、水，通入少量空气，搅拌，在空气、废水、软化剂三相流体化中进行CaCO3结晶软化处理；(4)脱SiO2处理：将步骤(3)经CaCO3结晶软化后的废水加入至脱SiO2装置中，并加入水处理剂，搅拌，进行脱SiO2处理；(5)脱镁处理：将步骤(4)除去SiO2后的废水加入至脱镁装置中，并加入pH调节剂和助剂，搅拌，进行脱镁处理；(6)浓缩及微滤处理：将步骤(5)加有pH调节剂和助剂的废水通过浓缩过滤装置进行浓缩及微滤处理，去除沉淀杂质，得到净化水体。2.根据权利要求1所述的一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述催化剂颗粒为臭氧催化剂颗粒，所述催化剂颗粒的粒径为1-5mm，所述臭氧、废水、催化剂颗粒三相的质量比为2.5-3.5:10000-12000:400-600。3.根据权利要求1所述的一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，废水中的Ca析出以CaCO3结晶的形式析出并从CaCO3结晶软化装置的底部排出；所述CaCO3结晶诱导因子是由NaOH和Na2CO3以重量比为1.0-1.5:1组成的混合物；所述软化剂为Na2CO3；所述空气、废水、软化剂三相的质量比为0.1-0.3:1:0.3-0.8。4.根据权利要求1所述的一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，CaCO3结晶软化处理的体系pH值为10-11，ORP值为350-550mV，空气通入的流速为0.4-8cm/s，废水与软化剂的液体流速为0.144-0.808cm/s。5.根据权利要求1所述的一种氧化结晶软化的水处理方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟光，赵锐柏，
申请(专利权)人：东莞市珠江海咸水淡化研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44