CN202482147U - 一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备。它含有吸附反应器、过滤反应器，吸附反应器与过滤反应器之间以管线连接，或者以管线和阀门连接。吸附反应器中，含有多元复合金属氧化物吸附层和承托层，多元复合金属氧化物吸附层位于承托层之上。含砷和/或含氟水通过吸附反应器滤速范围在0.1～12m/h之间，流经过滤反应器的滤速范围在2m/h～15m/h之间。含砷和/或含氟地下水经本实用新型处理后，水的砷、氟、重金属、铁、锰、浊度、色度、CODMn等指标可达到国家生活饮用水标准。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地下水除砷和/或除氟处理设备，特别是，一种基于吸附过滤过程的地下水除砷和/或除氟处理设备。
背景技术
饮用水中砷超标将引起一系列急慢性中毒症状，严重影响人体健康，必须尽可能予以去除。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低于10μg/L。长期饮用氟离子浓度为2.0mg/L左右的井水的人群中患轻度以上氟斑牙的概率接近50％；连续饮用含氟量为5～6mg/L的地下水10年会普遍导致氟斑牙，40年则普遍发生氟骨症。国家最新饮用水标准(GB5749-2006)中规定饮用水中氟最大浓度必须低于1.0mg/L。
目前应用较为广泛的地下水除砷除氟设备有膜组件及其设备、吸附柱、絮凝-沉淀-过滤、絮凝-直接过滤、电渗析、离子交换床等。其中，膜分离技术(如反渗透)能够将水中砷和/或氟同时去除，但设备投资和运行成本均过高，难以在工程中大规模推广应用。离子交换床能够去除砷氟，但是地下水存在硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯离子等共存离子时，将大大降低砷氟去除效果并增大处理成本。絮凝-沉淀-过滤、絮凝-直接过滤等工艺往往需要大量絮凝剂投加，从而增大运行药剂费用。
吸附方法是将具有吸附除砷除氟活性的吸附剂装填入吸附柱，待处理含砷和/或氟原水流经吸附柱时砷和/或氟得以去除；当吸附剂达到吸附饱和之后，通过泵入再生药液并浸泡一段时间实现材料再生。吸附方法以具使用与运行管理方便、无需投加药剂、反应单元简单等优点而在工程实际中得到广泛应用。研究开发处理成本低廉、使用方面、易于再生、尽可能少产生或不产生再生废液的新型除砷技术与设备是目前亟需解决的关键问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种包括吸附过滤过程的地下水除砷和/或除氟处理设备。
为实现上述目的，本实用新型采取以下方案：
本实用新型含有吸附反应器、过滤反应器，吸附反应器与过滤反应器之间以管线连接，或者以管线和阀门连接。
本实用新型所述吸附反应器，是在常规吸附净化反应器的基础上，在底部增设一个再生液入口。
本实用新型所述吸附反应器中，含有多元复合金属氧化物吸附层和承托层，多元复合金属氧化物吸附层位于承托层之上。当水流为下向流时，含砷地下水先通过多元复合金属氧化物吸附层，后通过承托层。当水流为上向流时，含砷地下水先通过承托层，后通过多元复合金属氧化物吸附层。
多元复合金属氧化物吸附层中装填有多元复合金属氧化物吸附材料。多元复合金属氧化物吸附材料包括多元复合金属氧化物和负载基体两部分，其中，多元复合金属氧化物与负载基体的质量比为(0.02-25)∶100。负载基体材料可以为石英砂、陶粒、锰砂、无烟煤、磁铁矿、骨炭、凹凸棒、沸石、活性炭、黏土、硅藻土、羟基磷酸钙或活性氧化铝。使用时可将上述多元复合金属氧化物吸附材料填充到吸附反应器中，也可在吸附反应器中原位生成上述多元复合金属氧化物吸附材料后进行含砷和/或含氟水净化。
吸附反应器中的多元复合金属氧化物吸附材料粒径范围为0.1mm～1.0mm，填料厚度为0.25m～1.5m。所述的多元复合金属氧化物吸附材料由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和/或水合氧化锰等组成，其中X为水分子的个数。
承托层填料可以为活性氧化铝、石英砂、锰砂、磁铁矿、无烟煤或陶粒。承托层粒径范围为0.2mm～4mm，填料厚度为0.10m～0.8m。含砷和/或含氟水通过吸附反应器滤速范围在0.1～12m/h之间。
本实用新型所述的过滤反应器，可以是砂过滤或膜过滤等两种过滤形式之一的反应器。
对于过滤形式为砂过滤的过滤反应器，反应器中含有过滤滤料。过滤滤料可以为石英砂、锰砂、磁铁矿、无烟煤、陶粒或活性氧化铝。滤料粒径范围为0.4mm～2mm，填料厚度为0.50m～1.5m。水流经过滤反应器的滤速范围在2m/h～15m/h之间。
对于过滤形式为膜过滤的过滤反应器中，膜过滤可以为微滤膜、超滤膜或纳滤膜。膜组件处理规模根据处理水量进行选择。
与现有的含砷地下水处理设备相比较，本实用新型具有如下优点：
1、能实现吸附、过滤等多种功能，从而具有优异除污染效能，仅通过该处理设备便能同时去除砷、氟、重金属、浊度、色度、有机物及重金属等其他污染物；
2、除砷除氟吸附容量高，再生周期长；
3、能根据源水水质、处理水量等参数灵活地进行设计以满足不同地区的用水要求，具有广谱的适应性；
4、采用简单原位包覆的再生方法实现活性组分除污染性能的恢复，再生方法简便，且不产生再生废液和废料，无二次污染之虞。
附图说明
图1.本实用新型处理设备示意图。
图2为本实用新型的复合双层过滤柱的结构示意图。
附图标记
1.进水管 2.吸附反应器 3.阀门
4.连接管线 5.过滤反应器 6.出水管
7.布水器 8.多元复合金属氧化物吸附层 9.承托层
10.再生液入口
具体实施方式
实施例1
本实施例为含砷水处理，原水中砷浓度为0.20mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
将多元复合金属氧化物吸附材料制备好之后填入吸附反应器2。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm颗粒活性炭，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为10∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.5m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的磁铁矿，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用石英砂作为填料，石英砂颗粒粒径范围在0.8mm～1.2mm，填料高度为1m。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以2m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5，在过滤反应器中流速为12m/h。
实施例2
本实施例为含砷水处理，原水中砷浓度为0.20mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
在吸附反应器2中原位制备多元复合金属氧化物吸附材料。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧 化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm天然锰砂，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为2∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.6m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的磁铁矿，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用石英砂作为填料，石英砂颗粒粒径范围在0.8mm～1.2mm，填料高度为1m。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以2m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5，在过滤反应器中流速为12m/h。
实施例3
本实施例为含氟水处理，原水中氟浓度为2.0mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
将多元复合金属氧化物吸附材料制备好之后填入吸附反应器2。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm颗粒活性炭，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为25∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.8m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的磁铁矿，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用石英砂作为填料，石英砂颗粒粒径范围在0.8mm～1.2mm，填料高度为1m。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以5m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5，在过滤反应器中流速为15m/h。
实施例4
本实施例为同时含砷含氟水处理，原水中砷浓度为0.1mg/L，氟浓度为1.5mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
将多元复合金属氧化物吸附材料制备好之后填入吸附反应器2。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟 基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm活性氧化铝，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为15∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.8m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的活性氧化铝，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用无烟煤作为填料，无烟煤颗粒粒径范围在0.8mm～1.2mm，填料高度为1m。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以12m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5，在过滤反应器中流速为2m/h。
实施例5
本实施例为同时含砷含氟水处理，原水中砷浓度为0.1mg/L，氟浓度为1.5mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
在吸附反应器2中原位制备多元复合金属氧化物吸附材料。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm陶粒，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为8∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.8m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的活性氧化铝，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用磁铁矿作为填料，无烟煤颗粒粒径范围在0.4mm～1.8mm，填料高度为1m。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以12m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5，在过滤反应器中流速为15m/h。
实施例6
本实施例为同时含砷含氟水处理，原水中砷浓度为0.1mg/L，氟浓度为1.5mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
在吸附反应器2中原位制备多元复合金属氧化物吸附材料。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧 化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm陶粒，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为8∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.8m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的活性氧化铝，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用超滤膜过滤器。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以12m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5。
实施例7
本实施例为含氟水处理，原水中氟浓度为2.0mg/L。如图1所示，本实用新型含有吸附反应器2和过滤反应器5，吸附反应器2与过滤反应器5之间采用连接管线4和阀门3连接。
将多元复合金属氧化物吸附材料制备好之后填入吸附反应器2。其中，多元复合金属氧化物由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3·xH2O)、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁和水合氧化锰等组成。负载基体采用粒径范围为0.4mm～1.0mm颗粒活性炭，多元复合金属氧化物与负载基体质量比为25∶100。多元复合金属氧化物吸附材料填料高度为1.8m。承托层采用粒径范围为2mm～4mm的磁铁矿，填料高度为0.4m。
过滤反应器中采用纳滤反应器。
将含砷水泵入吸附反应器2，并以12m/h滤速流经吸附反应器2后进入过滤反应器5。
Claims (7)
1.一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：含有吸附反应器和过滤反应器，吸附反应器与过滤反应器之间以管线连接，或者以管线和阀门连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的吸附反应器中含有多元复合金属氧化物吸附层和承托层，多元复合金属氧化物吸附层位于承托层之上。
3.根据权利要求2所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的吸附反应器中的多元复合金属氧化物吸附层的填料为多元复合金属氧化物吸附材料，其粒径范围为0.1mm～1.0mm；含砷和/或含氟水通过吸附反应器滤速范围在0.1～12m/h之间。
4.根据权利要求2所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的吸附反应器中的承托层的填料可以为活性氧化铝、石英砂、锰砂、磁铁矿、无烟煤、陶粒或砾石；承托层材料粒径范围为0.2mm～4mm，填料厚度为0.10m～0.8m。
5.根据权利要求1所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的过滤反应器过滤形式可以是砂过滤或膜过滤。
6.根据权利要求5所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的过滤反应器为砂过滤时，滤料可以为石英砂、锰砂、磁铁矿、无烟煤、陶粒或活性氧化铝；滤料粒径范围为0.4mm～2mm，填料厚度为0.50m～1.5m。水流经过滤反应器的滤速范围在2m/h～15m/h之间。
7.根据权利要求5所述的一种基于吸附过滤过程的地下水除砷除氟设备，其特征在于：所述的过滤反应器为膜过滤时，膜过滤可以为微滤膜、超滤膜或纳滤膜过滤。
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