本发明公开了一种水的石灰软化处理方法及其过滤设备，属于水的软化处理领域，适用于电力、化工、石油、冶金等部门的大型循环冷却水系统的补充水处理及城市供水工程，本过滤设备可用于各种反应过程中反应液及各种液体的除浊处理。

水的石灰软化处理，是国内外在水的软化处理领域内，采用较多的一种方法，近几年推出一种水的石灰处理新方法，流程如图1所示，主要包括下列几个步骤：（1.）水加入到快速反应器1与石灰乳混合，发生软化反应，反应生成的碳酸钙在晶核上结晶，使反应产物碳酸钙绝大部分被截留在反应器1内，其中，晶核通过外设晶核制备与注入系统H加入到快速反应器1中;（2.）含有少量碳酸钙微粒的软水，由反应器1流出，经重力式过滤器G过滤、中和器5中和后，得软水，其中，为保证重力式过滤器G的正常运行，系统中设置了水反洗及空气擦洗系统X、清水箱Q、复杂的废水回收系统（包括废水池F、清洗水箱S、沉淀池11、脱水机12;（3.）截流在反应器1中的反应产物碳酸钙，定期从反应器1中排出，经煅烧装置7后形成生石灰;（4.）煅烧后生成的热生石灰冷却后，送入生石灰储存装置9，部分经消化制乳与计量装置10，又被作为反应物加入到反应器1中。在水处理过程中，这种方法基本无废水、废渣排出，操作条件好，排渣回收再烧成高纯度纯度（活性氧化钙含量高于95%），高活性（消化速度小于60秒）生石灰，除自身消耗外，还有部分过剩生石灰可供外销，但存在着整个系统较庞大、占地面积和建设费用均较高的问题;方法中的过滤设备是常规的重力式过滤器或压力式过滤器（如：石英过滤器），这类过滤器滤料的分布为上部粒径小，下部粒径大，运行时，水流从上部进入下部流出，水流中悬浮物多数被上部的小粒径滤料截流在滤料的上表面层，截污能力低、设备大、运行过程中阻力增加快、流速低、若是石英过滤器，长期运行过程中石英砂还有长大和结块现象，给运行带来不便，如：中国的CN88109009.3号名称为“水的石灰处理排渣再利用工艺系统及设备”专利就存在着上述问题。

本发明的目的是提供一种水的石灰软化处理方法及其过滤设备，该方法能使整个系统简单、占地面积小、建设费用低、出水水质好，水质稳定可靠;过滤设备能实现对水的深层过滤，具有截污能力强、体积小、运行过程中阻力增加慢、运行流速高的特点。

本发明的目的是这样实现的：一种水的石灰软化处理方法，包括下列几个步骤： （1.）水加入到快速反应器与石灰乳混合，产生软化反应，生成的碳酸钙晶粒绝大部分在碳酸钙小晶核上结晶，被截留在反应器中，（2.）含有少量未被截留的碳酸钙微粒的软水，由反应器流出，经过滤、中和后，得成品水;（3.）截留在反应器中的碳酸钙，定期从反应器中排出，经煅烧装置形成生石灰;（4.）煅烧后生成的生石灰，部分经消化制乳，又被作为反应药剂送回到反应器内;其中：上述过滤是由能实现深层过滤的过滤器完成的，快速反应器中反应结晶的碳酸钙小晶粒，定期被作为滤料送入到过滤器中，使用一段时间后，又返回快速反应器;反应结晶过程中新生的碳酸钙小晶粒又被作为新滤料送到过滤器中。

水的石灰软化处理工艺中的过滤设备，它是由壳体、进水口、出水口、多孔板、滤料组成，其中：进水口在壳体下部，出水口在壳体上部，多孔板置于壳体上部容腔内，滤料装在多孔板下面，壳体是上大、下小、中部渐进的变径筒体结构;

在壳体中部渐进体处装有布水器;壳体上开有滤料进口和滤料出口。

本发明的优点是：由于本发明过滤单元使用了一种新型过滤器，替换了原工艺中庞大的重力式过滤器，省去了水反洗及空气擦洗系统、清水箱，大大减化了废水回收系统，去掉了废水池和清洗水箱，过滤器中的滤料及截留的较大碳酸钙微粒，作为晶核，定期送回反应器中，省去了晶核制备及其注入系统。因此，本发明所述工艺简单、操作方便;与已有工艺相比具有如下优点：

本发明与已有技术主要经济指标比较表

项目  已有技术  本发明  备注

处理水量  3500t/h  3500t/h  均为热煤气系通

建设费  3300万元  2950万元  降低19%

占地面积  1.1公顷  0.88公顷  减少20%

年运行费  约156.8万元  约130.0万元  降低17%

废水排放量  250t/h  50t/h

废水回收水量  250t/h  50t/h  均无废水排出

出水水质

悬浮物  0～5ppm  0～5ppm  粒状或粉状碳

酸钙均可

碱度  0.6epm左右  0.6epm左右  回收后外

销,粒状

粒状碳酸钙的  90%  95%  还可自用。

回收率

由于本发明所述的过滤器采用了上大下小中部渐进的变径筒体结构，水从下进上出时，滤料被冲起，在设备上部形成上小下大的固定床，水流中较大粒径的悬浮物首先被固定床下部大粒径滤层截留，小粒径悬浮物被后接触到的小粒径滤层截留，这样整个过滤层都具有截污能力，实现了粒径不同的同种滤料，即能完成深层过滤的功能;运行阻力随着滤层中污物增加上升较慢、运行流速高;另外，过滤器中活性碳酸钙滤料也具有较强的吸附能力，能吸附水流中的悬浮微粒和水流中碳酸钙的过饱和部分，使出水水质好;通过滤料转送器定期对滤料进行更换，从而保证了滤料粒径分布的合理、活性高、料量稳定，使设备运行可靠，出水水质稳定，粒状碳酸钙回收率高;与原有的重力式过滤器相比，还具有如下特点：

两种过滤器的主要数据比较表

项目  重力式过滤器  本发明过滤器

PH值  10.0  10.0

碱度(epm)  1.1  1.1

碳酸钙过饱

和度(epm)  0～0.05  0

悬浮物(ppm)  0～5  0～5

反洗水耗  4～8%  1～1.5%

运行流速(m/h)  6～8  30

体积  大  小

滤料是否结块  结块  不结块

另外，本发明所述的工艺过程中，一台快速反应器配置一台滤料输送器和若干台过滤单元。物料的输运、运行、漂洗和滤料返回反应器全部采用定时程序控制，不需人工操作、因此操作简单、运行可靠。

图1是原工艺流程示意图;

图2是本发明工艺流程示意图;

图3是本发明工艺流程中过滤单元联接关系示意图;

图4是本发明过滤器结构示意图;

图5是本发明过滤器运行状态示意图;

下面结合附图对本发明作进一步的详细论述：

实施例1：

一种水的石灰软化处理工艺，工艺中设备的联接关系如图2所示，包括快速反应器1、过滤单元4、中和器5、渣池6、煅烧装置7、烟气回收置装8、生石灰储存装置9、消化制乳与计量装置10、沉淀池11、脱水机12;

工艺步骤及原理如下：

以需处理水质是暂时钙硬度大于3.0epm的常温水为例：

（1.）上述水加入到快速反应器1中，与浓度为1%～5%的石灰乳混合（本实施例选用5%），控制PH＝10左右，产生脱碳反应：

Ca（HCO3）+Ca（OH）2→2CaCO3↓+2H2O

Ca（HCO3）+Ca（OH）2→CaCO3↓+MgCO3+2H2O

反应产物碳酸钙在快速反应器1中的碳酸钙小晶核上结晶，被截留在快速反应器1中;过滤单元4中的滤料截留下的较大悬浮微粒，定期随过滤器中的滤料返回反应器1，作为晶核使用;

（2.）从快速反应器1中流出的水，经过滤单元4过滤（PH＝10左右）、中和器5中和后，得成品水;快速反应器1中少量未被截留的碳酸钙微粒，随水流进入过滤单元4后，即被过滤除掉，整个系统的出水水质如下：碱度：0.0epm，悬浮物0～5ppm，过饱和碳酸钙为：0，PH＝7.5～8.5;其中，过滤单元4排出的漂洗水及其水中携带的碳酸钙微粒被送入沉淀池11，经脱水机12脱水，得可供外销的碳酸钙粉;

（3.）快速反应器1中的晶核随着反应产物的不断结晶而长大，根据运行工况（如：当晶核粒径为2mm时），定期从反应器1排入到渣池6中，经沥水后送入煅烧装置7，煅烧成生石灰;煅烧过程中产生的烟气被送入烟气回收装置8，得可供外销的液态二氧化碳;

（4.）煅烧后生成的热生石灰，冷却后被送入生石灰储存装置9，部分被送到消化制乳与计量装置10，经消化制乳配成1～5%的石灰乳，再送回反应器1中，参加软化脱碳反应，形成一循环;其余的生石灰可供外销;

上述过程中，渣池6和沉淀池11回收的软水均被送入过滤单元4。

本发明的关键在于上述步骤（2.）中过滤方法的改变及其带来的相应系统变化，工艺中未涉及到的其它部分，均可与以往技术方案相同;下面就本发明的要点作进一步详细的论述：

如图3所示，快速反应器1上开有入水口101、水出口102、石灰乳进液管104、滤料返回管106、排渣管103、滤料输出管105，为保证输出的碳酸钙滤料粒径大小不等，且均在0.2～1.0mm以内，可在反应器不同的高度位置上设置多路滤料输出管，本实施例设两路，以满足过滤器内粒径的分部;

在本发明中，一台快速反应器设置一台滤料转送器2和若干台过滤器3，本实施例设定有五台过滤器3;

其中，滤料转送器2上开有滤料输入口202、水排出口201、滤料输出口204、压力水进口203;

其中，过滤器3是由壳体305、进水口304、出水口301、多孔板306、滤料307、布水器308、滤料进口302和滤料出口303组成，其中，进水口304在壳体305下部，出 水口301在壳体305上部，多孔板306置于壳体305上部容腔内，滤料307装在多孔板306下面，在壳体305上部开有滤料进口302，下部开有滤料出口303，壳体305是上大、下小、中部渐进的变径筒体结构，大直径与小直径的直径比，是根据所用滤料比重、粒径大小、运行流速等条件决定的;本实施例大直径为2.2米，小直径0.7米，上部筒体的高度根据所需过滤层厚度可任意选择，本实施例选1.6米，下部筒体的高度根据成床厚度所需滤料的数量选择，本实施例选2米，如图4所示。

快速反应器1的入水口101外接需处理的水;水出口102接过滤器3的进水口304;石灰乳进液管104接消化制乳与计量装置10;滤料返回管106接过滤器3的滤料出口303;排渣管103接渣池6;滤料输出管105接滤料转送器2上的滤料输入口202;

滤料转送器2上的滤料输出口204接过滤器3上的滤料进口302，水排出口201接沉淀池11;压力水进口203接升压水泵P;

过滤器3上部的出水口301接中和器5，其输出的水为成品水;

本系统的运行状态有如下两种：

初次运行时，需要外购一定数量纯度为80%的消石灰粉，作为快速反应器1中的晶核和过滤器3中的滤料培育用，（如外购的是纯度96%为以上的碳酸钙，也可机械备），当快速反应器1排渣达到一定数量，即：当其煅烧的生石灰可以满足本流程的需要时，整个工艺进入正常运行状态。

工作运行时，（以本实施例有五台过滤器为例进行说明）过滤器应有四台（分别以A、B、C、D表示）运行，一台（以E表示）处于备用状态，滤料转送器处于满料状态;水从入水口101进入快速反应器1内，软化反应后，由水出口102流出，经进水口304到各过滤器3内，在较低流速下，滤料被冲起，在靠近多孔板306处，形成上小下大亦可大小混杂有一定厚度的固定床，过滤器3内的其它部分为不同浓度的悬浮层，水流从大粒径滤料处进入滤层，较大的悬浮物首先被大粒径滤料层截留，较小的悬浮物被后接触到的小粒径滤料层截留，水流中的碳酸钙过饱和部分，通过过滤器3后被其中的悬浮床、固定床中的活性晶粒去除，同时，滤料对水流中的碳酸钙微粒具有较强的吸附力，水流中的小微粒将被它吸附，部分变为晶粒的一部分固定下来，此时，水由出水口301流入到中和器5，中和后出成品水;

当A过滤器运行一个周期（或几个周期）后，需对滤料进行漂洗（亦可彻底反洗），其目的是清除在脱碳反应过程中产生的氢氧化镁、微小的碳酸钙析出物及水中夹带的其他杂物，以保证快速反应器1回收碳酸钙晶粒的高纯度及控制快速反应器1排渣的粒径;滤料中截留较大的碳酸钙微粒与滤料一起返回快速反应器作为晶核使用。 开启E台的进水阀304E和排水阀305E，进行滤料分类，尽可能使小粒径的滤料在上层，大粒径的滤料在下层，有利于达到深层过滤的目的。一定时间后（如：三分钟）关闭排水阀305E，同时，打开出水阀301E，E过滤器投入正常运行;A过滤器关闭出水阀301A，被解列，同时，开启排水阀305A、401，对滤料进行漂洗，定时（如：五分钟）关闭进水阀304A和排水阀305A、401，漂洗完成;

对A过滤器滤料进行更换（如对滤料进行了彻底反洗，可若干周期后更换一次），开启A台滤料排出阀303A和快速反应器1的返回滤料阀106F，启动滤料输送泵P、开启压力水阀306A，A过滤器开始排滤料，排完后，关闭滤料排出阀303A和快速反应器1的返回滤料阀106F和压力水阀306A;开启A过滤器的进滤料阀302A和排水阀305A及滤料转送器2的出料阀204F及进水阀203F，利用压力水，将滤料转送器中的滤料，输送到过滤器内，滤料转送完成后，关闭A过滤器及滤料转送器2的所有阀门及滤料输送泵P，A过滤器处于备用状态;

滤料转送器充滤料;开启滤料转送器2和快速反应器1之间的滤料输送阀105F，滤料转送器的排水阀201F及排水阀401，滤料转送器2中充满滤料后，关闭滤料输送阀105F，开启滤料输送泵P和滤料转送器的进水阀205F，定时（如：1分钟后），使管道中的滞留滤料被冲掉后，关闭滤料转送器的排水阀201F、进水阀205F、排水阀401及滤料输送泵P，此时，滤料转送器2处于满料状态;

当B过滤器运行一个周期（或几个周期），需对滤料进行漂洗时，按上述步骤对B解列、A投运、B更换滤料、滤料转送器2充滤料等步骤，以此类推，进行循环。

上述各步骤的阀门开关，可由计算机编程进行控制。

本发明内容并不仅限所述实施例。