CN220034281U - 一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其包括地下净水装置和地上集水装置；地下净水装置置于高砷、高氟地区家用水井旁，且所述地下净水装置垂直于地下水流动方向设置；其包括沿水流方向依次设置的预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块，各模块之间通过透水土工布隔开；所述地下水过滤模块包括依次设置的除氟滤料、除砷滤料；地上集水装置置于地表上，其包括从上往下依次设置的收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块，连接模块与地下净水装置的后处理模块连通。本实用新型能降低地下水砷、氟的浓度，防止砷氟联合中毒的发生，同时也能对地表径流雨水进行处理，提高生活饮用水的质量。

Description

一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***

技术领域

本实用新型属于地下水处理设备技术领域，具体涉及一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***。

背景技术

为了满足生活饮用水的需要，开发利用地下水对于内陆缺水地区具有现实意义。但一些地方的地下水通常含有砷和氟，高浓度的砷氟水共存会引发砷氟联合中毒事件。

当前，国内外饮用水中除氟除砷的方法相似，比如吸附法。吸附法作为一种成本低、应用广泛且除氟除砷效果好的方法，在处理含氟含砷废水中一直发挥着重要作用，特别适用于小规模处理和不发达地区。现有的吸附法采用的吸附材料通常为活性炭、氧化铁、氧化铝和TiO2等，这些吸附材料对砷和氟有一定的吸附作用，但吸附容量有限，并且适宜除氟的pH值范围通常较窄(5～6)，增加了砷和氟共同去除难度。

雨水回灌是把地表径流雨水通过各种途径灌入地下，以平衡地下水环境。雨水回灌是生活饮用水的来源之一。但由于城镇环境因素和汇水面材料的影响，城镇雨水受到相当程度的污染并含有重金属等有毒有害物质，直接回灌势必污染地下水源，因此在雨水回灌前需要将地表径流雨水进行处理。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，该***能降低地下水砷、氟的浓度，防止砷氟联合中毒的发生，同时也能对地表径流雨水进行处理，提高生活饮用水的质量。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其包括地下净水装置和地上集水装置；

所述地下净水装置置于高砷、高氟地区家用水井旁，且所述地下净水装置垂直于地下水流动方向设置；其包括沿水流方向依次设置的预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块，各模块之间通过透水土工布隔开；所述地下水过滤模块包括依次设置的除氟滤料、除砷滤料；

所述地上集水装置置于地表上，其包括从上往下依次设置的收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块，所述连接模块与地下净水装置的后处理模块连通；

地下水依次经预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块后流入家用水井内；地表上的雨水依次经收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块后流入地下净水装置的后处理模块，然后流入家用水井内。

按上述方案，所述除氟滤料采用所述除砷滤料采用

按上述方案，所述地下水吸附模块包括均匀装填的吸附剂，所述吸附剂为复合吸附剂TLA，复合吸附剂TLA的粒径范围为0.1～1mm，填料厚度为0.25m～1m。TLA为一种可以同时去除水中砷氟的高效复合吸附剂，以活性炭为基底，其上负载二氧化钛和氧化镧，吸附性能稳定，同时还可再生利用，不会对环境造成二次污染。

按上述方案，所述预处理模块包括沿水流方向依次设置大孔径PP棉、中孔径PP棉、小孔径PP棉，三层不同孔径PP棉的多层过滤设置能滤除地下水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质。

按上述方案，所述预处理模块还包括多个旋转机构，所述旋转机构包括叶轮转子和叶轮；所述叶轮转子安设在小孔径PP棉后；

叶轮转子通电后带动叶轮旋转，进而加速水流在模块间的流动及对后续模块的冲洗。

按上述方案，所述叶轮转子的旋转轴上安装有转速传感器，所述转速传感器与远程自动控制端通信连接，远程自动控制端通过控制旋转轴旋转速度来控制叶轮转子的转动速度，进而控制水流的流动速度。

按上述方案，所述旋转机构有3个，竖向设置为一列，分别在离底部高20cm、50cm、70cm处设置，旋转使得水流流速为0.1m/h～12m/h。

按上述方案，所述后处理模块为砂过滤或膜过滤；

当为砂过滤时，滤料为石英砂、无烟煤、陶粒或活性氧化铝，滤料粒径为0.4mm～2mm，滤料厚度为0.5m～1m；

当为膜过滤时，选用微滤膜、超滤膜或纳滤膜过滤。

按上述方案，所述收集模块包括不锈钢滤网；所述地上过滤模块包括从上往下依次设置的砾石层、细砂层、活性炭层；所述消毒模块包括若干紫外线消毒器，若干紫外线消毒器环设在活性炭层下；所述连接模块包括PP-R管，所述PP-R管的上端与消毒模块相连通，下端与地下净水装置的后处理模块连通。

按上述方案，所述可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***还包括地上储能装置，所述地上储能装置包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池的太阳能板朝向为正南偏西17-23°，倾角为43°-47°；太阳能蓄电池为预处理模块、消毒模块供电。

本实用新型的有益效果在于：

通过在高砷、高氟地区家用水井旁设置地下净水装置，以便降低地下水中的氟、砷浓度，从而防止砷氟联合中毒的发生，提高生活饮用水质量；

通过设置地上集水装置对地表径流雨水进行收集、过滤、消毒，从而使地表径流雨水能用于生活用水，节约了水资源；

通过地上集水装置实现吸附、过滤、消毒等多种功能，从而使地上集水装置具有优异除污效能；

通过地下净水装置的预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块便能同时去除地下水的砷、氟、重金属、细菌及病毒等其他污染物，使处理后的水体砷浓度小于0.01mg/L，氟浓度小于1mg/L，符合《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》；

复合吸附剂TLA能同时吸附砷与氟且吸附容量极高，完全吸附时间不到15分钟，吸附性能稳定，同时还可再生利用，除砷除氟高效、经济、环境友好；

通过地下净水装置对地下水污染采取原位修复，相较于异位修复技术，具有对含水层扰动小、针对性强、成本低、不易产生二次污染等优势；

通过设置地上集水装置使***具备雨水收集及转存功能，可以最大面积地收集雨水，净化转存为地下水，提高水资源的可利用率；

本实用新型造价低，水质净化效果好、效率高，可广泛应用于高砷、高氟地区及缺水地区，应用前景良好；

通过设置地上储能装置，利用太阳能发电，节约了资源，降低了使用成本；

本实用新型可到达晴雨两用的效果，晴天时主要地下净水装置工作，地下水在自身水力梯度作用下流经地下净水装置，依次充分与四个模块进行物理、化学反应，有效去除地下水中的砷、氟等有毒有害元素，实现地下水的净化，同时地上储能装置，为地下净水装置的预处理模块中的叶轮转子供能，叶轮转子转动加速地下水的流动，可对地下水过滤模块进行冲洗，保证过滤效果；雨天启动地上集水装置，净化后的雨水通过导管(PP-R管)转存至地下；因此本实用新型不仅能实现地下水中砷、氟等的协同高效去除，而且能达到转存地下水、储存太阳能的晴雨两用的效果，经济高效，节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是地下净水装置的结构示意图；

图2是地上集水装置的结构示意图；

图3是实施例2的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***的整体结构示意图；

图4是地上储能装置的结构示意图；

图5是晴天时地上储能装置为地下净水装置供能示意图；

图中：1、预处理模块；2、大孔径PP棉；3、中孔径PP棉；4、小孔径PP棉；5、上旋转机构；6、中旋转机构；7、下旋转机构；8、地下水吸附模块；9、吸附剂；10、地下水过滤模块；11、除氟滤料；12、除砷滤料；13、后处理模块；14、透水土工布；15、地上储能装置；16、太阳能蓄电池；17、地上集水装置；18、不锈钢滤网；19、砾石层；20、细砂层；21、活性炭层；22、紫外线消毒器；23、PP-R管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1、图2，一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其包括地下净水装置和地上集水装置17。

地下净水装置长2m、宽1m、高1m，置于高砷、高氟地区家用水井旁，且垂直于地下水流动方向设置；其包括沿水流方向依次设置的预处理模块1、地下水吸附模块8、地下水过滤模块10、后处理模块13。预处理模块1、地下水吸附模块8、地下水过滤模块10、后处理模块13的尺寸均为长0.5m、宽1m、高1m，各模块之间通过透水土工布14隔开。

预处理模块1包括沿水流方向依次设置大孔径PP棉2、中孔径PP棉3、小孔径PP棉4，三层不同孔径PP棉的设置能滤除地下水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质。大孔径PP棉2可采用孔径为10μm的PP棉，中孔径PP棉3可采用孔径为5μm的PP棉，小孔径PP棉可采用孔径为1μm的PP棉。当然大孔径PP棉2、中孔径PP棉3、小孔径PP棉4也可以采用其他直径的PP棉，只要能滤除地下水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质就行。本实施例中，可在小孔径PP棉4后设3个旋转机构(上旋转机构5、中旋转机构6、下旋转机构7)，3个旋转机构竖向设置为一列，分别在离底部高20cm、50cm、70cm处设置，3个旋转机构旋转使得水流流速为0.1m/h～12m/h。每个旋转机构包括叶轮转子和叶轮；叶轮转子通电后带动叶轮旋转，进而加速水流在模块间的流动及对后面模块的冲洗。叶轮转子的旋转轴上安装有转速传感器，转速传感器与远程自动控制端通信连接，远程自动控制端通过控制旋转轴旋转速度来控制叶轮转子的转动速度，进而控制水流的流动速度，以提高除砷除氟效率，同时对各个模块进行冲洗以防止堵塞。

地下水吸附模块8包括均匀装填的吸附剂9，本实施例中，吸附剂9为复合吸附剂TLA，复合吸附剂TLA为一种可以同时去除水中砷氟的高效复合吸附剂，以活性炭为基底，其上负载二氧化钛和氧化镧，吸附性能稳定，同时还可再生利用，不会对环境造成二次污染。需要说明的是，吸附剂9是由化合物按硫酸钛∶硝酸镧∶活性炭＝0.625∶0.21∶1的质量比组成，吸附剂9的粒径范围为0.1～1mm，填料厚度为0.25m～1m。其中，TLA对三价砷吸附率为60％～80％，最佳优选为68％；TLA对五价砷吸附率为70％～80％，最佳优选为78％；TLA对氟的吸附率为80％～90％，最佳优选为86％。

地下水过滤模块10包括依次设置的垂直于水流的方向装填的除氟滤料11、除砷滤料12。除氟滤料11采用0.25m厚的除砷滤料12采用0.25m厚的需要说明的是，/>是一款聚苯乙烯架构的强碱型阴离子交换树脂，用于去除氟化物，其再生不需要明矾，用氯化钠再生符合健康饮水的指标要求，出水效果能够稳定达到1mg/L以内，吸附容量大。/>与现有的其他粒状过滤介质相比，具有重量更轻、过滤表面积更大，使用寿命更长和性能更可靠等优点，可以过滤砂、沉积物和固体悬浮物等，高效去除铁、锰、硫化氢等，有效降低砷、锌、铜、铅、镭、铀、放射性核素以及其他重金属等含量。

后处理模块13采用物理过滤形式，为砂过滤或膜过滤；当为砂过滤时，滤料为石英砂、无烟煤、陶粒或活性氧化铝，滤料粒径为0.4mm～2mm，滤料厚度为0.5m～1m；当为膜过滤时，选用微滤膜、超滤膜或纳滤膜过滤。水流经过后处理模块13的滤速范围在0.1m/h～12m/h之间。

地上集水装置置于地表上，其包括从上往下依次设置的收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块，连接模块与地下净水装置的后处理模块12连通。

收集模块包括网孔径为2mm的不锈钢滤网18，可以拦截地表较大的垃圾和树叶。

地上过滤模块包括从上往下依次设置的5cm砾石层19、5cm细砂层20、3cm活性炭层21，可滤除雨水中的微粒和悬浮物，从而降低水的浊度并改善水质。消毒模块包括多个紫外线消毒器22，紫外线消毒器22(紫外线灯)环设在活性炭层21下；紫外线消毒器22(紫外线灯)利用其产生的强紫外C光照射流水、空气或固体表面，以达到杀死各种细菌、病毒、寄生虫、水藻及其他病原体，而不使用任何化学药物，有效工作寿命不低于9000小时，整体杀菌率达90％。连接模块包括PP-R管23，PP-R管23的上端与消毒模块相连通，下端与地下净水装置的后处理模块13连通，PP-R管23的原料分子只有碳、氢元素，无有害有毒元素，卫生可靠，且废料经清洁、破碎后可回收利用于管材、管件生产。

地下水依次经预处理模块1、地下水吸附模块8、地下水过滤模块10、后处理模块13后流入家用水井内；地表上的雨水依次经收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块后流入地下净水装置的后处理模块13，然后流入家用水井内。

实施例2

与实施例1所不同的是：可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***还包括地上储能装置15。地上储能装置15包括太阳能蓄电池16，太阳能蓄电池16为预处理模块1、消毒模块供电。具体为：叶轮转子由地上储能装置15的太阳能蓄电池16供能，使叶轮转子旋转，从而使得水流速为0.1m/h～12m/h。太阳能蓄电池16可为紫外线消毒器22(紫外线灯)供电。需要说明的是，在本实施例中，为了减少***整体的重量，只设置两个太阳能蓄电池16，太阳能蓄电池16的太阳能板朝向为正南偏西17-23°，倾角为43°-47°，该设置有利于冬季多发电，使得太阳能利用达到最大值。太阳能蓄电池16充满电一次预计可工作40h。本实施例中，太阳能蓄电池16与叶轮转子间通过导电探针电性连接，不采用导线的连接方式，使得***内部结构相对简单，并且具备很好的导电性，提高了***运行的稳定性，避免了在转动过程中出现多组导线相互缠绕而导致供电不稳定甚至电机烧毁，影响***连续运行的情况。

下面具体说明其工作步骤：

1)在高砷、高氟地区家用水井附近垂直于地下水流动方向建一个2m长、1m宽的长方体渠，将2m长、1m宽、1m高的地下净水装置埋入渠内，1m长、1m宽、0.4m高的地上储能装置与1m长、1m宽、0.4m高的地上集水装置露于地表；

2)地下水在自身水力梯度作用下流入地下净水装置的预处理模块1，经大孔径PP棉2、中孔径PP棉3、小孔径PP棉4多层过滤，滤除地下水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质；

3)预处理模块1中的叶轮转子在太阳能蓄电池16供能下旋转，加速地下水流动并冲洗后续模块；

4)经过预处理的地下水进入地下水吸附模块8，复合吸附剂在化学作用下将砷和氟吸附于其表面，实现协同净化效果；

5)经过吸附处理的地下水进入地下水过滤模块10进行二次处理，除氟、除砷滤料分别专一、高效地去除残留的氟与砷；

6)经过过滤的地下水进入后处理模块13，通过砂过滤或膜过滤有效去除水中的悬浮颗粒、胶体、有机物和微生物等污染物。

雨天时，地上集水装置启动雨水收集与处理工作，依次经过收集模块、过滤模块、消毒模块后通过PP-R管23转存至地下。

当本***内的填料失活，可更换填料完毕后重复上述工作，降低了除氟、除砷成本。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：包括地下净水装置和地上集水装置；

所述地下净水装置置于高砷、高氟地区家用水井旁，且所述地下净水装置垂直于地下水流动方向设置；其包括沿水流方向依次设置的预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块，各模块之间通过透水土工布隔开；所述地下水过滤模块包括依次设置的除氟滤料、除砷滤料；

所述地上集水装置置于地表上，其包括从上往下依次设置的收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块，所述连接模块与地下净水装置的后处理模块连通；

地下水依次经预处理模块、地下水吸附模块、地下水过滤模块、后处理模块后流入家用水井内；地表上的雨水依次经收集模块、地上过滤模块、消毒模块、连接模块后流入地下净水装置的后处理模块，然后流入家用水井内。

2.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述除氟滤料采用CH-32，所述除砷滤料采用/>-KL。

3.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述地下水吸附模块包括均匀装填的吸附剂，所述吸附剂为复合吸附剂TLA，复合吸附剂TLA的粒径范围为0.1～1mm，填料厚度为0.25m～1m。

4.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述预处理模块包括沿水流方向依次设置大孔径PP棉、中孔径PP棉、小孔径PP棉。

5.根据权利要求4所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述预处理模块还包括多个旋转机构，所述旋转机构包括叶轮转子和叶轮；所述叶轮转子安设在小孔径PP棉后；

叶轮转子通电后带动叶轮旋转，进而加速水流在模块间的流动及对后续模块的冲洗。

6.根据权利要求5所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述叶轮转子的旋转轴上安装有转速传感器，所述转速传感器与远程自动控制端通信连接，远程自动控制端通过控制旋转轴旋转速度来控制叶轮转子的转动速度，进而控制水流的流动速度。

7.根据权利要求5或6所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述旋转机构有3个，竖向设置为一列，分别在离底部高20cm、50cm、70cm处设置，旋转使得水流流速为0.1m/h～12m/h。

8.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述后处理模块为砂过滤或膜过滤；

当为砂过滤时，滤料为石英砂、无烟煤、陶粒或活性氧化铝，滤料粒径为0.4mm～2mm，滤料厚度为0.5m～1m；

当为膜过滤时，选用微滤膜、超滤膜或纳滤膜过滤。

9.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述收集模块包括不锈钢滤网；所述地上过滤模块包括从上往下依次设置的砾石层、细砂层、活性炭层；所述消毒模块包括若干紫外线消毒器，紫外线消毒器环设在活性炭层下；所述连接模块包括PP-R管，所述PP-R管的上端与消毒模块相连通，下端与地下净水装置的后处理模块连通。

10.根据权利要求1所述的可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***，其特征在于：所述可用于雨水转存的地下水原位除砷除氟***还包括地上储能装置，所述地上储能装置包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池的太阳能板朝向为正南偏西17-23°，倾角为43°-47°；太阳能蓄电池为预处理模块、消毒模块供电。