一種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備的製作方法

2023-10-05 19:51:09 1

專利名稱：一種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種地下水除神和/或除氟處理設備，特別是，一種基於吸附過濾過程的地下水除砷和/或除氟處理設備。
背景技術：
飲用水中砷超標將引起一系列急慢性中毒症狀，嚴重影響人體健康，必須儘可能予以去除。國家最新飲用水標準(GB5749-2006)中規定飲用水中神最大濃度必須低於
10μ g/L。長期飲用氟離子濃度為2. Omg/L左右的井水的人群中患輕度以上氟斑牙的概率 接近50% ;連續飲用含氟量為5 6mg/L的地下水10年會普遍導致氟斑牙，40年則普遍發生氟骨症。國家最新飲用水標準(GB5749-2006)中規定飲用水中氟最大濃度必須低於
I.Omg/L ο目前應用較為廣泛的地下水除砷除氟設備有膜組件及其設備、吸附柱、絮凝-沉澱-過濾、絮凝-直接過濾、電滲析、離子交換床等。其中，膜分離技術(如反滲透)能夠將水中神和/或氟同時去除，但設備投資和運行成本均過高，難以在工程中大規模推廣應用。離子交換床能夠去除砷氟，但是地下水存在硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯離子等共存離子吋，將大大降低砷氟去除效果並増大處理成本。絮凝-沉澱-過濾、絮凝-直接過濾等エ藝往往需要大量絮凝劑投加，從而增大運行藥劑費用。吸附方法是將具有吸附除砷除氟活性的吸附劑裝填入吸附柱，待處理含砷和/或氟原水流經吸附柱時砷和/或氟得以去除；當吸附劑達到吸附飽和之後，通過泵入再生藥液並浸泡一段時間實現材料再生。吸附方法以具使用與運行管理方便、無需投加藥劑、反應単元簡單等優點而在工程實際中得到廣泛應用。研究開發處理成本低廉、使用方面、易於再生、儘可能少產生或不產生再生廢液的新型除神技術與設備是目前亟需解決的關鍵問題。
發明內容本實用新型的目的是提供ー種包括吸附過濾過程的地下水除砷和/或除氟處理設備。為實現上述目的，本實用新型採取以下方案本實用新型含有吸附反應器、過濾反應器，吸附反應器與過濾反應器之間以管線連接，或者以管線和閥門連接。本實用新型所述吸附反應器，是在常規吸附浄化反應器的基礎上，在底部增設ー個再生液入口。本實用新型所述吸附反應器中，含有多元複合金屬氧化物吸附層和承託層，多元複合金屬氧化物吸附層位於承託層之上。當水流為下向流時，含神地下水先通過多元複合金屬氧化物吸附層，後通過承託層。當水流為上向流時，含神地下水先通過承託層，後通過多元複合金屬氧化物吸附層。多元複合金屬氧化物吸附層中裝填有多元複合金屬氧化物吸附材料。多元複合金屬氧化物吸附材料包括多元複合金屬氧化物和負載基體兩部分，其中，多元複合金屬氧化物與負載基體的質量比為(0.02-25) 100。負載基體材料可以為石英砂、陶粒、錳砂、無煙煤、磁鐵礦、骨炭、凹凸棒、沸石、活性炭、黏土、硅藻土、羥基磷酸鈣或活性氧化鋁。使用時可將上述多元複合金屬 氧化物吸附材料填充到吸附反應器中，也可在吸附反應器中原位生成上述多元複合金屬氧化物吸附材料後進行含砷和/或含氟水淨化。吸附反應器中的多元複合金屬氧化物吸附材料粒徑範圍為O. Imm I. Omm,填料厚度為O. 25m I. 5mο所述的多元複合金屬氧化物吸附材料由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(A100H · χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH) 3 · χΗ20)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和/或水合氧化錳等組成，其中X為水分子的個數。承託層填料可以為活性氧化鋁、石英砂、錳砂、磁鐵礦、無煙煤或陶粒。承託層粒徑範圍為O. 2mm 4mm,填料厚度為O. IOm O. 8m。含砷和/或含氟水通過吸附反應器濾速範圍在O. I 12m/h之間。本實用新型所述的過濾反應器，可以是砂過濾或膜過濾等兩種過濾形式之一的反應器。對於過濾形式為砂過濾的過濾反應器，反應器中含有過濾濾料。過濾濾料可以為石英砂、猛砂、磁鐵礦、無煙煤、陶粒或活性氧化招。濾料粒徑範圍為O. 4mm 2mm,填料厚度為O. 50m I. 5m。水流經過濾反應器的濾速範圍在2m/h 15m/h之間。對於過濾形式為膜過濾的過濾反應器中，膜過濾可以為微濾膜、超濾膜或納濾膜。膜組件處理規模根據處理水量進行選擇。與現有的含砷地下水處理設備相比較，本實用新型具有如下優點I、能實現吸附、過濾等多種功能，從而具有優異除汙染效能，僅通過該處理設備便能同時去除神、氟、重金屬、濁度、色度、有機物及重金屬等其他汙染物；2、除砷除氟吸附容量高，再生周期長；3、能根據源水水質、處理水量等參數靈活地進行設計以滿足不同地區的用水要求，具有廣譜的適應性；4、採用簡單原位包覆的再生方法實現活性組分除汙染性能的恢復，再生方法簡便，且不產生再生廢液和廢料，無二次汙染之虞。

圖I.本實用新型處理設備示意圖。圖2為本實用新型的複合雙層過濾柱的結構示意圖。附圖標記I.進水管2.吸附反應器3.閥門4.連接管線5.過濾反應器6.出水管7.布水器8.多元複合金屬氧化物吸附層9.承託層10.再生液入口
具體實施方式
[0028]實施例I本實施例為含砷水處理，原水中砷濃度為O. 20mg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。將多元複合金屬氧化物吸附材料製備好之後填入吸附反應器2。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(A100H · χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合羥基氧化鐵和水合氧化錳等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm顆粒活性炭,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為10 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 5mο承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的磁鐵礦，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用石英砂作為填料,石英砂顆粒粒徑範圍在O. 8mm I. 2mm,填料 聞度為lm。將含砷水泵入吸附反應器2，並以2m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5，在過濾反應器中流速為12m/h。實施例2本實施例為含砷水處理，原水中砷濃度為O. 20mg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。在吸附反應器2中原位製備多元複合金屬氧化物吸附材料。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(Α100Η·χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH) 3· XH2O)水合羥基氧化鐵和水合氧化錳等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm天然錳砂，多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為2 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 6m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的磁鐵礦，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用石英砂作為填料,石英砂顆粒粒徑範圍在O. 8mm I. 2mm,填料聞度為lm。將含砷水泵入吸附反應器2，並以2m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5，在過濾反應器中流速為12m/h。實施例3本實施例為含氟水處理，原水中氟濃度為2. Omg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。將多元複合金屬氧化物吸附材料製備好之後填入吸附反應器2。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(A100H · χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和水合氧化猛等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm顆粒活性炭,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為25 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 8m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的磁鐵礦，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用石英砂作為填料,石英砂顆粒粒徑範圍在O. 8mm I. 2mm,填料聞度為lm。將含砷水泵入吸附反應器2，並以5m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5，在過濾反應器中流速為15m/h。實施例4本實施例為同時含砷含氟水處理，原水中砷濃度為O. lmg/L,氟濃度為I. 5mg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。將多元複合金屬氧化物吸附材料製備好之後填入吸附反應器2。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(Α100Η·χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和水合氧化猛等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm活性氧化招,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為15 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 8m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的活性氧化鋁，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用無煙煤作為填料，無煙煤顆粒粒徑範圍在O. 8mm I. 2_，填料聞度為lm。將含砷水泵入吸附反應器2，並以12m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5，在過濾反應器中流速為2m/h。實施例5本實施例為同時含砷含氟水處理，原水中砷濃度為O. lmg/L,氟濃度為I. 5mg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。在吸附反應器2中原位製備多元複合金屬氧化物吸附材料。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(A100H · χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和水合氧化猛等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm陶粒,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為8 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 8m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的活性氧化鋁，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用磁鐵礦作為填料,無煙煤顆粒粒徑範圍在O. 4mm I. 8mm,填料聞度為lm。將含砷水泵入吸附反應器2，並以12m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5，在過濾反應器中流速為15m/h。實施例6本實施例為同時含砷含氟水處理，原水中砷濃度為O. lmg/L,氟濃度為I. 5mg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。在吸附反應器2中原位製備多元複合金屬氧化物吸附材料。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(Α100Η·χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和水合氧化猛等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm陶粒,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為8 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為I. 8m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的活性氧化鋁，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用超濾膜過濾器。將含砷水泵入吸附反應器2，並以12m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5。實施例7本實施例為含氟水處理，原水中氟濃度為2. Omg/L。如圖I所示，本實用新型含有吸附反應器2和過濾反應器5，吸附反應器2與過濾反應器5之間採用連接管線4和閥門3連接。將多元複合金屬氧化物吸附材料製備好之後填入吸附反應器2。其中，多元複合金屬氧化物由氧化鋁(Al2O3)、水合氧化鋁(Al2O3 · XH2O)、水合羥基氧化鋁(A100H · χΗ20)、水合鋁基氫氧化物(Al (OH)3 · XH2O)、水合鋁基鋁酸鈣、水合鋁基鋁酸鎂、水合羥基氧化鐵和水合氧化猛等組成。負載基體採用粒徑範圍為O. 4mm I. Omm顆粒活性炭,多元複合金屬氧化物與負載基體質量比為25 100。多元複合金屬氧化物吸附材料填料高度為1.8m。承託層採用粒徑範圍為2mm 4mm的磁鐵礦，填料高度為O. 4m。過濾反應器中採用納濾反應器。 將含砷水泵入吸附反應器2，並以12m/h濾速流經吸附反應器2後進入過濾反應器5。
權利要求1.一種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於含有吸附反應器和過濾反應器，吸附反應器與過濾反應器之間以管線連接，或者以管線和閥門連接。
2.根據權利要求I所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的吸附反應器中含有多元複合金屬氧化物吸附層和承託層，多元複合金屬氧化物吸附層位於承託層之上。
3.根據權利要求2所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的吸附反應器中的多元複合金屬氧化物吸附層的填料為多元複合金屬氧化物吸附材料，其粒徑範圍為O. Imm I. Omm ;含砷和/或含氟水通過吸附反應器濾速範圍在O. I .12m/h之間。
4.根據權利要求2所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的吸附反應器中的承託層的填料可以為活性氧化鋁、石英砂、錳砂、磁鐵礦、無煙 煤、陶粒或石樂石；承託層材料粒徑範圍為O. 2mm 4mm,填料厚度為O. IOm O. 8m。
5.根據權利要求I所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的過濾反應器過濾形式可以是砂過濾或膜過濾。
6.根據權利要求5所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的過濾反應器為砂過濾時，濾料可以為石英砂、錳砂、磁鐵礦、無煙煤、陶粒或活性氧化招；濾料粒徑範圍為O. 4mm 2mm,填料厚度為O. 50m I. 5m。水流經過濾反應器的濾速範圍在2m/h 15m/h之間。
7.根據權利要求5所述的ー種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備，其特徵在於所述的過濾反應器為膜過濾時，膜過濾可以為微濾膜、超濾膜或納濾膜過濾。
專利摘要本實用新型公開了一種基於吸附過濾過程的地下水除砷除氟設備。它含有吸附反應器、過濾反應器，吸附反應器與過濾反應器之間以管線連接，或者以管線和閥門連接。吸附反應器中，含有多元複合金屬氧化物吸附層和承託層，多元複合金屬氧化物吸附層位於承託層之上。含砷和/或含氟水通過吸附反應器濾速範圍在0.1～12m/h之間，流經過濾反應器的濾速範圍在2m/h～15m/h之間。含砷和/或含氟地下水經本實用新型處理後，水的砷、氟、重金屬、鐵、錳、濁度、色度、CODMn等指標可達到國家生活飲用水標準。
文檔編號C02F101/14GK202482147SQ20112014800
公開日2012年10月10日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者蘭華春, 劉會娟, 劉銳平, 吳鵾, 曲久輝, 王洪傑 申請人:中國科學院生態環境研究中心