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    一种 针对 地下 水中 氟化物 去除 一体化 净水 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410096611.0

    申请日:

    2014.03.14

    公开号:

    CN103896430A

    公开日:

    2014.07.02

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 9/04申请日:20140314|||公开
    IPC分类号: C02F9/04 主分类号: C02F9/04
    申请人: 河海大学; 江苏永冠给排水设备有限公司
    发明人: 刘成; 刘泽山; 陈卫; 汪斌; 胡伟
    地址: 210000 江苏省南京市江宁开发区佛城西路8号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 沈振涛
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410096611.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.12.30|||2014.07.30|||2014.07.02

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,包括澄清除氟单元和与澄清除氟单元底部连接的进水单元,所述澄清除氟单元内自下而上设有卵石层、球状羟基磷灰石层、絮体层、下斜管层、上斜管层、缓冲层、过滤层和配水层;所述过滤层为中空的圆柱,其内圆柱上下开口且填充粗砂形成中心粗砂过滤单元,其外圆柱顶部开口、底部封闭且填充石英砂形成石英砂滤层,出水口与石英砂滤层连接。该装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行费用低,且除氟效果好、出水水质稳定,具有较好的推广应用前景。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:包括澄清除氟单元(1)和与澄清除氟单元(1)底部连接的进水单元(2),所述澄清除氟单元(1)内自下而上设有卵石层(11)、球状羟基磷灰石层(12)、絮体层(13)、下斜管层(14)、上斜管层(15)、缓冲层(16)、过滤层(17)和配水层(18);所述过滤层(17)为中空的圆柱,其内圆柱上下开口且填充粗砂形成中心粗砂过滤单元(19),其外圆柱顶部开口、底部封闭且填充石英砂形成石英砂滤层(20),出水口与石英砂滤层(20)连接。

    2.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述进水单元(2)包括进水管(21)以及依次设于进水管(21)上的除氟药剂投加装置(22)、管式混合器(23)和脱气池(24);所述脱气池(24)的高度比石英砂滤层(19)的高度高1m以上,脱气池(24)的有效容积在5-10min处理水量以上。

    3.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述卵石层(11)的高度为5-10cm,卵石层(11)中的卵石粒径为2-5mm。

    4.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述球状羟基磷灰石层(12)的高度为15-20cm,球状羟基磷灰石层(12)中的球状羟基磷灰石的粒径为1-2mm。

    5.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述絮体层(13)的高度为1-2m。

    6.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述下斜管层(14)和上斜管层(15)分别由一组长度为400-600mm的斜管组成,下斜管层(14)和上斜管层(15)对称设置,下斜管层(14)的中的斜管的倾角为30-44°。

    7.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述缓冲层(16)的高度为500-1500mm。

    8.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述中空的圆柱其内圆半径与外圆半径的比为1:(3-4),其高度为500-1500mm。

    9.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述粗砂粒径为1-2mm;中心粗砂过滤单元(19)内水流上升流速为10-20m/h。

    10.  根据权利要求1所述的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,其特征在于:所述石英砂为普通级配石英砂,粒径为0.8-1.2mm;所述石英砂滤层(20)的滤速为5-10m/h。

    说明书

    说明书一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置
    技术领域
    本发明属于水处理领域,特别涉及一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置。
    背景技术
    中国的地下水氟污染问题突出,高氟水分布面积超过160万平方公里,涉及用水人口近亿人。通过饮用水途径摄入过量的氟后而导致的氟中毒,是世界范围内普遍存在的严重问题。
    现有地下水除氟技术主要包括混凝沉降法、活性氧化铝吸附法、电渗析法、反渗透法、离子交换法、吸附法、骨炭吸附以及沸石除氟法等,但在实际应用过程中各种技术均存在一定的问题,使其推广应用存在一定的困难。
    羟基磷灰石为近期被用于地下水除氟的一种效果良好的新材料,由于材料本身没有毒害作用受到广泛关注。羟基磷灰石的形式包括粉状料和球形颗粒状滤料,并在一些实际工程中得到应用。然而,如何充分利用羟基磷灰石的吸附容量成为制约其推广应用的瓶颈之一。CN201210102971公开了一种地下水除氟装置及方法,即将粉状羟基磷灰石、混凝剂混合使用通过两者形成的絮体构建澄清单元,实现了粉状羟基磷灰石的回收利用,同时显著减少了混凝剂的使用量,降低了出水中铝离子超标的几率。然而,该方法中澄清单元上升流速较小,一般需要控制在3m/h以内,从而导致处理装置的占地面积较大,增加了处理成本。在此基础上发展出的专利CN201210364313.6将超滤膜引入到系统中,从而为工艺优化提供了较好的基础条件,且可较好的控制铝离子的含量。但同样存在超滤膜成本较高,造成装置造价及运行成本较高,在农村地区应用具有一定的限制。近期陆续出现了以羟基磷灰石为基本处理材料的除氟方法及装置,均可以取得较好的除氟效果,但在实际应用中也存在一定的问题。此外,部分地下水由于地质及泵送过程中的因素会导致水中含有大量的气体,而这部分溶解在水中的气体在常压条件下会释放出来,而这会显著影响澄清工艺的稳定性,造成澄清单元出水中悬浮物含量显著增加,并最终影响出水水质。针对目前的除氟技术所处的研究阶段,迫切需要一种新型的除氟装置,在确保除氟效果的同时既可以显著降低装置占地面积,又可有效降低其运行维护费用。
    发明内容
    发明目的:为了克服上述现有技术的不足,本发明的目的在于一种占地面积小、运行费用低、稳定性好的针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置。
    技术方案:本发明提供的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,包括澄清除氟单元和与澄清除氟单元底部连接的进水单元,所述澄清除氟单元内自下而上设有卵石层、球状羟基磷灰石层、絮体层、下斜管层、上斜管层、缓冲层、过滤层和配水层;所述过滤层为中空的圆柱,其内圆柱上下开口且填充粗砂形成中心粗砂过滤单元,其外圆柱顶部开口、底部封闭且填充石英砂形成石英砂滤层,出水口与石英砂滤层连接。
    作为改进,所述进水单元包括进水管以及依次设于进水管上的除氟药剂投加装置、管式混合器和脱气池;所述脱气池的高度比石英砂滤层的高度高m以上,脱气池的有效容积在5-10min处理水量以上。
    作为另一种改进,所述卵石层的高度为5-10cm,卵石层中的卵石粒径为2-5mm。
    作为另一种改进,所述球状羟基磷灰石层的高度为15-20cm,球状羟基磷灰石层中的球状羟基磷灰石的粒径为1-2mm。
    作为另一种改进,所述絮体层的高度为1-2m。
    作为另一种改进,所述下斜管层和上斜管层分别由一组长度为400-600mm的斜管组成,下斜管层和上斜管层对称设置,下斜管层的中的斜管的倾角为30-44°。
    作为另一种改进,所述缓冲层的高度为500-1500mm。
    作为另一种改进,所述中空的圆柱其内圆半径与外圆半径的比为1:(3-4),其高度为500-1500mm。
    作为另一种改进,所述粗砂粒径为1-2mm;中心粗砂过滤单元内水流上升流速为10-20m/h。
    作为另一种改进,所述石英砂为普通级配石英砂,粒径为0.8-1.2mm;所述石英砂滤层的滤速为5-10m/h。
    有益效果:本发明提供的针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行费用低,且除氟效果好、出水水质稳定,具有较好的推广应用前景。
    本发明在传统进水设置的基础上增设一高位脱气池,从而可以较好地将溶解于原水中气体进行充分释放,从而确保在澄清单元中絮体层的稳定性,进而确保最终出水水质的稳定性;此外,高位脱气池还可以起到过滤单元反冲洗水箱的作用,从而显著降低反 冲洗所需的能量输入,减少了处理成本。
    本发明通过在传统澄清池构造的基础上,根据农村地区供水所具有水量变化大的特点,在澄清除氟单元底部设置卵石层、球状羟基磷灰石层,以确保在装置停止运行时絮体层能够截留在反应器内,并且保证了在下次运行时絮体能够均匀悬浮,从而使处理效果稳定。
    本发明通过设置中心粗砂过滤单元,既实现了少量絮体的初步截留和反应,确保后续过滤单元的处理效果,又将水流方向改变,从而确保过滤单元效果的稳定性。
    本发明通过装置各组成部分位置的优化,充分利用了空间的位置,减少了设备占地,并确保处理效果的问题,对于目前水厂占地相对紧张的水厂具有较好的优势。
    本发明中澄清除氟单元排出废水以及反冲洗废水经收集后只需经过短暂的静沉就可以实现有效的泥水分离,上清液可以回流至进水管,降低废水的产生量。
    附图说明
    图1为本发明针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置的结构示意图。
    图2为过滤层的结构示意图。
    具体实施方式
    下面结合附图对本发明针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置做出进一步说明。
    针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置,包括澄清除氟单元1和与澄清除氟单元1底部连接的进水单元2。
    澄清除氟单元1内自下而上设有卵石层11、球状羟基磷灰石层12、絮体层13、下斜管层14、上斜管层15、缓冲层16、过滤层17和配水层18;过滤层17为中空的圆柱,其内圆柱上下开口且填充粗砂形成中心粗砂过滤单元19,其外圆柱顶部开口、底部封闭且填充石英砂形成石英砂滤层20,出水口与石英砂滤层20连接。下斜管层14和上斜管层15分别由一组长度为400-600mm的斜管组成,下斜管层14和上斜管层15对称设置,下斜管层14的中的斜管的倾角为30-44°。卵石层11中的卵石粒径为2-5mm,球状羟基磷灰石层12中的球状羟基磷灰石的粒径为1-2mm,粗砂粒径为1-2mm,石英砂为普通级配石英砂,粒径为0.8-1.2mm.
    进水单元2包括进水管21以及依次设于进水管21上的除氟药剂投加装置22、管式混合器23和脱气池24;脱气池24的高度比石英砂滤层19的高度高1m以上,脱气池 24的有效容积在5-10min处理水量以上。
    为验证本除氟装置的效能,在河南省沈丘县某镇水厂进行了相关的效能验证。试验期间原水的水质情况如表1所示。
    表1原水水质参数检测结果

    通过采用不同的参数设置,验证水处理效果,该装置运行参数见表2。
    表2新型一体化地下水除氟装置运行参数

    检测处理后水质,结果见表3。
    表3原水水质参数检测结果(请修改)
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