CN106698649A - 一种农村饮用水生物慢滤除砷设备 - Google Patents
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Abstract
一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，包括两级生物慢滤设备。一级生物慢滤设备含有进水口、出水口和罐体，罐体内部自上至下分别为静止水层、生物膜层、除砷吸附层、过滤层和承托层。二级生物慢滤设备含有进水口、出水口和罐体，罐体内部自上至下分别为静止水层、生物膜层、过滤层和承托层。一级生物慢滤设备的出水口与二级生物慢滤设备的进水口通过管线连接，且一级生物慢滤设备出水口连接管线的管底标高与一级静止水层顶层标高一致，二级生物慢滤设备出水口连接管线的管底标高与二级静止水层顶层标高一致。本发明的特点是：适用于农村居民使用、结构简单、成本较低、体积较小、操作方便、过滤效果好且无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种农村饮用水除砷设备，特别涉及一种装填铁钉的生物慢滤除砷设备。
背景技术
砷及砷化合物是公认的人类已确定的致癌物，目前地下水中的砷污染问题十分普遍。高砷地下水对人体的危害方式主要有皮肤接触、直接饮用、食用等。砷具有累积性和慢性毒性，长期积累会直接危害人体健康，可出现皮炎、皮肤过度角化、皮肤色素沉积及消化***、神经***为主的临床表现，甚至引起皮肤癌、肺癌等严重病症。国家最新饮用水标准(GB5749-2006)中规定饮用水中砷最大浓度必须小于0.01mg/L，其中，农村小型集中式供水和分散性供水中砷最大浓度必须小于0.05mg/L。
我国地下水砷含量超标地区主要分布于内蒙古、山西、新疆、宁夏和吉林等7个省，受影响人口约230万，其中饮用水高砷暴露人口已超过50万人，地下水砷超标严重影响我国部分地区人们的身体健康。为了解决农村这一长期存在的问题，对高砷地下水的净化十分必要。地下水除砷方法主要包括有：混凝沉淀，离子交换，吸附法，膜滤法。目前各种除砷的方法，大多数以吸附法为主(CN202482147、CN10183574)。但是地下水中毒性最大的三价砷在中性条件下，以不带电荷的分子态存在，吸附剂对三价砷的吸附容量低。为降低地下水毒性和提高除砷效果，通常用氧化剂将三价砷氧化为五价砷，但在饮用水除砷过程中应避免使用化学性氧化剂，避免残留或在氧化过程中产生副产物。研究开发一种适用于农村居民使用、结构简单、成本较低、体积较小、操作方便、过滤效果好，且无二次污染的除砷设备是目前亟需解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，使其不仅具有结构简单、制作成本较低、易于操作和维护的特点，而且除砷效果好，特别适用于农村家庭存放的静水条件。
本发明的技术方案如下：
一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：所述设备包括一级生物慢滤设备和二级生物慢滤设备，所述一级生物慢滤设备的出水口与二级生物慢滤设备的进水口通过管线连接；
所述一级生物慢滤设备含有一级进水口、一级出水口和罐体，罐体内部自上至下分别为一级静止水层、一级生物膜层、除砷吸附层、一级过滤层和一级承托层；水流经过一级生物慢滤设备的最高滤速小于等于80L/h；
所述二级生物慢滤设备含有二级进水口、二级出水口和罐体，罐体内部自上至下分别为二级静止水层、二级生物膜层、二级过滤层和二级承托层；水流经过二级生物慢滤设备的最高滤速小于等于30L/h。
上述技术方案中，所述的一级生物慢滤设备中的一级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；一级生物膜层的填料为石英砂，其填料高度为3-8cm；除砷吸附层的填料为铁钉，其填料高度为5-10cm；一级过滤层的填料为石英砂，石英砂的粒径优选范围为1-2mm，填料高度为30-32cm；一级承托层的填料为砾石，砾石的优选粒径范围3-13mm，填料高度为7-10cm。所述的二级生物慢滤设备中的二级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；二级生物膜层的填料为石英砂，石英砂的粒径优选范围为1-2mm，填料高度为3-8cm；过滤层的填料为石英砂，石英砂的粒径优选范围为1-2mm，填料高度为18-20cm；承托层的填料为砾石，砾石的优选粒径范围3-13mm，填料高度为4-6cm。
优选地，一级生物慢滤设备出水口连接管线的管底标高与一级静止水层顶层标高一致，二级生物慢滤设备出水口连接管线的管底标高与二级静止水层顶层标高一致。
本发明与现有的饮用水除砷设备相比较，本发明具有如下优点：①吸附除砷层的铁钉具有良好的除砷效果，且廉价易得；②本发明的结构简单，制作成本较低，易于操作和维护，适用于经济和技术水平较低的农村；③本发明除砷效果好，砷的平均去除率为92％；且无二次污染，特别适用于农村家庭存放的静水条件下。
附图说明
图1为本发明提供的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备的结构原理示意图。
图2为本发明的除砷效果图。
附图标记：1a-一级静止水层；1b-二级静止水层；2a-一级生物膜层；2b-二级生物膜层；3a-除砷吸附层；4a-一级过滤层；4b-二级过滤层；5a-一级承托层；5b-二级承托层；6a-一级进水口；6b-二级进水口；7a-一级出水口；7b-二级出水口；8a-一级生物慢滤设备出水口连接管线；8b-二级生物慢滤设备出水口连接管线8b。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明提供的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，该设备包括两级生物慢滤设备，即一级生物慢滤设备和二级生物慢滤设备，一级生物慢滤设备和二级生物慢滤设备之间以管线连接。一级生物慢滤设备出水口连接管线8a的管底标高与一级静止水层1a顶层标高一致，二级生物慢滤设备出水口连接管线8b的管底标高与二级静止水层1b顶层标高一致。
所述一级生物慢滤设备含有一级进水口6a、一级出水口7a和罐体，罐体内部自上至下分别为一级静止水层1a、一级生物膜层2a、除砷吸附层3a、一级过滤层4a和一级承托层5a；水流经过一级生物慢滤设备的最高滤速小于等于80L/h；所述的一级生物慢滤设备中的一级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；一级生物膜层的填料为石英砂，其填料高度为3-8cm；除砷吸附层的填料为铁钉，其填料高度为5-10cm；一级过滤层的填料为石英砂，英砂的粒径范围为1-2m，填料高度为30-32cm；一级承托层的填料为砾石，砾石的优选粒径范围3-13mm，填料高度为7-10cm。
所述二级生物慢滤设备含有二级进水口6b、二级出水口7b和罐体，罐体内部自上至下分别为二级静止水层1b、二级生物膜层2b、二级过滤层4b和二级承托层5b；水流经过二级生物慢滤设备的最高滤速小于等于30L/h。所述的二级生物慢滤设备中的二级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；二级生物膜层的填料为石英砂，英砂的粒径范围为1-2mm，填料高度为3-8cm；过滤层的填料为石英砂，英砂的粒径范围为1-2mm，填料高度为18-20cm；承托层的填料为砾石，所述砾石的优选粒径范围3-13mm，填料高度为4-6cm。
实施例：
一级生物慢滤设备含有进水口、出水口和罐体，罐体采用70厘米高，直径38厘米的塑料水桶，罐体内部自上至下分别为高度为5cm的静止水层、生物膜层、除砷吸附层、过滤层和承托层。
所述的一级生物慢滤设备中的静止水层高度为5cm，静止水层上部为自由水面；生物膜层的填料为石英砂，其粒径为1mm，填料高度为3cm；除砷吸附层的填料为5kg铁钉；过滤层的填料为石英砂，其粒径范围为1mm，填料高度为32cm；承托层分为上下两层，填料为砾石，上层填料粒径范围为3-5mm，填料高度为3cm，下层填料粒径范围为5-13mm，填料高度为7cm；水流经过一级生物慢滤设备的最高滤速不能超过80L/h。
所述二级生物慢滤设备含有进水口、出水口和罐体，罐体为45厘米高，直径28厘米的塑料水桶，罐体内部自上至下分别为静止水层、生物膜层、过滤层和承托层。
所述的二级生物慢滤设备中的静止水层高度为5cm，静止水层上部为自由水面；生物膜层的填料为石英砂，其粒径范围为1mm，填料高度为5cm；过滤层的填料为石英砂，其粒径为1mm，填料高度为20cm；承托层分为上下两层，填料为砾石，上层填料粒径范围为3-5mm，填料高度为2cm，下层填料粒径范围为5-13mm，填料高度为4cm；水流经过二级生物慢滤设备的最高滤速不能超过30L/h。
一级生物慢滤设备出水口连接管线8a的管底标高与一级静止水层1a顶层标高一致，二级生物慢滤设备出水口连接管线8b的管底标高与二级静止水层1b顶层标高一致。
在山西某村农民家中安装本发明的两级生物慢滤设备，一级生物慢滤设备的进水口与农民家中自来水管相连接，自来水管中的原水为地下水，经检测，原水中砷的平均浓度超过0.20mg/L。两级生物慢滤设备稳定运行2星期后，进行第一次采样，采样点为一级生物慢滤设备的进水口和二级生物慢滤设备的出水口，采样周期为6个月，采样次数为12次，监测结果如图2所示，两级生物慢滤设备处理出水中砷浓度均小于0.05mg/L，砷的平均去除率为92％。满足国家最新饮用水标准(GB5749-2006)对农村小型集中式供水的砷浓度的要求。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超过权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (5)
1.一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：所述设备包括一级生物慢滤设备和二级生物慢滤设备，所述一级生物慢滤设备的出水口与二级生物慢滤设备的进水口通过管线连接；
所述一级生物慢滤设备含有一级进水口(6a)、一级出水口(7a)和罐体，罐体内部自上至下分别为一级静止水层(1a)、一级生物膜层(2a)、除砷吸附层(3a)、一级过滤层(4a)和一级承托层(5a)；水流经过一级生物慢滤设备的最高滤速小于等于80L/h；
所述二级生物慢滤设备含有二级进水口(6b)、二级出水口(7b)和罐体，罐体内部自上至下分别为二级静止水层(1b)、二级生物膜层(2b)、二级过滤层(4b)和二级承托层(5b)；水流经过二级生物慢滤设备的最高滤速小于等于30L/h。
2.根据权利要求1所述的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：所述的一级生物慢滤设备中的一级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；一级生物膜层的填料为石英砂，其填料高度为3-8cm；除砷吸附层的填料为铁钉，其填料高度为5-10cm；一级过滤层的填料为石英砂，填料高度为30-32cm；一级承托层的填料为砾石，填料高度为7-10cm。
3.根据权利要求2所述的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：所述的二级生物慢滤设备中的二级静止水层高度为5-10cm，静止水层上部为自由水面；二级生物膜层的填料为石英砂，填料高度为3-8cm；过滤层的填料为石英砂，填料高度为18-20cm；承托层的填料为砾石，填料高度为4-6cm。
4.根据权利要求2或3所述的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：所述石英砂的粒径范围为1-2mm；所述砾石的粒径范围3-13mm。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种农村饮用水生物慢滤除砷设备，其特征在于：一级生物慢滤设备出水口连接管线(8a)的管底标高与一级静止水层(1a)顶层标高一致，二级生物慢滤设备出水口连接管线(8b)的管底标高与二级静止水层(1b)顶层标高一致。
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