一種農村飲用水生物慢濾除砷設備的製作方法
2023-05-11 05:26:21 3
本實用新型涉及一種農村飲用水除砷設備，特別涉及一種裝填鐵釘的生物慢濾除砷設備。
背景技術：
砷及砷化合物是公認的人類已確定的致癌物，目前地下水中的砷汙染問題十分普遍。高砷地下水對人體的危害方式主要有皮膚接觸、直接飲用、食用等。砷具有累積性和慢性毒性，長期積累會直接危害人體健康，可出現皮炎、皮膚過度角化、皮膚色素沉積及消化系統、神經系統為主的臨床表現，甚至引起皮膚癌、肺癌等嚴重病症。國家最新飲用水標準(GB5749-2006)中規定飲用水中砷最大濃度必須小於0.01mg/L，其中，農村小型集中式供水和分散性供水中砷最大濃度必須小於0.05mg/L。
我國地下水砷含量超標地區主要分布於內蒙古、山西、新疆、寧夏和吉林等7個省，受影響人口約230萬，其中飲用水高砷暴露人口已超過50萬人，地下水砷超標嚴重影響我國部分地區人們的身體健康。為了解決農村這一長期存在的問題，對高砷地下水的淨化十分必要。地下水除砷方法主要包括有：混凝沉澱，離子交換，吸附法，膜濾法。目前各種除砷的方法，大多數以吸附法為主(CN202482147、CN10183574)。但是地下水中毒性最大的三價砷在中性條件下，以不帶電荷的分子態存在，吸附劑對三價砷的吸附容量低。為降低地下水毒性和提高除砷效果，通常用氧化劑將三價砷氧化為五價砷，但在飲用水除砷過程中應避免使用化學性氧化劑，避免殘留或在氧化過程中產生副產物。研究開發一種適用於農村居民使用、結構簡單、成本較低、體積較小、操作方便、過濾效果好，且無二次汙染的除砷設備是目前亟需解決的關鍵問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種農村飲用水生物慢濾除砷設備，使其不僅具有結構簡單、製作成本較低、易於操作和維護的特點，而且除砷效果好，特別適用於農村家庭存放的靜水條件。
本實用新型的技術方案如下：
一種農村飲用水生物慢濾除砷設備，其特徵在於：所述設備包括一級生物慢濾設備和二級生物慢濾設備，所述一級生物慢濾設備的出水口與二級生物慢濾設備的進水口通過管線連接；
所述一級生物慢濾設備含有一級進水口、一級出水口和罐體，罐體內部自上至下分別為一級靜止水層、一級生物膜層、除砷吸附層、一級過濾層和一級承託層；所述二級生物慢濾設備包括二級進水口、二級出水口和罐體，罐體內部自上至下分別為二級靜止水層、二級生物膜層、二級過濾層和二級承託層。
上述技術方案中，所述的一級生物慢濾設備中的一級靜止水層高度為5-10cm，靜止水層上部為自由水面；一級生物膜層採用以石英砂為填料生物膜層，該一級生物膜層高度為3-8cm；除砷吸附層採用以鐵釘為填料的吸附層，吸附層高度為5-10cm；一級過濾層採用以石英砂為填料的過濾層，該一級過濾層高度為30-32cm；一級承託層採用以礫石為填料的承託層，該一級承託層高度為7-10cm；所述的二級生物慢濾設備中的二級靜止水層高度為5-10cm，靜止水層上部為自由水面；二級生物膜層採用以石英砂為填料的生物膜層，該二級生物膜層高度為3-8cm；二級過濾層採用以石英砂為填料的過濾層，該二級過濾層高度為18-20cm；二級承託層採用以礫石為填料的承託層，該二級承託層高度為4-6cm。
優選地，一級生物慢濾設備出水口連接管線的管底標高與一級靜止水層頂層標高一致，二級生物慢濾設備出水口連接管線的管底標高與二級靜止水層頂層標高一致。
本實用新型與現有的飲用水除砷設備相比較，本實用新型具有如下優點：①吸附除砷層的鐵釘具有良好的除砷效果，且廉價易得；②本實用新型的結構簡單，製作成本較低，易於操作和維護，適用於經濟和技術水平較低的農村；③本實用新型除砷效果好，砷的平均去除率為92％；且無二次汙染，特別適用於農村家庭存放的靜水條件下。
附圖說明
圖1為本實用新型提供的一種農村飲用水生物慢濾除砷設備的結構原理示意圖。
圖2為本實用新型的除砷效果圖。
附圖標記：1a-一級靜止水層；1b-二級靜止水層；2a-一級生物膜層；2b-二級生物膜層；3a-除砷吸附層；4a-一級過濾層；4b-二級過濾層；5a-一級承託層；5b-二級承託層；6a-一級進水口；6b-二級進水口；7a-一級出水口；7b-二級出水口；8a-一級生物慢濾設備出水口連接管線；8b-二級生物慢濾設備出水口連接管線。
具體實施方式
下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。
如圖1所示，本實用新型提供的一種農村飲用水生物慢濾除砷設備，該設備包括兩級生物慢濾設備，即一級生物慢濾設備和二級生物慢濾設備，一級生物慢濾設備和二級生物慢濾設備之間以管線連接，且一級生物慢濾設備出水口連接管線8a的管底標高與一級靜止水層頂層標高一致，二級生物慢濾設備出水口連接管線8b的管底標高與二級靜止水層頂層標高一致。所述一級生物慢濾設備含有一級進水口6a、一級出水口7a和罐體，罐體內部自上至下分別為一級靜止水層1a、一級生物膜層2a、除砷吸附層3a、一級過濾層4a和一級承託層5a；水流經過一級生物慢濾設備的最高濾速小於等於80L/h；所述的一級生物慢濾設備中的一級靜止水層高度為5-10cm，靜止水層上部為自由水面；一級生物膜層的填料為石英砂，英砂的粒徑範圍為1-2mm，其填料高度為3-8cm；除砷吸附層的填料為鐵釘，其填料高度為5-10cm；一級過濾層的填料為石英砂，英砂的粒徑範圍為1-2mm，填料高度為30-32cm；一級承託層的填料為礫石，礫石的優選粒徑範圍3-13mm，填料高度為7-10cm。
所述二級生物慢濾設備含有二級進水口6b、二級出水口7b和罐體，罐體內部自上至下分別為二級靜止水層1b、二級生物膜層2b、二級過濾層4b和二級承託層5b；水流經過二級生物慢濾設備的最高濾速小於等於30L/h。所述的二級生物慢濾設備中的二級靜止水層高度為5-10cm，靜止水層上部為自由水面；二級生物膜層的填料為石英砂，英砂的粒徑範圍為1-2mm，填料高度為3-8cm；過濾層的填料為石英砂，英砂的粒徑範圍為1-2mm，填料高度為18-20cm；承託層的填料為礫石，所述礫石的優選粒徑範圍3-13mm，填料高度為4-6cm。
實施例：
一級生物慢濾設備含有進水口、出水口和罐體，罐體採用70釐米高，直徑38釐米的塑料水桶，罐體內部自上至下分別為高度為5cm的靜止水層、生物膜層、除砷吸附層、過濾層和承託層。
所述的一級生物慢濾設備中的靜止水層高度為5cm，靜止水層上部為自由水面；生物膜層的填料為石英砂，其粒徑為1mm，填料高度為3cm；除砷吸附層的填料為5kg鐵釘；過濾層的填料為石英砂，其粒徑範圍為1mm，填料高度為32cm；承託層分為上下兩層，填料為礫石，上層填料粒徑範圍為3-5mm，填料高度為3cm，下層填料粒徑範圍為5-13mm，填料高度為7cm；水流經過一級生物慢濾設備的最高濾速不能超過80L/h。
所述二級生物慢濾設備含有進水口、出水口和罐體，罐體為45釐米高，直徑28釐米的塑料水桶，罐體內部自上至下分別為靜止水層、生物膜層、過濾層和承託層。
所述的二級生物慢濾設備中的靜止水層高度為5cm，靜止水層上部為自由水面；生物膜層的填料為石英砂，其粒徑範圍為1mm，填料高度為5cm；過濾層的填料為石英砂，其粒徑為1mm，填料高度為20cm；承託層分為上下兩層，填料為礫石，上層填料粒徑範圍為3-5mm，填料高度為2cm，下層填料粒徑範圍為5-13mm，填料高度為4cm；水流經過二級生物慢濾設備的最高濾速不能超過30L/h。
且一級生物慢濾設備出水口連接管線8a的管底標高與一級靜止水層頂層標高一致，二級生物慢濾設備出水口連接管線8b的管底標高與二級靜止水層頂層標高一致。
在山西某村農民家中安裝本實用新型的兩級生物慢濾設備，一級生物慢濾設備的進水口與農民家中自來水管相連接，自來水管中的原水為地下水，經檢測，原水中砷的平均濃度超過0.20mg/L。兩級生物慢濾設備穩定運行2星期後，進行第一次採樣，採樣點為一級生物慢濾設備的進水口和二級生物慢濾設備的出水口，採樣周期為6個月，採樣次數為12次，監測結果如圖2所示，兩級生物慢濾設備處理出水中砷濃度均小於0.05mg/L，砷的平均去除率為92％。滿足國家最新飲用水標準(GB5749-2006)對農村小型集中式供水的砷濃度的要求。
以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳的方案，並非對本實用新型作任何形式上的限制，在不超過權利要求所記載的技術方案的前提下還有其他的變體及改型。