CN101684027A

CN101684027A - 一种水窑水的净水装置

Info

Publication number: CN101684027A
Application number: CN200810167434A
Authority: CN
Inventors: 周奇迪
Original assignee: 周奇迪
Current assignee: QIDI Electric Group Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: CN101684027B

Abstract

本发明公开了一种水窑水的净水装置，包括滤筒和滤芯，所述滤芯包括硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，所述沸石层在所述硅藻土层和活性炭与高铁酸盐混合物层之间。相对于现有技术，本发明所述水窑水的净水装置包括滤筒和滤芯，所述滤芯包括硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，所述沸石层在所述硅藻土层和活性炭与高铁酸盐混合物层之间，这三层的存在可以对水窑水的净化至满足国家卫生标准，从而达到改善水质的目的，结构简单，价格低廉，使用方便。

Description

一种水窑水的净水装置

技术领域

本发明涉及一种水窑水的净水装置，属于水处理领域。

背景技术

我国的西部属于缺水地区，有些地方没有地下水源，人们只能饮用水窑水。水窑水中的水质污染严重，水窑水污染最直观的表象是浑浊不清、有异味、异臭、微生物繁殖物、呈黄色或棕色、深灰色等，水缸容器等底部有絮状沉淀物。经检测发现，水窑水中的硝酸、亚硝酸、氨氮、腐植酸等含量过高，钙镁元素较低。研究表明，饮用污染严重的水窑水等地表积水的人得癌症的几率大，死亡率高，比其它饮用深井水或者自来水的人要高出10倍以上。如胃癌、食管癌、肝癌等。水窑中的水来自于雨水或者雪水，雨水和雪水在进入水窑之前会溶解地表面或者其经过的其他地方的杂质，并且水窑水长期储存之后，水窑水中由于含有多种杂质，因此水窑水是含有丰富营养的，非常容易引发水窑内蓝藻的疯长，从而释放出微囊藻毒素，而微囊藻毒素可以引起急性肝衰竭。1996年2月，131名患者在巴西接受常规透析治疗，8个月后，出现急性肝衰竭的100名患者中有76人死亡，其中的52人被归因于透析水中的微囊藻毒素等。这些透析水来自于一个发生蓝藻水华的水库。

发明人经过试验发现，纳滤、反渗透等膜法净化水窑水有效果，但是纳滤、反渗透等膜法所需要的仪器结构复杂、使用不方便，而且在净化水窑水的过程中又会浪费很多的水，这在水资源匮乏的西部来说是很难接受的。

目前，对水窑水的净化还没有一种结构简单、使用方便的净水装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水窑水的净水装置，此净水装置结构简单，使用方便，并且对水窑水的净化效果好。

为了解决以上的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种水窑水的净水装置，包括滤筒和滤芯，所述滤芯包括硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，所述沸石层在所述硅藻土层和活性炭与高铁酸盐混合物层之间。

所述硅藻土层包含硅藻土。硅藻土是由含氧化物很高的硅藻、放射虫或海绵的遗体组成。硅藻骨架中的氧化硅类似于蛋白石或含水的氧化硅，主要由SiO₂组成，并含有少量的Fe₂O₃、CaO、MgO、Al₂O₃及有机杂质。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而较轻。硅藻土在我国主要产于浙江省嵊州市。硅藻土中优选使用硅藻精土。硅藻精土是指硅藻土经过选矿，去除粘土、石英砂、碎屑矿物等杂质，使得硅藻品质达到92％以上便是精土。硅藻精土形体内含有1000多个纳米微孔，也是天然的纳米微孔材料，能够吸收超过自身重量3～4倍的物质。作为一种纳米微孔材料，硅藻精土可以吸附水中多种杂质。硅藻土优选的粒径范围为420～590μm(微米)。优选地，硅藻土的表面附着有聚合氯化铝。聚合氯化铝附着在硅藻土上的方法可以为：利用聚合氯化铝的稀溶液，浓度在5％以下较为合适，浸泡硅藻土粉，然后加热蒸干溶剂水，即可得到表面附着有聚合氯化铝的硅藻土粉。

所述沸石层包含沸石。沸石一般以天然沸石最为常用。天然沸石是含水多孔硅酸盐的总称，其结晶结构主要是由硅氧四面体构成，其中部分四价硅离子被三价铝离子取代，导致负电荷过剩，因此结构中有碱金属或碱土金属等平衡电荷的离子，同时沸石架构中有一定孔径的孔腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换等性质。天然沸石经过改性以后效果吸附效果更好。天然沸石的改性可以采用下述方法：先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，称取一定质量的沸石，浸泡在一定浓度的改性剂溶液中，充分搅拌不少于2小时，中和后过滤，用去离子水清洗干净，烘干备用。改性剂可以为0.05～0.30mol/L(摩尔/升)的HCl，0.01～0.05mol/L的H₂SO₄，0.2～1.0mol/L的NaCl，0.05～0.25mol/L的NaOH，或0.03～0.15mol/L的HCl与0.2～1.0mol/L的NaCl的混合溶液。当改性剂为HCl和NaCl混合溶液时，最佳浓度NaCl为0.8mol/L，HCl为0.09mol/L，采用改性剂对沸石进行改性处理的时间通常应不少于2小时，最好不少于4小时，此时可改性充分完全。天然沸石还可以通过如下工艺进行改性处理：将天然沸石粉碎至5～80目，用浓度为4～10wt％的盐酸或硫酸浸渍处理10～20小时，经碳酸钠或苛性碱中和后洗涤，在水煮30～60分钟；将煮沸后的沸石干燥，然后在350～580℃温度下焙烧，然后粉碎至所需要的粒度。沸石经改性处理后，可去除矿物中所含的杂质和可溶物，在矿物结构中刻蚀出丰富的孔隙和孔腔，增大其接触面积，从而提高沸石的吸附、离子交换等性质。作为优选，改性沸石粉为天然斜发沸石分，粒径可以选择420～590μm。优选地，沸石的表面附着有聚合氯化铝。聚合氯化铝附着在沸石上的方法可以为：利用聚合氯化铝的稀溶液，浓度大约在5％以下较为合适，浸泡沸石粉，然后加热蒸干溶剂水，即可得到表面附着有聚合氯化铝的沸石粉。

所述活性炭与高铁酸盐混合物层包含活性炭和高铁酸盐这两类物质，这两类物质混合在一起。

活性炭是一种多孔性物质，它具有如蜂窝状的孔隙结构、巨大的比表面积、特异的表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来源不同活性炭可分为木质活性炭，如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等；矿物质原料活性炭，如各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如废橡胶、废塑料等制成的活性炭。其中以椰壳材质为来源的活性炭强度较高、吸附性能较好。优选活性炭的比表面积不低于500平方米/克，更优选不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的杂质，尤其是医用活性炭，作为通过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量更低，表面积更大，吸附效果也更好。选用医用活性炭直接用于饮用水的处理时效果更好。活性炭的粒径优选为178～250μm。

高铁酸盐指的是含有高铁酸根的盐类。在本发明中，高铁酸盐的有效成分为高铁酸根离子[(FeO₄)^2-]，这里，铁呈+6价，具有很强的氧化性，并且高铁酸盐的氧化性在整个PH值范围之内都维持一个非常高的水平，能通过氧化作用进行消毒。同时，反应过后的还原产物氢氧化铁在溶液中呈胶体，能够将水中的悬浮物聚集形成沉淀。高铁酸盐可以通过以下的反应式来制取，以高铁酸钠为例，

2Fe(OH)₃+3NaClO+4NaOH＝2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O。

高铁酸盐在溶于水之后能够释放出大量的原子氧，从而可以非常有效的杀灭水中的病菌和病毒，与此同时，高铁酸盐自身被还原成新生的氢氧化铁，氢氧化铁是一种品质优良的无机絮凝剂，能高效滤出水中的微细悬浮物。试验证明，由于其强烈的氧化和絮凝协同作用，高铁酸盐的消毒和除污效果全面优于含氯消毒剂和高锰酸盐。更为重要的是，高铁酸盐在整个对水的消毒和净化过程中，不产生任何对人体有害的物质。高铁酸盐是公认的绿色消毒剂。高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白、高效絮凝、优良的杀菌作用以外，它还可以迅速有效地去除异味，例如可以去除硫化氢、甲硫醇、甲基硫、氨气等恶臭物质，将其转化为安全无味的物质。高铁酸盐的粒径为178～250μm。

虽然上面对本发明所述的水窑水的净水装置中用到的几种原料进行了较为详尽的描述，但是本发明不局限于任何理论，对于此水窑水的净水装置在处理水窑水中的原理或者发生的变化，尚不能确定。本发明所述的水窑水的净水装置可以有效地净化水窑水，净化后的水窑水能够达到国家饮用水的标准。

优选地，活性炭与高铁酸盐混合物层中的活性炭与高铁酸盐的重量比为1～3∶1～3。活性炭与高铁酸盐的混合物中，活性炭与高铁酸盐的重量比一个最优选的比例为1∶1。

优选地，所述硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层的厚度之比为∶1～3∶1～3∶1～3。例如，对于一个圆柱形滤筒，直径为80mm，高度为240mm，那么一个非常优选的例子是硅藻土层60mm，沸石层60mm，活性炭与高铁酸盐混合物层的厚度为120mm。

优选地，所述滤芯的高度为200～300mm(毫米)。这样的高度有利于操作人员的操作，以及滤芯的更换等操作。

优选地，所述滤芯为圆柱形滤芯，圆柱形滤芯的直径为60～100mm。滤芯和滤筒的形状优选为圆柱形，圆柱形的设计没有棱角，可以减少不必要的对操作人员的伤害。也可以为长方体形、正方体形、球形等规则或者不规则的形状。

在使用过程中，可以让待净化的水窑水通过本发明所述的净水装置，依次通过滤芯中的硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，出口流出的水便是符合国家卫生标准的水。处理过2～3吨水之后，水窑水的净水装置的出水流速明显减小，这是可以停止使用，然后对滤芯进行再生处理。再生处理的具体方式可以为：对于沸石和硅藻土，可以将其利用质量分数9‰左右的氯化钠溶液浸泡1～5h(小时)左右，然后烘干，可以继续使用；对于活性炭和高铁酸盐粒，可以用沸水浸煮0.5h左右，然后沥干，可以继续使用；其中可以适当的替换补充一些新的活性炭和高铁酸盐粒的混合物。

相对于现有技术，本发明所述的净水装置包括滤筒和滤芯，所述滤芯包括硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，所述沸石层在所述硅藻土层和活性炭与高铁酸盐混合物层之间，这三层的存在可以对水窑水的净化至满足国家卫生标准，从而达到改善水质的目的，结构简单，使用方便。

具体实施方式

为能进一步理解本发明，下面结合实施例对上述的技术方案做进一步的阐述和说明。

实施例1

1)加工一个塑料滤筒，滤筒为圆柱形，内径为80mm，壁厚为5mm，高度为250mm；

2)在滤筒中填充活性炭与高铁酸钠的混合物，填充厚度为120mm；所述活性炭为医用活性炭，粒径为178～250μm；所述高铁酸钠的粒径为178～250μm；

3)在滤筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度为60mm；所述改性天然沸石的粒径为420～590μm，并且天然沸石经过这样的处理：先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，然后浸泡在0.09mol/L的盐酸溶液中，充分搅拌2h后，用氢氧化钠溶液中和，过滤并用去离子水冲洗，烘干，然后在4％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.5h，然后蒸干水即可；

4)在滤筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度为60mm；所述改性硅藻土粉的粒径为420～590μm，并且硅藻土粉经过这样的处理：将硅藻土粉浸渍在3％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.5h，然后蒸干水即可；

5)在所述塑料滤筒的上端设置进水口，在下端设置出水口即可。

实施例2

1)加工一个塑料滤筒，滤筒为圆柱形，内径为100mm，壁厚为5mm，高度为300mm；

2)在滤筒中填充活性炭与高铁酸钠的混合物，填充厚度为140mm；所述活性炭为医用活性炭，粒径为178～250μm；所述高铁酸钠的粒径为178～250μm；

3)在滤筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度为70mm；所述改性天然沸石的粒径为420～590μm，并且天然沸石经过这样的处理：先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，然后浸泡在0.07mol/L的盐酸溶液中，充分搅拌2h后，过滤并用去离子水冲洗，烘干，然后在3％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.6h，然后蒸干水即可；

4)在滤筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度为80mm；所述改性硅藻土粉的粒径为420～590μm，并且硅藻土粉经过这样的处理：将硅藻土粉浸渍在3％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.4h，然后蒸干水即可；

实施例3

1)加工一个塑料滤筒，滤筒为圆柱形，内径为60mm，壁厚为5mm，高度为200mm；

2)在滤筒中填充活性炭与高铁酸钠的混合物，填充厚度为150mm；所述活性炭为医用活性炭，粒径为178～250μm；所述高铁酸钠的粒径为178～250μm；

3)在滤筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度为50mm；所述改性天然沸石的粒径为420～590μm，并且天然沸石经过这样的处理：先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，然后浸泡在0.05mol/L的氯化钠溶液中，充分搅拌1h后，过滤并用去离子水冲洗，烘干，然后在3％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.5h，然后蒸干水即可；

4)在滤筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度为70mm；所述改性硅藻土粉的粒径为420～590μm，并且硅藻土粉经过这样的处理：将硅藻土粉浸渍在2.5％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.6h，然后蒸干水即可；

实施例4

1)加工一个不锈钢滤筒，滤筒为圆柱形，内径为85mm，壁厚为5mm，高度为280mm；

2)在滤筒中填充活性炭与高铁酸钠的混合物，填充厚度为135mm；所述活性炭为医用活性炭，粒径为178～250μm；所述高铁酸钠的粒径为178～250μm；

3)在滤筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度为55mm；所述改性天然沸石的粒径为420～590μm，并且天然沸石经过这样的处理：先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，然后浸泡在0.09mol/L的氯化钠溶液中，充分搅拌1h后，过滤并用去离子水冲洗，烘干，然后在3.5％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.5h，然后蒸干水即可；

4)在滤筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度为90mm；所述改性硅藻土粉的粒径为420～590μm，并且硅藻土粉经过这样的处理：将硅藻土粉浸渍在2.5％的聚合氯化铝水溶液中浸渍搅拌0.6h，然后蒸干水即可；

实施例5

2)在滤筒中填充活性炭与高铁酸钠的混合物，填充厚度为135mm；所述活性炭为医用活性炭，粒径为178～250μm；所述高铁酸钠的粒径为30～250μm；

3)在滤筒中填充天然沸石粉，填充厚度为55mm；所述天然沸石的粒径为420～590μm；

4)在滤筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度为90mm；所述改性硅藻土粉的粒径为420～590μm；

实施例6

利用实施例1～5所制得的滤筒分别对甘肃省某山区中的同一水窑中的水进行过滤实验，让待净化的水窑水通过净水装置，依次通过滤芯中的硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，然后对滤出水进行水质检测，水质检测标准和方法参照GB5750-1985，具体实验结果见表1。水窑水在处理前有恶臭味并且颜色黄黑，水质浑浊不堪，因此没有进行检验。

表1经过实施例1～5所制得的滤筒的水窑水的水质

测定项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
测定项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	色度(度)	8	10	10	9	14
浑浊度(度)	2	4	3	4	5	色度(度)	8	10	10	9	14
浑浊度(度)	2	4	3	4	5	总硬度(mg/L)	126	163	157	149	380
挥发酚(mg/L)	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002	总硬度(mg/L)	126	163	157	149	380
挥发酚(mg/L)	0.001	0.001	0.001	0.001	0.002	硫酸盐(mg/L)	110	187	162	149	210
溶解性总固体(mg/L)	243	684	584	625	807	硫酸盐(mg/L)	110	187	162	149	210
溶解性总固体(mg/L)	243	684	584	625	807	硝酸盐(mg/L)	11.2	16.7	15.4	16.5	18.8
细菌总数(个/mL)	9	25	24	19	82	硝酸盐(mg/L)	11.2	16.7	15.4	16.5	18.8
细菌总数(个/mL)	9	25	24	19	82	总大肠菌群(个/L)	0	1	1	2	3

从表1可以看出，经过本发明所提供的水窑水的净水装置处理过的水窑水能够达到国家卫生标准。

以上对本发明所提供的水窑水的净水装置进行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式及应用范围上可能在实施过程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1、一种水窑水的净水装置，包括滤筒和滤芯，所述滤芯包括硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层，所述沸石层在所述硅藻土层和活性炭与高铁酸盐混合物层之间。

2、根据权利要求1所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述硅藻土层中的硅藻土的粒径为420～590μm。

3、根据权利要求2所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述硅藻土层中的硅藻土的表面附着有聚合氯化铝。

4、根据权利要求1所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述沸石层中的沸石的表面附着有聚合氯化铝。

5、根据权利要求1所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述活性炭与高铁酸盐混合物层中的活性炭的粒径为178～250μm。

6、根据权利要求5所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述活性炭与高铁酸盐混合物层中的高铁酸盐的粒径为178～250μm。

7、根据权利要求1所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述活性炭与高铁酸盐混合物层中的活性炭与高铁酸盐的重量比为1～3∶1～3。

8、根据权利要求1所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述硅藻土层、沸石层和活性炭与高铁酸盐混合物层的厚度之比为：1～3∶1～3∶1～3。

9、根据权利要求8所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述滤芯的高度为200～300mm。

10、根据权利要求9所述的水窑水的净水装置，其特征在于，所述滤芯为圆柱形滤芯，圆柱形滤芯的直径为60～100mm。