本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及地下水處理，具體涉及一種曝氣裝置及去除水垢、降低總硬度的地下水處理工藝。

背景技術(shù)：

地下水是我國居民重要和優(yōu)質(zhì)的飲用水水源，但是，地下水普遍存在硬度和暫時(shí)硬度(水垢)較高的問題。

目前處理高硬度水、去除水垢的技術(shù)主要有石灰軟化法、膜軟化法、離子交換法和酸堿平衡曝氣法。石灰軟化法能從根本上降低總硬度，但會(huì)產(chǎn)生大量泥渣，處理工藝復(fù)雜。膜軟化法運(yùn)行過程中動(dòng)力消耗較大，制水成本較高，且為減輕主體工藝中膜材料受到的污染，需要較為繁瑣的預(yù)處理過程。傳統(tǒng)的na型離子交換工藝會(huì)將全部水中的鈣、鎂離子置換出來，向水中引入鈉離子，在工業(yè)水處理過程中應(yīng)用較多，h型離子交換器通過氫離子將水中鈣鎂等陽離子置換出來，但出水ph值降低，需用堿再次調(diào)節(jié)使ph達(dá)到要求。酸堿平衡曝氣法是指向水中投加強(qiáng)酸為主的阻垢劑，將水中產(chǎn)生水垢的碳酸氫根轉(zhuǎn)化為二氧化碳，通過曝氣吹脫二氧化碳恢復(fù)ph，其能有效去除水垢，但不降低總硬度，且會(huì)向水中引入大量陰離子，可能影響飲用水口感。

針對(duì)總硬度較高甚至超過450mg/l、堿度超過200mg/l的地下水，總硬度超標(biāo)，燒水水垢多，采取石灰軟化法工藝復(fù)雜，膜軟化法和離子交換法成本高，酸堿平衡曝氣法雖能很好地去除水垢，但難以解決總硬度超標(biāo)和引入大量陰離子問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種曝氣裝置及去除水垢、降低總硬度的地下水處理工藝。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種曝氣裝置，其特征在于，所述裝置內(nèi)設(shè)置第一豎向隔板和第二豎向隔板，所述第一豎向隔板和第二豎向隔板相互垂直連接，且第一豎向隔板不與裝置底部接觸，第二豎向隔板與裝置底部接觸；

所述第二豎向隔板上圍繞著第二豎向隔板搭設(shè)有通氣主管，所述第二豎向隔板與裝置形成的空間內(nèi)設(shè)置有通氣支管，通氣主管與通氣支管相通，通氣支管上連通有多個(gè)豎向的曝氣管，曝氣管側(cè)壁45°分布多個(gè)曝氣孔。

所述裝置設(shè)置進(jìn)水口和出水口，且進(jìn)水口距裝置下部的距離大于出水口距裝置下部的距離，即進(jìn)水高度大于出水高度，進(jìn)水口與出水口之間依次設(shè)有第一豎向隔板和第二豎向隔板，通過進(jìn)水口進(jìn)入的水從第一豎向隔板的下部通過后進(jìn)入第二豎向隔板與裝置形成的空間內(nèi)。

所述多個(gè)豎向的曝氣管呈多行多列設(shè)置。

所述裝置下部連接放空管；所述通氣主管與鼓風(fēng)裝置連接。

第一豎向隔板和第二豎向隔板相互垂直連接，且第二豎向隔板處在第一豎向隔板的中軸線上。

本發(fā)明還提供一種地下水處理工藝，待處理的地下水部分進(jìn)入氫離子交換器后通過混合器與原待處理的地下水按比例混合，混合后進(jìn)入權(quán)利要求1所述曝氣裝置進(jìn)行曝氣。

第一豎向隔板距離曝氣裝置底部的高度為0.1m～0.2m。

所述每根曝氣管的服務(wù)面積為0.8m²～1.2m²。

所述待處理水經(jīng)由曝氣裝置進(jìn)水口進(jìn)入的水力停留時(shí)間為1min～3min，在第二豎向隔板與裝置形成的空間內(nèi)水力停留時(shí)間為20min～45min。所述曝氣裝置的氣水比為b/10，其中b表示待處理地下水的暫時(shí)硬度。

混合比例為體積比1:5為宜。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明的曝氣裝置經(jīng)第一豎向隔板和第二豎向隔板分隔為進(jìn)水區(qū)和多個(gè)曝氣區(qū)，進(jìn)水區(qū)和曝氣區(qū)底部部分連通，這樣就可以實(shí)現(xiàn)曝氣裝置底部進(jìn)水、上部出水，曝氣充分、不同于現(xiàn)有的上部進(jìn)水的曝氣裝置，出水效果優(yōu)。

(2)本發(fā)明的曝氣裝置第一豎向隔板和第二豎向隔板相互垂直對(duì)稱布置，因此，進(jìn)水區(qū)的水由底部進(jìn)入曝氣區(qū)時(shí)，會(huì)實(shí)現(xiàn)均勻配水，不需再使用分流器等裝置，大大簡(jiǎn)化現(xiàn)有曝氣工藝。同時(shí)，由于分隔出多個(gè)曝氣區(qū)，相較單個(gè)曝氣區(qū)，長(zhǎng)寬比增大，更有利于水體的曝氣擾動(dòng)，曝氣效果優(yōu)，不同于現(xiàn)有曝氣裝置一味地通過曝氣管增多增加曝氣效果，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有曝氣工藝。

(3)本發(fā)明的曝氣裝置進(jìn)水口高度高于出水口高度，進(jìn)水區(qū)內(nèi)的水體高度不會(huì)沒過進(jìn)水口，在一定高度差下，形成一個(gè)跌水曝氣的效果，提高整體曝氣效率，同時(shí)也減輕后續(xù)曝氣區(qū)的工作量。

(4)本發(fā)明的曝氣裝置，設(shè)置多行多列的豎向曝氣管進(jìn)行曝氣，能實(shí)現(xiàn)以曝氣管為中心的一個(gè)圓周的曝氣，加之每根曝氣管的服務(wù)面積為0.8～1.2m²，因此，經(jīng)由底部進(jìn)入的水基本能實(shí)現(xiàn)全部快速曝氣，僅需10～20min的曝氣時(shí)間就能完成co2氣體的吹脫，效率高。

(5)本發(fā)明的地下水處理工藝，原水一部分進(jìn)入氫型離子交換器，另一部分不處理的原水與氫型離子交換器的出水混合曝氣，水中會(huì)含有部分鈣、鎂離子，也不會(huì)導(dǎo)致出水ph值低，只要比例控制合適，可以達(dá)到出水總硬度為總硬度的3/4左右，ph值在6～7之間，且不引入雜質(zhì)陰離子，保證出水含有人體所需的硬度、水垢去除，ph值達(dá)到國家飲用水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，解決目前地下水處理時(shí)，ph調(diào)節(jié)與總硬度達(dá)標(biāo)難顧全的問題。

(6)本發(fā)明的工藝操作簡(jiǎn)單、管理方便、可程序化，可使用兩套氫型離子交換器交替使用(一套再生、一套運(yùn)行)，而且離子樹脂可再生，運(yùn)行費(fèi)用少，僅僅是離子交換、混合和曝氣三個(gè)主要步驟，其運(yùn)行費(fèi)用低于其他的目標(biāo)處理工藝。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)解釋說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明地下水處理工藝流程示意圖，圖中的實(shí)線箭頭表示水流方向，圖中虛線箭頭表示氣流方向；

圖2為本發(fā)明地下水處理工藝俯視圖；

圖3為本發(fā)明曝氣裝置i-i剖面圖；

圖中的標(biāo)號(hào)分別表示：1-第一豎向隔板、2-第二豎向隔板、3-通氣主管、4-通氣支管、5-曝氣管、6-進(jìn)水口、7-出水口、8-放空管、9-鼓風(fēng)裝置，10-氫離子交換器、11-混合器。

具體實(shí)施方式

以下僅給出本發(fā)明的具體實(shí)施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實(shí)施例，并且凡在本申請(qǐng)技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明針對(duì)總硬度和暫時(shí)硬度較高的水中含有ca²⁺、mg²⁺、hco^3-的特性，將待處理水部分通過氫型離子交換器，一方面，水中的ca²⁺、mg²⁺與離子交換樹脂置換出h⁺，去除水中ca²⁺、mg²⁺等陽離子的含量，同時(shí)離子交換樹脂置換出來的h⁺與水中hco^3-發(fā)生如下反應(yīng)：hco^3-+h⁺＝h2o+co2↑，水中產(chǎn)生大量溶解的co2，水在流入曝氣區(qū)的過程中，通過曝氣對(duì)水中的co2進(jìn)行吹脫，水中的co2擴(kuò)散到空氣中。同時(shí)，水中不會(huì)引入其他陰離子，不會(huì)產(chǎn)生廢渣，減少了后續(xù)處理的麻煩，而且本處理方法中氫型離子交換器的出水與一定比例的原水混合，既降低了水垢，又能保證最終出水含有一定量的硬度，ph值符合國家飲用水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)造成出水含有大量h⁺，避免對(duì)人體健康造成損害。

為了保證以最小的曝氣量完成最好的吹脫效果，采用曝氣法將水中的co2氣體吹脫時(shí)的氣水比為b/10，此公式為發(fā)明人研究所得，其中b表示原水的暫時(shí)硬度，單位mg/l，本公式在計(jì)算時(shí)只取b的數(shù)值，不取單位。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例曝氣裝置深度為3.5～4.5m，具體使用時(shí)參照想要曝氣的水量可以調(diào)節(jié)。

本實(shí)施例提供一種曝氣裝置，裝置內(nèi)設(shè)置第一豎向隔板1和第二豎向隔板2，第一豎向隔板1和第二豎向隔板2相互垂直連接，且第一豎向隔板1不與裝置底部接觸用于通過水，第二豎向隔板2與裝置底部接觸隔開曝氣區(qū)，若第二豎向隔板2處在第一豎向隔板1的中軸線上，則起到均勻分配從而均勻配水的作用；第二豎向隔板2上圍繞著第二豎向隔板2搭設(shè)有通氣主管3，第二豎向隔板2與裝置形成的空間內(nèi)設(shè)置有通氣支管4，通氣主管3與通氣支管4相通，通氣支管4上連通有多個(gè)豎向的曝氣管5，曝氣管5的壁上加工有多個(gè)開孔，多個(gè)豎向的曝氣管5呈多行多列設(shè)置，能實(shí)現(xiàn)以曝氣管為中心的一個(gè)圓周的曝氣。

裝置設(shè)置進(jìn)水口6和出水口7，且進(jìn)水口6距裝置下部的距離大于出水口7距裝置下部的距離，通過進(jìn)水口6進(jìn)入的水從第一豎向隔板1的下部通過后進(jìn)入第二豎向隔板2與裝置形成的空間內(nèi)，在一定高度差下，形成一個(gè)跌水曝氣的效果，提高整體曝氣效率。

裝置下部連接放空管8，用于特殊情況下排空水；通氣主管3與鼓風(fēng)裝置9連接供氣。

第一豎向隔板1距曝氣裝置底部的高度為0.1m～0.2m，通過調(diào)節(jié)底部高度一定程度上可以控制進(jìn)去曝氣區(qū)的水流量，省略使用流量調(diào)節(jié)器的麻煩。

每根曝氣管5的服務(wù)面積為0.8m²～1.2m²，多個(gè)豎向的曝氣管5呈多行多列設(shè)置，這樣整體上可以呈現(xiàn)曝氣區(qū)底部全部參與曝氣的效果。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種地下水處理工藝，待處理的地下水部分進(jìn)入氫離子交換器10后通過混合器11與原待處理的地下水按體積比1:5混合，混合后進(jìn)入曝氣裝置進(jìn)行曝氣。

待處理水經(jīng)由曝氣裝置進(jìn)水口6進(jìn)入的水力停留時(shí)間為3min，在第二豎向隔板2與裝置形成的空間內(nèi)水力停留時(shí)間為45min。曝氣裝置的氣水比為b/10，其中b表示待處理地下水的暫時(shí)硬度。

本實(shí)施例工藝流程為：

待處理水經(jīng)離子交換器處理后通過靜態(tài)混合器與原水按1:5體積比混合，充分混合后進(jìn)入曝氣裝置的進(jìn)水區(qū)，然后由第一豎向隔板的底部進(jìn)入曝氣裝置的曝氣區(qū)，在曝氣區(qū)內(nèi)將水中的二氧化碳吹脫出去，提高處理水的ph值，然后曝氣后的處理水經(jīng)出水管出水；待處理水由進(jìn)水區(qū)的頂部流入，處理后的水由曝氣區(qū)的頂部流出，使新加入的待處理水由進(jìn)水區(qū)底部的第一豎向隔板缺口處進(jìn)入曝氣區(qū)，通過曝氣區(qū)的氣流將co2氣體吹脫，完成整個(gè)處理過程，處理后的水出水總硬度為總硬度的3/4左右，ph值在6～7之間。

對(duì)比例1：

本對(duì)比例只采用離子交換器，不與原水進(jìn)行混合，其他同實(shí)施例2，處理水與原水混合比1:5，曝氣裝置的氣水比為1:5，原水的ph值為7.78，總硬度436.3mg/l，燒開后有水垢，經(jīng)處理后各項(xiàng)指標(biāo)為：ph2.52，總硬度19.6mg/l，燒開后無水垢。但結(jié)果顯示處理的出水偏酸性，總硬度較低，屬于軟水。水中的鎂鹽對(duì)人體的很多疾病(類似于心血管疾病)都有著大大小小的抑制作用，所以長(zhǎng)期飲用軟水并不利于人體的健康，而且影響人們的口感。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例以陜西省西安市某處地下水為例，曝氣裝置的氣水比為1:5，對(duì)實(shí)施例2的效果進(jìn)行驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器出水總硬度。

采用本發(fā)明所敘述的方法，即“置換+混合+曝氣”，各項(xiàng)指標(biāo)如下表：

經(jīng)過多次試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果可知，當(dāng)處理水與原水混合比為1:5時(shí)，出水的ph穩(wěn)定后維持在6.55左右，曝氣前后硬度基本不變，出水總硬度維持在原水的3/4左右，出水沸后較清澈，沒有沉淀和漂浮物產(chǎn)生，同時(shí)解決ph及水硬度問題，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。