地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置的製作方法
2023-11-10 11:18:27
專利名稱：地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及地下水特別是新開發的生活飲用地下水的一種循環射流曝氣除鐵除錳裝置。
水和空氣一樣，是人類賴以生存的重要物質;生活飲用水的質量標準，更是直接影響千家萬戶人們身心健康的一個關鍵因素。當前，國內外不少地區存在著地面水源不足和水質汙染嚴重的問題，故而儘快開發和利用地下水源便自然而然地提到了議事日程。取自任何水源的水中，均不同程度地含有各種各樣雜質。在我國，含鐵、錳地下水分布甚廣。若地下水中含鐵、錳量過高，水呈金屬澀味，被洗滌的衣物器具上會生成斑點，尤其是有損飲用人員的健康。為此，我國生活飲用水衛生標準規定含鐵量不超過0.3mg/L，含錳量不大於0.1mg/L。目前，對於地下水除鐵除錳，一般採用一級曝氣接觸氧化法處理，其中我國應用較多的是噴淋曝氣除鐵除錳裝置。但該裝置除錳效果不好，且需修建高達十米的曝氣塔，成本較高，施工困難，處理過程中產生的噪聲和水霧有害於周圍環境。本發明人的「罐式射流器」專利技術(ZL87204577.3)雖不需淋水曝氣架，降低了成本，無噪聲，無水霧，除鐵效果理想，但因只能一次性射流曝氣，除錳效果仍欠佳。為了獲得較好的除鐵除錳效果，也可考慮採用兩次曝氣和兩次過濾處理，但這需另增設一套曝氣和過濾設備，因而成本高，佔地面積大。
針對上述類似裝置的缺陷或不足，本發明的目的是提供一種地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置，它的除鐵除錳效果好，經處理後的地下水達到或優於國家規定的生活飲用水衛生標準，且一套裝置、兩級曝氣，一泵分流、循環射流曝氣，成本低，應用範圍廣，效益顯著。
地下水主要是含有待處理的二價鐵和二價錳。「鐵的氧化還原電位比錳要低，二價鐵對高價錳(3或4價)便成為還原劑，因此二價鐵能大大阻礙二價錳的氧化，如下式所示
所以只有在水中基本上不存在二價鐵的情況下，二價錳才能被氧化。……處理含鐵含錳地下水，一般要求先除鐵後除錳。此外，還要注意為了除錳，一般要求將水的PH值提高到7.5左右，……曝氣散除水中的二氧化碳，是提高PH值的經濟有效措施，因此往往在除鐵後再進行一次曝氣，……究竟是否需要二次曝氣和二級濾池，須參考類似條件下除鐵除錳水廠的生產實踐經驗，或進行現場試驗。」(《給水工程》下冊第二版P136-137，楊欽、嚴煦世主編許保玖主審，中國建築工業出版社)本發明由初級循環射流曝氣系統(1)、二次補充曝氣系統(2)和後處理系統(3)組成。現結合附圖，對本發明的工作原理和結構作進一步說明。
所謂「循環射流曝氣」，就是指一個封閉循環式的曝氣處理過程;本發明的初級曝氣就是採用這種結構形式，且曝氣是在水井內完成的。初級循環射流曝氣系統(1)是這樣實現的吸水管(4)的一端插入水井中，另一端與水泵(5)相連。在水泵(5)的出口接一分水管(6)，使抽上來的地下水進行分流。閘閥(7)裝於分水管(6)的一端，合適調節閘閥(7)，使50%左右的水進行初級循環射流曝氣。循環曝氣射流器(8)(即「罐式射流器」)分別與閘閥(7)和回水管(9)相連，回水管(9)直接插入水井中。回水管(9)的末端與吸水管(4)的底閥靠近，兩管管間間距為1米以內，上下間距為2.5米以內。經循環射流器(8)處理後的水與空氣一道流入水井，並在井中產生大量氣泡。初級曝氣水回灌井下立即回抽，再通過水泵(5)的葉輪攪拌，是一次很好地氧氣向液體的傳質作用過程，這既實現了初級循環射流曝氣，又散發了CO2，獲得了一定的初級除鐵除錳效果。採用循環射流曝氣，曝氣充分，反應時間長。經對制水能力10米3/小時的本發明測定，初級循環射流曝氣處理後，25%左右的二價鐵錳被氧化，這為後續的二次補充曝氣和濾料接觸催化的進一步除鐵除錳創造了有利條件。
所謂「兩級曝氣」，就是指連續採用兩次曝氣處理;本發明採用初級循環射流曝氣和二次補充曝氣來實施該方案。本發明的二次補充曝氣系統(2)是這樣實現的水井抽上來的一部分地下水和經初級循環射流曝氣處理後的地下水由分水管(6)的另一端進入二次曝氣射流器(10)(「罐式射流器」)，二次曝氣後的水流入曝氣池(11)中，曝氣池(11)頂部的水沿斜置的曝氣槽(12)連續進入後處理系統(3)。曝氣槽(12)由槽座(21)和翻水條(22)構成。槽座(21)的長度和寬度視制水能力和後處理系統(3)的具體情況而定，其寬度的標準是保證經兩級曝氣處理後的地下水呈薄形流過曝氣槽(12)。在槽座(21)的內底面視制水能力固定有3至6根呈直角三角形的翻水條(22)，其高度約為3釐米，相鄰翻水條(22)的間距為30至60釐米(制水能力大，翻水條(22)的數量多且間距亦大)。二次曝氣射流器(10)處理後的水帶著一定衝力和空氣一道注入曝氣池(11)，並在曝氣池(11)中產生大量氣泡，再次實現了氧氣對液體的傳質作用過程，使二價鐵錳更充分氧化，促使CO2散發。經兩級曝氣處理後的地下水流過翻水條(22)的直角邊進行翻滾，可靠地保證了CO2的充分散發，提高了水的PH值，為獲得更好地除鐵除錳效果奠定了基礎。經對制水能力10米3/小時的本發明測定，90%以上的二價鐵經兩級曝氣處理在濾前便被完全氧化沉澱;兩級曝氣處理後的地下水的PH值較原水提高0.58，最高可達7.48;溶解氧提高8.27mg/L，最高達9.57mg/L;游離CO2散除率達到82.8%。
後處理系統(3)由反應池(13)、阻隔池(14)、沉澱池(15)、過濾池(16)、濾料(17)、反衝洗砂水箱(18)、清水池(19)和出水口(20)組成。該系統均已廣泛應用，故而不再重述。
據對制水能力10米3/小時的本發明測定，當原水總鐵含量均值為5.6mg/L、總錳含量均值為3.53mg/L時，經本發明處理完畢後的地下水中，總鐵含量為0.09mg/L，總錳含量0.05mg/L，均優於國家規定的生活飲用水衛生標準。
本發明的主要特點①一泵分流、循環射流曝氣，曝氣充分，強化了氧氣向液體的傳質作用，使二價鐵提前氧化沉澱，為濾料接觸催化劑除錳排除了幹擾，且初級曝氣在水井內實現，成本低，效果好。②一套裝置、兩級曝氣，反應時間充足，能在一套裝置內實現先除鐵後除錳，從而達到鐵錳同除的目的。同時，減少了一級後處理設備，大大降低了成本，減少了佔地面積。③工藝流程設備簡單，投資省，便於操作，容易維修，運行費用低，可靠性強，CO2散除率高，PH值提高幅度大，有利於鐵錳氧化沉澱，為我國地下水的開發應用開闢了新途徑，具有較大的推廣應用價值。④除鐵除錳效果好且穩定，處理後的地下水均能達到或優於國家生活飲用水衛生標準。
圖1為本發明工藝流程圖。圖中(1)初級循環射流曝氣系統，(2)二次補充曝氣系統，(3)後處理系統。
圖2為本發明結構示意圖。圖中(4)吸水管，(5)水泵，(6)分水管，(7)閘閥，(8)循環曝氣射流器，(9)回水管，(10)二次曝氣射流器，(11)曝氣池，(12)曝氣槽，(13)反應池，(14)阻隔池，(15)沉澱池，(16)過濾池，(17)濾料，(18)反衝洗砂水箱，(19)清水池，(20)出水口。
圖3為本發明曝氣槽(12)的結構示意圖。圖中(21)槽座，(22)翻水條。
權利要求
1.一種地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置，包括後處理系統(3)，其特徵是它由初級循環射流曝氣系統(1)和二次補充曝氣系統(2)組成，初級循環射流曝氣系統(1)的吸水管(4)的一端插入水井中，另一端與水泵(5)相連，分水管(6)的一端將水泵(5)和閘閥(7)相連，循環曝氣射流器(8)將閘閥(7)和回水管(9)相連，回水管(9)插入井中；二次補充曝氣系統(2)的二次曝氣射流器(10)與分水管(6)的另一端相接，經二次曝氣射流器(10)處理後的地下水流入曝氣池(11)，曝氣槽(12)在曝氣池(11)的頂部呈斜面與後處理系統(3)相連；曝氣槽(12)由槽座(21)和翻水條(22)構成。
2.根據權利要求1所述的一種地下飛淞髕仄套爸茫涮卣魘腔廝埽 )的末端與吸水管(4)的底閥靠近，兩管管間間距為1米以內，上下間距為2.5米以內。
3.根據權利要求1所述的一種地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置，其特徵是槽座(21)的長度和寬度視制水能力和後處理系統(3)的具體情況而定，其寬度的標準是保證經兩級曝氣處理後的水呈薄形流過曝氣槽(12);槽座(21)的內底面安置有3至6根呈直角三角形的翻水條(22)，其高度約為3釐米，相鄰翻水條(22)的間距為30至60釐米(制水能力大，翻水條(22)的數量多且間距亦大)。
全文摘要
地下水循環射流曝氣除鐵除錳裝置由初級循環曝氣系統、二次補充曝氣系統和後處理系統組成，它只需在現有地下水處理系統中加設以「罐式射流器」為主的初級循環射流曝氣和二次補充曝氣系統。本發明一套裝置、兩級曝氣，一泵分流、循環曝氣，曝氣充分，反應時間充足，強化了氧氣向液體的傳質作用，CO
文檔編號C02F7/00GK1032927SQ8810580
公開日1989年5月17日 申請日期1988年11月16日 優先權日1988年11月16日
發明者李志斌 申請人:湖南省漢壽縣衛生防疫站