一種新型一體化地下水除氟裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的一種新型一體化地下水除氟裝置，包括依次連接的進(jìn)水單元（1）、除氟反應(yīng)單元（2）、中間水箱（3）和過(guò)濾單元（4）；所述除氟單元（2）、中間水箱（3）之間通過(guò)絮體初步截留單元（5）連通，所述過(guò)濾單元（4）底部設(shè)有出水口。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、使用方便、運(yùn)行靈活、處理成本低、除氟效果好、出水水質(zhì)高，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型一體化地下水除氟裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，特別涉及一種新型一體化地下水除氟裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)的地下水氟污染問(wèn)題突出，高氟水分布面積超過(guò)160萬(wàn)平方公里，涉及用水人口近億人。通過(guò)飲用水途徑攝入過(guò)量的氟后而導(dǎo)致的氟中毒，是世界范圍內(nèi)普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題。
[0003]現(xiàn)有地下水除氟技術(shù)主要包括混凝沉降法、活性氧化鋁吸附法、電滲析法、反滲透法、離子交換法、吸附法、骨炭吸附以及沸石除氟法等，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中各種技術(shù)均存在一定的問(wèn)題，使其推廣應(yīng)用存在一定的困難。
[0004]羥基磷灰石為近期被用于地下水除氟的一種效果良好的新材料，由于材料本身沒(méi)有毒害作用受到廣泛關(guān)注。羥基磷灰石的形式包括粉狀料和球形顆粒狀濾料，并在一些實(shí)際工程中得到應(yīng)用。然而，如何充分利用羥基磷灰石的吸附容量成為制約其推廣應(yīng)用的瓶頸之一。CN201210102971公開(kāi)了一種地下水除氟裝置及方法，即將粉狀羥基磷灰石、混凝劑混合使用通過(guò)兩者形成的絮體構(gòu)建澄清單元，實(shí)現(xiàn)了粉狀羥基磷灰石的回收利用，同時(shí)顯著減少了混凝劑的使用量，降低了出水中鋁離子超標(biāo)的幾率。然而，該方法中澄清單元上升流速較小，一般需要控制在3m/h以?xún)?nèi)，從而導(dǎo)致處理裝置的占地面積較大，增加了處理成本。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的專(zhuān)利CN201210364313.6將超濾膜引入到系統(tǒng)中，從而為工藝優(yōu)化提供了較好的基礎(chǔ)條件，且可較好的控制鋁離子的含量。但同樣存在超濾膜成本較高，造成裝置造價(jià)及運(yùn)行成本較高，在農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用具有一定的限制。近期陸續(xù)出現(xiàn)了以羥基磷灰石為基本處理材料的除氟方法及裝置，均可以取得較好的除氟效果，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的問(wèn)題。針對(duì)目前的除氟技術(shù)所處的研究階段，迫切需要一種新型的除氟裝置，在確保除氟效果的同時(shí)既可以顯著降低裝置占地面積，又可有效降低其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于一種占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低的新型一體化地下水除氟裝置。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種新型一體化地下水除氟裝置，包括依次連接的進(jìn)水單元(1)、除氟反應(yīng)單元(2)、中間水箱(3)和過(guò)濾單元(4);所述除氟單元(2)、中間水箱
(3)之間通過(guò)絮體初步截留單元(5)連通，所述過(guò)濾單元(4)底部設(shè)有出水口。
[0007]作為改進(jìn)，所述進(jìn)水單元(1 )、除氟單元(2)和中間水箱(3)設(shè)于過(guò)濾單元(4)上方。
[0008]作為另一種改進(jìn)，所述除氟反應(yīng)單元(2)為完全混合形式反應(yīng)器，其底部設(shè)有脈沖曝氣裝置(6)，曝氣時(shí)間間隔0.5-2min，曝氣量與進(jìn)水量比值為0.5-1.2 ;在除氟反應(yīng)單元
(2)內(nèi)，水力停留時(shí)間為20-60min。
[0009]作為另一種改進(jìn)，所述除氟反應(yīng)單元(2)內(nèi)填充無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石的混合物，所述無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石的質(zhì)量比為(2-5):1 ;所述混合物的填充量為3-20g/L除氟反應(yīng)單元有效體積。
[0010]作為另一種改進(jìn)，所述絮體初步截留單元(5)為G2型砂芯或G3型砂芯，待處理水在砂芯上的過(guò)水流速為5-10m/h。
[0011]作為進(jìn)一步改進(jìn)，砂芯下部設(shè)有脈沖氣洗裝置(7)，脈沖頻率0.5-2min/次，空氣量 10-30L/s.m2。
[0012]作為另一種改進(jìn)，所述中間水箱(3)的有效容積在5min處理水量以上，且中間水箱(3)最高水位比除氟反應(yīng)單元(2)最高水位低IOcm以下。
[0013]作為另一種改進(jìn)，所述過(guò)濾單元(4)內(nèi)填充粒徑為0.8-1.2mm的普通級(jí)配石英砂形成濾層(8)，濾層(8)厚度為0.8m以上；待處理水在濾層(8)內(nèi)的濾速為5_10m/h。
[0014]作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括反沖洗排水口(9)，所述反沖洗排水口(9)設(shè)于過(guò)濾單元
(4)上部，反沖洗排水口(9)比中間水箱(3)最高水位低1.5m以上，且比濾層(8)表面高
0.5-0.8mο
[0015]有益效果:本發(fā)明提供了新型的一體化地下水除氟裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、使用方便、運(yùn)行靈活、處理成本低、除氟效果好、出水水質(zhì)高，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
[0016]具體而言，本發(fā)明通過(guò)進(jìn)水單元的一次提升來(lái)實(shí)現(xiàn)后續(xù)處理單元水流的自流，利用進(jìn)水單元通入待處理 水以及投加除氟反應(yīng)器內(nèi)的無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石；以除氟反應(yīng)單元作為除氟的主要場(chǎng)所，通過(guò)羥基磷灰石與鋁系混凝劑所形成的高濃度絮體來(lái)實(shí)現(xiàn)除氟；以垂直設(shè)置的砂芯實(shí)現(xiàn)絮體的截留，并設(shè)置脈沖氣沖系統(tǒng)來(lái)清洗砂芯表面黏附的少量絮體延長(zhǎng)砂芯的使用時(shí)間；通過(guò)設(shè)于下方的過(guò)濾單元在石英砂濾層中實(shí)現(xiàn)水中殘余顆粒物的充分截留。
[0017]本發(fā)明通過(guò)調(diào)整除氟反應(yīng)單元內(nèi)的無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石的比例和使用量，顯著改善了地下水中氟化物的去除效果，并降低了實(shí)際的除氟成本；且在除氟反應(yīng)單元底部設(shè)置脈沖曝氣裝置，在確保攪拌效果的同時(shí)，顯著降低了輸入的空氣量，從而降低了相應(yīng)的能量消耗。
[0018]本發(fā)明通過(guò)絮體初步截留裝置的設(shè)置可以將大部分絮體截留在除氟反應(yīng)器內(nèi)，從而顯著強(qiáng)化除氟效果；本發(fā)明中絮體初步截留裝置優(yōu)選采用成本較低、截留效果較好的砂芯，從而確保了絮體的截留效果；同時(shí)根據(jù)砂芯過(guò)濾的基本特點(diǎn)設(shè)置了脈沖氣洗裝置，從而可以利用較低的費(fèi)用來(lái)延長(zhǎng)砂芯的使用壽命；此外，由于砂芯成本較低，將其設(shè)置為活動(dòng)式，從而方便定期對(duì)砂芯進(jìn)行更換。
[0019]本發(fā)明通過(guò)設(shè)置中間水箱，一方面增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，另一方面又給系統(tǒng)提供了基本勢(shì)能來(lái)源，可以為砂芯和濾池的反沖洗提供基本的能量來(lái)源，節(jié)省了反沖洗所需的基本能耗。
[0020]本發(fā)明將過(guò)濾單元設(shè)置于裝置底部，從而可以有效利用上部單元所具備的勢(shì)能實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)運(yùn)行，避免了能量的浪費(fèi)。
[0021]本發(fā)明中除氟反應(yīng)器排出廢水以及反沖洗廢水經(jīng)收集后只需經(jīng)過(guò)短暫的靜沉就可以實(shí)現(xiàn)有效的泥水分離，上清液可以回流至進(jìn)水管，降低廢水的產(chǎn)生量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0022]圖1為本發(fā)明新型一體化地下水除氟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明新型一體化地下水除氟裝置做出進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]新型一體化地下水除氟裝置，見(jiàn)圖1，包括依次連接的進(jìn)水單元(I)、除氟反應(yīng)單元(2 )、中間水箱(3 )和過(guò)濾單元(4);所述進(jìn)水單元(I)、除氟單元(2 )和中間水箱(3 )設(shè)于過(guò)濾單元(4)上方。除氟單元(2)、中間水箱(3)之間通過(guò)絮體初步截留單元(5)連通，所述過(guò)濾單元(4)底部設(shè)有出水口。所述除氟反應(yīng)單元(2)為完全混合形式反應(yīng)器，其底部設(shè)有脈沖曝氣裝置(6)。
[0025]本發(fā)明中，所述中間水箱(3)的有效容積在5min處理水量以上，反沖洗排水口(9)比中間水箱(3)最高水位低1.5m，且比濾層(8)表面高0.6m ;可選地,反沖洗排水口(9)比中間水箱(3)最高水位低1.5m以上，且比濾層(8)表面高0.5-0.8m，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的；中間水箱(3)最高水位比除氟反應(yīng)單元(2)最高水位低IOcm以下；所述過(guò)濾單元(4)內(nèi)填充粒徑為0.8-1.2mm的普通級(jí)配石英砂形成濾層(8);過(guò)濾單元(4)上部設(shè)有反沖洗排水口(9)，反沖洗排水口(9)比中間水箱(3)最高水位低1.5m以上，且比濾層(8)表面高
0.5-0.8mο
[0026]本發(fā)明中，絮體初步截留單元(5)為G2型砂芯或G3型砂芯，砂芯下部設(shè)有脈沖氣洗裝置(7)?？蛇x地，絮體初步截留單元(5)也可以為其他砂芯，優(yōu)選地為G2型砂芯或G3型砂芯。
[0027]為驗(yàn)證本除氟方法的效能，在河南省沈丘縣某鎮(zhèn)水廠進(jìn)行了相關(guān)的效能驗(yàn)證。試驗(yàn)期間原水的水質(zhì)情況如表1所示。
[0028]表1原水水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:包括依次連接的進(jìn)水單元(I)、除氟反應(yīng)單元(2)、中間水箱(3)和過(guò)濾單元(4);所述除氟單元(2)、中間水箱(3)之間通過(guò)絮體初步截留單元(5)連通，所述過(guò)濾單元(4)底部設(shè)有出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述進(jìn)水單元(I)、除氟單元(2)和中間水箱(3)設(shè)于過(guò)濾單元(4)上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述除氟反應(yīng)單元(2)為完全混合形式反應(yīng)器，其底部設(shè)有脈沖曝氣裝置(6)，曝氣時(shí)間間隔0.5-2min,曝氣量與進(jìn)水量比值為0.5-1.2 ;在除氟反應(yīng)單元(2)內(nèi)，水力停留時(shí)間為20_60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述除氟反應(yīng)單元(2)內(nèi)填充無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石的混合物，所述無(wú)機(jī)鋁鹽與粉狀羥基磷灰石的質(zhì)量比為(2-5):1 ;所述混合物的填充量為3-20g/L除氟反應(yīng)單元有效體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述絮體初步截留單元(5)為G2型砂芯或G3型砂芯，待處理水在砂芯上的過(guò)水流速為5-10m/ho
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:砂芯下部設(shè)有脈沖氣洗裝置(7)，脈沖頻率0.5-2min/次，空氣量10_30L/s.m2砂芯面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述中間水箱(3)的有效 容積在5min處理水量以上，且中間水箱(3)最高水位比除氟反應(yīng)單元(2)最高水位低IOcm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述過(guò)濾單元(4)內(nèi)填充粒徑為0.8-1.2mm的普通級(jí)配石英砂形成濾層(8)，濾層(8)厚度為0.8m以上；待處理水在濾層(8)內(nèi)的濾速為5-10m/h。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:還包括反沖洗排水口(9)，所述反沖洗排水口(9)設(shè)于過(guò)濾單元(4)上部，反沖洗排水口(9)比中間水箱(3)最高水位低1.5m以上,且比濾層(8)表面高0.5-0.8m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種新型一體化地下水除氟裝置，其特征在于:所述進(jìn)水單元包括進(jìn)水管(11)以及依次設(shè)于進(jìn)水管上的除氟藥劑投加裝置(12)、管式混合器(13)。
【文檔編號(hào)】C02F1/58GK103880134SQ201410095887
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】劉成, 劉澤山, 陳衛(wèi), 崔彪, 胡偉 申請(qǐng)人:河海大學(xué), 江蘇永冠給排水設(shè)備有限公司