CN1100701A - 低浓度污水的除铁方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种可简单且高效净化含铁分的低浓度污水的 方法及装置，其特征是，将以胶态硅酸盐类为主成分 的反应剂投放于低浓度污水中，使与污水中的铁分反 应并乳胶化；在用水泵加压输送该污水的过程中，加 入以壳聚糖为主成分的凝聚剂；注入外部空气和进行 气水分离；在高压下将空气溶于污水中，将溶有空气 的污水灌入预贮存的污水中；在压力释放下，贮存污 水中产生微小气泡，该气泡与由上述反应剂而乳胶化 且由上述凝聚剂絮凝的铁分共同上浮水面后除去，排 放出净化水。

Description

本发明涉及一种从含铁分的低浓度污水中连续地除去上述铁分，对水进行高度净化的除铁方法及实施该除铁方法的装置。

在我国（日本），自来水设备的普及率极高，但作为对于夏季供水不足的对策及鉴于水费的高涨，有很多地方或是并用井水和水道水，或是单独使用井水。但是，在使用井水时，只有那些经卫生保健部门的水质检查、符合饮用水水质标准的井水才能供人们饮用。然而，由于井的挖掘地形的不同，有时，井水中含有过多的铁分，锰等重金属，其含量超过了许可的范围。这些铁分在含氧少的地下水中未进行氧化反应，但当用水泵抽到地上时，即与氧接触而氧化，以至呈所谓“赤水”的状态，这种含铁较多的井水一般不适合人的饮用。

自来水是由大规模的净化设备进行沉淀及过滤处理，再用氯等作灭菌处理后供给至整个城市。然而，到了夏季，水的消费量急剧增加，应在净化设备中沉淀、过滤的水的停留时间减少。在这种情况下，如用于自来水的原水中的铁分等含量多时，铁分等未被完全除去的水被供应至一般家庭。因此，通常都有这样的经验：夏季的水，其中铁分特别多，水味很差。

例如，人们知道，将铁分较多的井水用作工业用水时，在机械等的配管管道中产生红锈，导致管道内部的腐蚀和堵塞，给设备的维修带来很大的损害。又，已知，在畜产业领域，将铁分含量多的井水直接给牛、猪等饮用，则在这些牲畜体内，铁分与磷酸等反应，使这些牲畜成酸性体质，阻碍养分的吸收，影响牲畜的正常生长发育。在农业及园艺等领域中，使用含有大量的铁分或锰等的水灌溉农田，则使得土壤中的矿物质平衡破坏，果实、蔬菜或园艺作物等的养分吸收受到阻碍，产生发育不良;或者，对病原菌等的抵抗力下降，患上各种疾病。因此，对于含有铁分及锰等不宜杂质的井水等低浓度污水，不仅是在供应人们饮用的场合，就是在畜产业领域内供作家畜饮用，或是用于农业及园艺领域中的灌溉水场合，人们也希望尽量除去上述水中不宜杂质后使用。然而，以往，为了从例如井水中除去铁分，都是投入氧化剂，将离子化的铁变为氧化铁，再用高分子凝聚后经沉淀及过滤净化，别无它法。这种方法的缺点是，因需要沉淀槽和过滤槽等大型净化设备，设备的制造成本和运转成本都极高。

本发明系鉴于上述含铁分的低浓度污水（例如井水或从净水处理厂出来的处理不完全的水）所带来的种种弊端，而提出的妥善解决该问题的方法。本发明的目的在于，提供一种可用极简单的方法高度净化上述含铁分的低浓度污水的除铁方法及其装置。

为解决上述课题，达到所期望的目的，本发明的低浓度污水的除铁方法的特征是;在净化含有铁分的低浓度的污水时，

将以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂投入上述污水中，使其与该污水中所含的上述铁分反应后，使铁分乳胶化;

在用水泵加压输送投放了上述反应剂的污水的过程中，往此污水加入以壳聚糖（キトサン）为主成分的凝聚剂;

再以高压将外部空气注入用水泵加压输送的污水中，同时，进行空气与水的分离，使空气在加压下溶解于该污水中;

将在加压下溶解了空气的污水灌入预先贮存的污水中，由此，在压力释放下，于贮存污水中产生微小气泡。

使用上述反应剂乳胶化、且用上述凝聚剂絮凝的上述铁分与上述微小气泡共同上浮于水面上，同时，将该铁分除去;

放出因除去上述铁分而净化的水，使其用于各种用途。

又，同样为解决上述课题，达到所期望的目的，本申请的另一发明的低浓度污水的除铁装置的特征在于，所述装置由如下部分组成;

贮存含有铁分的低浓度污水的一次水槽;

将以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂定量、分数次地、计量投入于上述一次水槽中，使含于该污水中的上述铁分乳胶化的反应剂投放装置;

连接于从上述一次水槽引出的管道，将以壳聚糖为主成分的凝聚剂定量、分数次地计量投放于上述已投放了反应剂的低浓度污水中的凝聚剂投放装置;

连接于上述管道的凝聚剂投放部位下游侧、在加压输送投放了上述凝聚剂的污水的同时，以高压将外部空气注入该污水中的水泵;

从上述用水泵加压输送的、注入了外部空气的污水中进行空气与水的分离、且在加压下使空气溶解于该污水中的气水分离装置;

预先定量贮存上述低浓度污水、并有气水分离了的污水在压力释放下与微小气泡从上述水泵共同灌入的二次水槽;

位于该二次水槽的上方、回收与因上述污水的灌入而上浮至水面上的上述微小气泡一起被捕集的铁分、并将其排出至外部的除铁装置;

邻接上述二次水槽而设置、将因除去上述铁分而净化了的水排放于外部的净化水排放部。

下面，举适当实施例，参照附图，就本发明的低浓度污水的除铁方法及其装置作如下说明。图1所示为本发明的低浓度污水的除铁装置的简略结构图。实施例显示了含有较多铁分的井水（低浓度污水）的净化操作情况。地下井水10由泵12抽上，仅有规定量贮存于一次水槽14中。邻接于该一次水槽14，设置有装有以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂的反应剂投入装置16，上述反应剂从该反应剂投入装置16定量、分数次地计量投入于水槽14中的低浓度污水中。该反应剂以胶态硅酸盐类为主成分，由动物质可溶性石灰及各种微量元素的复合体生成。而且，由含于其中的矿物质及蛋白质分解酶，与溶解于低浓度污水中的上述铁分反应，使之乳胶化。该反应剂所含成分列成表如下。

含有成分表

钙                     45胶体硅酸               25腐殖酸                 10镁                    2.37铁                    0.61锰                    0.75铜                    0.09钠                    0.77

钴                  0.12钛                  0.20锌                  0.03硼                  若干氮                  0.09磷                  0.13钾                  0.47

如前所述，含于低浓度污水中的铁分与上述反应剂反应，在一次水槽14中产生乳胶化。该低浓度污水从该一次水槽14引出、且通过连通于下面所述的二次水槽18的管道20而排放于外部。即，上述管道20上连接有凝聚剂投放装置22，对已投放了上述反应剂的低浓度污水可计量地投放规定量的凝聚剂。从该凝聚剂投放装置投放的凝聚剂以例如含于蟹壳中的壳聚糖为主成份、对由上述反应剂乳胶化的不宜杂质的凝聚、结块是卓有成效的。另外，在上述管道20的、凝聚剂投放部位的下游侧设有一高压泵24，使来自于上述一次水槽14的，且投放有上述凝聚剂的低浓度污水可向着二次水槽18方向加压输送。该水泵24具有这样的结构，该结构具有空气注入口;在水泵运转时，可由高压将外部空气注入低浓度污水中。作为该高压水泵24，推荐使用如二国机械工业株式会社制的弗朗（フラン）自吸式泵KPD（商品名）。

在连通上述水泵24的出水侧和二次水槽18的管道20中间，连接有气水分离装置26。该气体分离装置26用于对用上述水泵24注入了外部空气的低浓度污水进行空气与水的分离，并在加压下，使空气溶解于该污水中。即，空气在加压下溶解于气水分离了的低浓度污水中，因此，当该污水释放至常压下的水中时，上述空气成为大量的微小气泡浮于水中。上述管道20的终端部分连接的二次水槽18为仅能贮存规定量的低浓度污水的水槽，在接受从该管道20灌入的上述气水分离了的污水的同时，在压力的释放下，产生大量的微小气泡。该气泡捕集了上述铁分之后浮上水面，渐次形成层状污泥，由例如设于二次水槽18上方的传送带29，定期排出污泥。不过，上述传送带29只是其中一例，也可在二次水槽18的一个侧面的上端设置阶梯差，使该污泥以溢流形式排放至外部。在采用溢流形式时，尤其推荐使空气从一个方向吹向浮至水面的污泥，使该污泥作积极的溢流排放方式。

在上述二次水槽18上，与其邻接设置有净化水排放部28，在这里，由于除去上述铁分而净化的水被加以回收，再排放至外部。又，在二次水槽18之下部，设置有再次过滤净化了的水的过滤装置30。该水槽18和净化水排放部28通过该过滤装置30作可流通液体的连接。不过，该过滤装置30的设置在本发明中并不是必须的，只是在考虑到供人饮用的场合才加以设置，对于用作工业用水及养畜业、农业、园艺等用途的水来说，不设该过滤装置也完全可以。

下面，以上述结构的低浓度污水的除铁装置的使用例，就有关净化含铁量比较多的井水的场合作一说明。在图1中，用水泵12抽上地下的井水10，在将此井水仅以规定量贮存于一次水槽14中的同时，也将该井水仅以规定量贮存于二次水槽18中，并由反应剂投放装置16往一次水槽14中的井水分批投放规定量的以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂。由此，存在于一次水槽14中的井水与含于该反应剂中的矿物质及蛋白质分解酶发生反应而乳胶化。此外，一次水槽14中的井水由于上述高压水泵24的作用，通过管道20，加压输送至二次水槽18。

在管道20中输送的、投入了上述反应剂的井水，由连接管道20的凝聚剂投放装置22，被计量投入规定量的凝聚剂。例如，以含于蟹的甲壳中的壳聚糖为主要成分的凝聚剂，将该井水中的与反应剂反应而乳胶化的铁分絮凝。但在该阶段，井水处于在管道20的移送途中，尚未进行分离。另外，在位于上述管道20的、投放凝聚剂部位的下游侧，随着高压水泵24的运转，外部空气在高压下注入该井水中。并且，由连接在与上述水泵24的出水侧连通的管道20上的气水分离装置26，从上述注入了外部空气的井水中空气与水的分离得以进行。因此，在流经管道20的限定空间的井水中，于加压下溶解了大量的空气。

如上所述地，在加压下溶解了空气的井水，通过管道20最终送入预先以规定量贮存于二次水槽18中的井水中。此时，管道20内处于加压状态下的井水由于灌入二次水槽18的井水中，其压力释放，有微小气泡产生并上浮。流入该二次水槽18中的井水，其中所含有的铁分因上述反应剂而乳胶化，并且由上述凝聚剂凝集成絮凝块状。而且，该絮凝块状被井水在二次水槽18中压力释放时产生的大量的上述微小气泡所捕集，并与该气泡一起浮游至水面上渐次成层状污泥。该污泥由例如设置于二次水槽18上部的传送带29或上述的溢流方式定期地排放于外部。除去铁分、净化了的水被从邻接二次水槽18而设的净化水排放部28放出至外部，供于各种用途。这时，也可以在二次水槽18的下部设置过滤装置30，将上述已处理过的水进一步过滤。但是，如前已述及地，可只是在供人饮用的场合考虑设置。因此，对于供于工业用水及畜产、农业、园艺等用途的水来说，无必要设置该装置。将如上净化了的水供作为饮料水的水质检查，其结果很好，适于饮用。

在前面的实施例中，就从含有铁分的低浓度的污水中除去铁分的方法和装置作了说明。然而，含有较多铁分的地下水中，一般也较多地含有锰。另外，在很多情况下，除了上述铁分及锰等之外，也含有微小的有机浮游物质。这些有机浮游物质不易被某些凝聚剂去除，因此，有必要使用沙及活性炭等过滤物，使上述有机浮游物被吸附、过滤。然而，缺点是，当过滤用滤物的吸附能力下降时，污浊成分即不能完全除去。但根据本发明的除铁方法及装置，可在很好地除去铁分的同时，将这些锰等重金属及微小的有机浮游物也能一并适当除去。

如以上所说明地，根据本发明的低浓度污水的除铁方法及装置，即使是对于含有铁分的地下水，或铁分的去除净化不充分的自来水，也能以极为简单的方法高效地除去铁分，而且无需如定期替换过滤物质那样的烦杂、高成本的维修保养，可以得到大幅度降低运转成本等有益效果。

附图的简单说明

图1为本发明的低浓度污水的除铁装置的结构示意图。图中，14为一次水槽;16为反应剂投放装置，18为二次水槽，20为管道，22为凝聚（絮凝）剂投放装置，24为高压水泵，26为气水分离装置，28为净化水排放部，29为铁分除去装置（传送带），30为过滤装置。

Claims (3)

1、一种低浓度污水的除铁方法，其特征在于，在净化含有铁分的低浓度的污水时，

将以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂投入上述污水中，使其与该污水中所含的上述铁分反应后，使铁分乳胶化；

在用水泵加压输送投入了上述反应剂的污水的过程中，往此污水加入以壳聚糖为主成分的凝聚剂；

再以高压将外部空气注入用水泵加压输送的污水中，同时，进行空气与水的分离，使空气在加压下溶解于该污水中；

将在加压下溶解了空气的污水灌入预先贮存的污水中，由此，在压力释放下，于贮存污水中产生微小气泡。

使用上述反应剂乳胶化、且用上述凝聚剂絮凝的上述铁分与上述微小气泡共同上浮于水面上，同时，将该铁分除去；

放出因除去上述铁分而净化的水，使其用于各种用途。

2、一种低浓度污水的除铁装置，其特征在于，所述装置由如下部分组成;

贮存含有铁分的低浓度污水的一次水槽;

将以胶态硅酸盐类为主成分的反应剂定量、分数次地、计量投入于上述一次水槽中的低浓度污水中，使含于该污水中的上述铁分乳胶化的反应剂投放装置;

连接于从上述一次水槽引出的管道，将以壳聚糖为主成分的凝聚剂定量、分数次地计量投放于上述已投放了反应剂的低浓度污水中的凝聚剂投入装置;

连接于上述管道的凝聚剂投入部位下游侧、在加压输送投放了上述凝聚剂的污水的同时，以高压将外部空气注入该污水中的水泵;

从上述用水泵加压输送的、注入了外部空气的污水中进行空气与水的分离、且在加压下使空气溶解于该污水中的气水分离装置;

预先定量贮存上述低浓度污水、并有气水分离了的污水在压力释放下与微小气泡从上述水泵共同灌入的二次水槽;

位于该二次水槽的上方、回收与因上述污水的灌入而上浮至水面上的上述微小气泡一起被捕集的铁分、并将其排出至外部的除铁装置;

邻接上述二次水槽而设置，将因除去上述铁分而净化了的水排放于外部的净化水排放部。

3、如权利要求2所述的低浓度污水的除铁装置，其特征在于，在所述二次水槽（18）和所述净化水排放部（28）之间，设有可进一步过滤净化了铁分的水的过滤装置（30）。

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