申請(qǐng)日2016.05.04
公開(公告)日2016.08.31
IPC分類號(hào)C02F9/14
摘要
本發(fā)明涉及一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，包括調(diào)節(jié)池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池。吸附混凝沉淀池包括吸附區(qū)、混凝區(qū)和沉淀區(qū)，吸附區(qū)的中上部設(shè)置有吸附混凝沉淀池進(jìn)水管，上部設(shè)置有吸附劑添加計(jì)量系統(tǒng)，混凝區(qū)的中上部設(shè)置有混凝劑添加計(jì)量系統(tǒng)，沉淀區(qū)的出口上部設(shè)有吸附混凝沉淀池溢水堰，沉淀區(qū)底部設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，在錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置有沉淀物排放閥;折流曝氣池中上部為圓柱形、下部為圓錐形結(jié)構(gòu)，包括下流區(qū)、上流區(qū)和污泥區(qū);上流式砂濾池包括布水區(qū)、洗砂區(qū)和砂濾區(qū)。
權(quán)利要求書
1.一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，其特征在于：包括調(diào)節(jié)池、吸附混凝沉淀池(1)、折流曝氣池(2)、上流式砂濾池(3)和清水池;調(diào)節(jié)池、吸附混凝沉淀池(1)、折流曝氣池(2)、上流式砂濾池(3)和清水池依次連通;
所述的調(diào)節(jié)池包括調(diào)節(jié)池進(jìn)水管和調(diào)節(jié)池出水管，用于調(diào)節(jié)地下水的水質(zhì)和水量;
所述的吸附混凝沉淀池(1)包括吸附區(qū)(1-1)、混凝區(qū)(1-2)和沉淀區(qū)(1-3);
所述的吸附區(qū)(1-1)的中上部設(shè)置有吸附混凝沉淀池進(jìn)水管(1-4)，吸附區(qū)的上部設(shè)置有吸附劑添加計(jì)量系統(tǒng)(1-5)，吸附區(qū)的中部設(shè)置有吸附區(qū)攪拌器(1-6);吸附區(qū)的下部設(shè)有傾斜的底板(1-7)，吸附反應(yīng)后的地下水沿傾斜的底板流入混凝區(qū)(1-2)的中下部;
吸附劑的制備過程為：
�、侔袽g(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O按照n(Mg2+)：n(Fe3+)=3:1的比例混合形成溶液一;
②把2mol/L的NaOH和0.5mol/L的Na2CO3混合形成溶液二;
�、郯焉鲜鰞煞N溶液混合攪拌60～100分鐘，冷卻至室溫;
④把冷卻液中形成的濾餅過濾;
�、莅堰^濾后的濾餅在80℃烘干12～20h;
�、薨押娓晌镌�400～500℃焙燒4～6h后粉碎篩分，即得到吸附劑;
所述的吸附區(qū)(1-1)和混凝區(qū)(1-2)之間設(shè)有擋流板(1-8)，擋流板(1-8)的下部設(shè)置有45度的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向吸附區(qū)一側(cè);混凝區(qū)(1-2)的中上部設(shè)置有混凝劑添加計(jì)量系統(tǒng)(1-9)，所述的混凝劑為氯化鐵或硫酸鐵溶液;混凝區(qū)(1-2)下部設(shè)置有混凝區(qū)攪拌裝置(1-10);
所述混凝區(qū)(1-2)和沉淀區(qū)(1-3)之間設(shè)有隔板(1-11)，該隔板與吸附混凝沉淀池的內(nèi)壁形成作為地下水進(jìn)入沉淀區(qū)(1-3)的地下水流道，沉淀區(qū)(1-3)的出口處設(shè)有吸附混凝沉淀池三相分離器(1-12)，沉淀區(qū)的出口上部設(shè)有吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)，沉淀區(qū)底部設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，在錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置有沉淀物排放閥(1-14);吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)連接吸附混凝沉淀池出水管，吸附混凝沉淀池出水管連接折流曝氣池進(jìn)水管;
所述折流曝氣池(2)中上部為圓柱形、下部為圓錐形結(jié)構(gòu)，包括下流區(qū)(2-1)、上流區(qū)(2-2)和污泥區(qū)(2-3);所述下流區(qū)(2-1)位于折流曝氣池的圓柱形結(jié)構(gòu)的中部，為圓柱形結(jié)構(gòu)，下流區(qū)(2-1)上部設(shè)有折流曝氣池進(jìn)水管(2-4)和折流曝氣池布水管(2-5)，下流區(qū)中部設(shè)有下流區(qū)填料(2-6)，下流區(qū)下部設(shè)有下流區(qū)曝氣管(2-7)，所述下流區(qū)的底部設(shè)有折流板(2-8)，所述的折流板(2-8)的縱斷面呈喇叭狀;所述上流區(qū)(2-2)位于下流區(qū)(2-1)的外圍、折流板的上部，上流區(qū)中部設(shè)有上流區(qū)填料(2-9)，下部設(shè)有上流區(qū)曝氣管(2-10)，上流區(qū)上部的出口處設(shè)有折流曝氣池溢水堰(2-11);所述污泥區(qū)(2-3)位于折流曝氣池的底部、下流區(qū)和上流區(qū)的下部，污泥區(qū)的底部設(shè)有污泥排放閥(2-12);
所述上流式砂濾池(3)包括上流式砂濾池進(jìn)水管(3-1)和用于排出處理后的水的上流式砂濾池出水管，所述的上流式砂濾池包括布水區(qū)、洗砂區(qū)和砂濾區(qū);所述的布水區(qū)位于上流式砂濾池的下部，布水區(qū)設(shè)有上流式砂濾池布水管(3-2)，上流式砂濾池布水管(3-2)連接上流式砂濾池進(jìn)水管(3-1)，為了地下水處理的效果更好，所述的上流式砂濾池布水管(3-2)設(shè)置成同心圓形狀，上流式砂濾池布水管上具有向下輻射出水口;所述的洗砂區(qū)位于上流式砂濾池的中心，為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)下端開口位于上流式砂濾池的最底部，圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)上端開口位于上流式砂濾池的上部，洗砂區(qū)的中部設(shè)有氣提管(3-3)，氣提管(3-3)連接上流式砂濾池外的上流式砂濾池鼓風(fēng)機(jī)(3-4)，洗砂區(qū)的上部設(shè)有砂水沉淀分離區(qū)，砂水沉淀分離區(qū)的上部設(shè)有洗砂區(qū)溢水堰(3-5)，洗砂區(qū)溢水堰(3-5)連接洗砂水排放管和折流曝氣池進(jìn)水管(2-4)，砂水沉淀分離區(qū)的下部設(shè)有回砂通道(3-6);所述的砂濾區(qū)位于洗砂區(qū)的外圍，砂濾區(qū)內(nèi)充填有細(xì)砂，砂濾區(qū)上部設(shè)有砂濾區(qū)溢水堰(3-7)，砂濾區(qū)溢水堰(3-7)連接上流式砂濾池出水管，上流式砂濾池過濾處理后的水進(jìn)入清水池。
2.采用權(quán)利1所述的高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置進(jìn)行地下水處理的方法，其特征在于：具有如下步驟;
�、俑吡蛩岣透叻x子地下水通過調(diào)節(jié)池進(jìn)水管進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量;
�、谌缓蟮叵滤ㄟ^吸附混凝沉淀池進(jìn)水管(1-4)進(jìn)入吸附區(qū)(1-1)，吸附劑添加計(jì)量系統(tǒng)(1-5)添加吸附劑，吸附區(qū)攪拌器(1-6)對(duì)地下水進(jìn)行攪拌混合，地下水中的硫酸根和氟離子被吸附劑吸附和吸收;
�、鄣叵滤ㄟ^吸附區(qū)下部設(shè)有的傾斜底板(1-7)和擋流板(1-8)之間的空隙進(jìn)入混凝區(qū)(1-2)，與來自混凝劑添加計(jì)量系統(tǒng)的混凝劑溶液混合，利用設(shè)置在混凝區(qū)底部的混凝區(qū)攪拌裝置(1-10)進(jìn)行攪拌;
④地下水進(jìn)入沉淀區(qū)(1-3)的地下水流道，吸附混凝沉淀池三相分離器(1-12)實(shí)現(xiàn)地下水和固體的分離，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀區(qū)的下部，通過底部的沉淀物排放閥(1-14)排出，沉淀后的地下水通過吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)和吸附混凝沉淀池出水管進(jìn)入折流曝氣池進(jìn)水管(2-4);
�、莸叵滤ㄟ^折流曝氣池進(jìn)水管(2-4)、折流曝氣池布水管(2-5)進(jìn)入折流曝氣池的下流區(qū)(2-1)，下流區(qū)曝氣管(2-7)產(chǎn)生的空氣與地下水在下流區(qū)填料(2-6)中交匯發(fā)生生化反應(yīng)，同時(shí)下流區(qū)填料(2-6)對(duì)地下水進(jìn)行過濾，地下水通過折流板(2-8)后進(jìn)入上流區(qū)(2-2)，在上流區(qū)填料(2-9)中發(fā)生生化反應(yīng)，同時(shí)上流區(qū)填料(2-9)對(duì)地下水進(jìn)行過濾，下流區(qū)(2-1)和上流區(qū)(2-2)產(chǎn)生的污泥下沉到污泥區(qū)(2-3)，通過污泥區(qū)底部的污泥排放閥(2-12)排放出去，折流曝氣池處理后的水通過折流曝氣池溢水堰(2-11)和折流曝氣池出水管進(jìn)入上流式砂濾池;
�、薜叵滤ㄟ^上流式砂濾池進(jìn)水管(3-1)和上流式砂濾池布水管(3-2)進(jìn)入上流式砂濾池的下部，上流式砂濾池布水管(3-2)實(shí)現(xiàn)均勻布水，地下水進(jìn)入砂濾區(qū)，地下水中的污染物被進(jìn)一步過濾，然后地下水穿過砂濾區(qū)，由砂濾區(qū)溢水堰(3-7)和上流式砂濾池出水管流出，進(jìn)入清水池;上流式砂濾池鼓風(fēng)機(jī)(3-4)產(chǎn)生的氣流帶動(dòng)洗砂區(qū)中的砂和水向上流動(dòng)，同時(shí)對(duì)砂進(jìn)行沖洗，然后砂和水進(jìn)入砂水沉淀分離區(qū)，由于砂和水的比重不同，細(xì)砂沉淀下去并通過回砂通道(3-6)流入砂濾區(qū)，實(shí)現(xiàn)砂濾區(qū)中的細(xì)砂不斷從上往下的移動(dòng)，砂水沉淀分離區(qū)中的水通過洗砂區(qū)溢水堰(3-5)和洗砂水排放管進(jìn)入折流曝氣池進(jìn)行再處理;
⑦吸附混凝沉淀池(1)產(chǎn)生的沉淀物和折流曝氣池(2)排出的污泥經(jīng)濃縮、脫水后外運(yùn)。
說明書
高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置。
背景技術(shù)
硫酸根廣泛存在于地下水中，形成原因有天然因素，也有人為影響，天然的硫酸根主要來自巖石土壤中石膏、硫酸鹽沉積物的風(fēng)化和淋溶，也可能來自金屬硫化物的氧化。硫酸根含量過高時(shí)，會(huì)促進(jìn)厭氧硫酸鹽微生物生長，使硫酸根還原為H2S，水體氣味變臭，影響水體正常使用;農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)會(huì)造成土壤鹽漬化，抑制作物生長。此外，水體含硫酸根量過高還會(huì)造成管道或設(shè)備的腐蝕。長期飲用高濃度硫酸根的水將會(huì)引起腹瀉、消化不良等癥狀。天然條件下，含氟礦物經(jīng)過常年的風(fēng)化、溶解、溶濾、濃縮等水文地球化學(xué)和地質(zhì)長期作用會(huì)造成地下水的氟富集。人為影響主要是指工業(yè)含氟廢水、廢氣和廢渣等污染物大量排放、下滲進(jìn)入地下水體中。過量攝取氟化物會(huì)引起氟斑牙及胃腸道、腎、神經(jīng)系統(tǒng)等的病變，甚至導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。
國內(nèi)外對(duì)如何處理含高濃度硫酸根和氟離子地下水進(jìn)行了大量的科學(xué)研究工作。每一種處理方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)�；瘜W(xué)沉淀法處理方法簡(jiǎn)單、處理方便、成本低，但處理水不能達(dá)標(biāo)或產(chǎn)生二次污染�；炷两捣ń�(jīng)濟(jì)實(shí)用、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，但干擾因素多、會(huì)產(chǎn)生二次污染。電凝聚法操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，但干擾因素多、成本高。電滲析法除氟效率高且運(yùn)行穩(wěn)定，但存在投資大、操作嚴(yán)格、會(huì)同時(shí)去除水體中有益的礦物質(zhì)。此外，電極溶解會(huì)代入新的離子成分，形成二次污染。離子交換樹脂方法去除效率較高，但存在價(jià)格昂貴、再生困難、樹脂破裂等問題，膜分離方法設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)水量大，但存在原水需進(jìn)行預(yù)處理、膜清洗等問題，投資運(yùn)行成本較高。吸附法操作簡(jiǎn)單，吸附效果穩(wěn)定，但存在吸附劑再生頻繁等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決上述高硫酸根和高氟離子地下水的處理問題，本發(fā)明提供一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，包括調(diào)節(jié)池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池，調(diào)節(jié)池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池依次連通。
所述的調(diào)節(jié)池包括調(diào)節(jié)池進(jìn)水管和調(diào)節(jié)池出水管，用于調(diào)節(jié)地下水的水質(zhì)和水量。
所述的吸附混凝沉淀池包括吸附區(qū)、混凝區(qū)和沉淀區(qū)。
所述的吸附區(qū)的中上部設(shè)置有吸附混凝沉淀池進(jìn)水管，吸附區(qū)的上部設(shè)置有吸附劑添加計(jì)量系統(tǒng);吸附區(qū)的中部設(shè)置有吸附區(qū)攪拌器，吸附區(qū)的下部設(shè)有傾斜的底板，吸附反應(yīng)后的地下水沿傾斜的底板流入混凝區(qū)的中下部。
吸附劑的制備過程為：
①把Mg(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O按照n(Mg2+)：n(Fe3+)=3:1的比例混合形成溶液一;
�、诎�2mol/L的NaOH和0.5mol/L的Na2CO3混合形成溶液二;
�、郯焉鲜鰞煞N溶液混合攪拌60～100分鐘，冷卻至室溫;
�、馨牙鋮s液中形成的濾餅過濾;
�、莅堰^濾后的濾餅在80℃烘干12～20h;
�、薨押娓晌镌�400～500℃焙燒4～6h后粉碎篩分，即得到吸附劑;
所述的吸附區(qū)和混凝區(qū)之間設(shè)有擋流板，擋流板的下部設(shè)置有45度的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向吸附區(qū)一側(cè)�；炷齾^(qū)的中上部設(shè)置有混凝劑添加計(jì)量系統(tǒng)，所述的混凝劑為氯化鐵或硫酸鐵溶液�；炷齾^(qū)下部設(shè)置有混凝區(qū)攪拌裝置。
所述混凝區(qū)和沉淀區(qū)之間設(shè)有隔板，該隔板與吸附混凝沉淀池的內(nèi)壁形成作為地下水進(jìn)入沉淀區(qū)的地下水流道，沉淀區(qū)的出口處設(shè)有吸附混凝沉淀池三相分離器，沉淀區(qū)的出口上部設(shè)有吸附混凝沉淀池溢水堰，沉淀區(qū)底部設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，在錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置有沉淀物排放閥。吸附混凝沉淀池溢水堰連接吸附混凝沉淀池出水管，吸附混凝沉淀池出水管連接折流曝氣池進(jìn)水管。
所述折流曝氣池中上部為圓柱形、下部為圓錐形結(jié)構(gòu)，包括下流區(qū)、上流區(qū)和污泥區(qū);所述下流區(qū)位于折流曝氣池的圓柱形結(jié)構(gòu)的中部，為圓柱形結(jié)構(gòu)，下流區(qū)上部設(shè)有折流曝氣池進(jìn)水管和折流曝氣池布水管，下流區(qū)中部設(shè)有下流區(qū)填料，下流區(qū)下部設(shè)有下流區(qū)曝氣管，所述下流區(qū)的底部設(shè)有折流板，所述的折流板的縱斷面呈喇叭狀;所述上流區(qū)位于下流區(qū)的外圍、折流板的上部，上流區(qū)中部設(shè)有上流區(qū)填料，下部設(shè)有上流區(qū)曝氣管，上流區(qū)上部的出口處設(shè)有折流曝氣池溢水堰;所述污泥區(qū)位于折流曝氣池的底部、下流區(qū)和上流區(qū)的下部，污泥區(qū)的底部設(shè)有污泥排放閥。
所述上流式砂濾池包括上流式砂濾池進(jìn)水管和用于排出處理后水的上流式砂濾池出水管，所述的上流式砂濾池包括布水區(qū)、洗砂區(qū)和砂濾區(qū);所述的布水區(qū)位于上流式砂濾池的下部，布水區(qū)設(shè)有上流式砂濾池布水管，上流式砂濾池布水管連接上流式砂濾池進(jìn)水管，為了地下水處理的效果更好，所述的上流式砂濾池布水管設(shè)置成同心圓形狀，上流式砂濾池布水管上具有向下輻射出水口;所述的洗砂區(qū)位于上流式砂濾池的中心，為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)下端開口位于上流式砂濾池的最底部，圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)上端開口位于上流式砂濾池的上部，洗砂區(qū)的中部設(shè)有氣提管，氣提管連接上流式砂濾池外的上流式砂濾池鼓風(fēng)機(jī)，洗砂區(qū)的上部設(shè)有砂水沉淀分離區(qū)，砂水沉淀分離區(qū)的上部設(shè)有洗砂區(qū)溢水堰，洗砂區(qū)溢水堰連接洗砂水排放管和折流曝氣池進(jìn)水管，砂水沉淀分離區(qū)的下部設(shè)有回砂通道;所述的砂濾區(qū)位于洗砂區(qū)的外圍，砂濾區(qū)內(nèi)充填有細(xì)砂，砂濾區(qū)上部設(shè)有砂濾區(qū)溢水堰，砂濾區(qū)溢水堰連接上流式砂濾池出水管，上流式砂濾池過濾處理后的水進(jìn)入清水池。
一種采用上述高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置進(jìn)行地下水處理的方法，具有如下步驟：
�、俑吡蛩岣透叻x子地下水通過調(diào)節(jié)池進(jìn)水管進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量。
�、谌缓蟮叵滤ㄟ^吸附混凝沉淀池進(jìn)水管進(jìn)入吸附區(qū)，吸附劑添加計(jì)量系統(tǒng)添加吸附劑，吸附區(qū)攪拌器對(duì)地下水進(jìn)行攪拌混合，地下水中的硫酸根和氟離子被吸附劑吸附和吸收。
�、鄣叵滤ㄟ^吸附區(qū)下部設(shè)有的傾斜底板和擋流板之間的空隙進(jìn)入混凝區(qū)，與來自混凝劑添加計(jì)量系統(tǒng)的混凝劑溶液混合，利用設(shè)置在混凝區(qū)底部的混凝區(qū)攪拌裝置進(jìn)行攪拌。
�、苋缓蟮叵滤M(jìn)入沉淀區(qū)的地下水流道，吸附混凝沉淀池三相分離器實(shí)現(xiàn)地下水和固體的分離，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀區(qū)的下部，通過底部的沉淀物排放閥排出，沉淀后的地下水通過吸附混凝沉淀池溢水堰和吸附混凝沉淀池出水管進(jìn)入折流曝氣池進(jìn)水管。
�、莸叵滤ㄟ^折流曝氣池進(jìn)水管、折流曝氣池布水管進(jìn)入折流曝氣池的下流區(qū)，下流區(qū)曝氣管產(chǎn)生的空氣與地下水在下流區(qū)填料中交匯發(fā)生生化反應(yīng)，同時(shí)下流區(qū)填料對(duì)地下水進(jìn)行過濾，地下水通過折流板后進(jìn)入上流區(qū)，在上流區(qū)填料中發(fā)生生化反應(yīng)，同時(shí)上流區(qū)填料對(duì)地下水進(jìn)行過濾，下流區(qū)和上流區(qū)產(chǎn)生的污泥下沉到污泥區(qū)，通過污泥區(qū)底部的污泥排放閥排放出去，折流曝氣池處理后的水通過折流曝氣池溢水堰和折流曝氣池出水管進(jìn)入上流式砂濾池。
⑥地下水通過上流式砂濾池進(jìn)水管、上流式砂濾池布水管進(jìn)入上流式砂濾池的下部，上流式砂濾池布水管實(shí)現(xiàn)均勻布水，地下水進(jìn)入砂濾區(qū)，地下水中的污染物被進(jìn)一步過濾，然后地下水穿過砂濾區(qū)由砂濾區(qū)溢水堰和上流式砂濾池出水管流出，進(jìn)入清水池;上流式砂濾池鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流帶動(dòng)洗砂區(qū)中的砂和水向上流動(dòng)，同時(shí)對(duì)砂進(jìn)行沖洗，氣流帶動(dòng)洗砂區(qū)中的砂和水進(jìn)入砂水沉淀分離區(qū)，由于砂和水的比重不同，細(xì)砂沉淀下去并通過回砂通道流入砂濾區(qū)，實(shí)現(xiàn)砂濾區(qū)中的細(xì)砂不斷從上往下的移動(dòng)，砂水沉淀分離區(qū)中的水通過洗砂區(qū)溢水堰和洗砂水排放管進(jìn)入折流曝氣池進(jìn)行再處理。
�、呶交炷恋沓禺a(chǎn)生的沉淀物和折流曝氣池排出的污泥經(jīng)濃縮、脫水后外運(yùn)。
本發(fā)明的有益效果是：因地制宜，基建投資少，維護(hù)方便，能耗較低，對(duì)地下水具有比較好的處理效果。
