CN104445822A - 一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，特别涉及集人工湿地、超滤膜过滤和紫外消毒为一体的地下水除铁锰组合工艺系统，包括人工湿地系统、超滤膜过滤设备、紫外消毒设备，将地下水排入人工湿地系统，在停留一定时间后，被氧化的铁、锰自然沉淀于底层或吸附于植物根茎表面。人工湿地系统出水进入超滤净化设备，高效截留水中的铁锰氧化物、悬浮物和微生物等杂质，超滤出水经紫外消毒器杀菌消毒后打入清水池，更好地保证出水水质的安全。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统。
背景技术
地下水一直是人们重要的饮用水源和理想的工业水源。我国目前地下水开采量约占全国城市总用水量的30％，饮用地下水的城镇居民达l亿人以上。地下水中含有过量的铁、锰等矿物质，不符合人民的生产和生活的要求。目前常见的去除地下水铁锰的方法有：混凝沉淀、离子交换法、化学沉淀、高锰酸钾氧化法、自然氧化法、接触氧化法、膜过滤、微生物氧化法。
接触氧化法是李圭白院士等人在20世纪60年代研制开发的地下水除铁除锰技术。该技术具有无需投加化学试剂、只需简单曝气、流程短、出水水质好且稳定等优点，但是经典的接触氧化过滤罐使用时，过滤阻力大，需较高操作压力，能耗高；同时过滤填料层易堵塞，需要频繁的反冲洗。当铁锰同时存在于地下水中时，铁的存在会干扰锰的去除效果。由于Mn2+氧化为MnO2的速度较慢，锰质活性氧化膜的成熟期较长，且由于接触氧化池中的曝气冲刷等外界因素的干扰，锰质活性氧化膜有时无法形成，除锰效果不稳定。膜过滤技术常与氧化技术结合，膜过滤法具有去除效果好、效率高等特点，但因材料昂贵和易堵塞以及进水需要预处理而未能推广使用。熊斌等人(熊斌,李星,杨艳玲,梁恒,杜星,李圭白,陈杰.接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺的净化效能[J].中国给水排水,2014,01:30-)采用接触氧化-超滤组合工艺除地下水中的铁锰。铁锰含量超标的地下水经过一体化除铁除锰综合滤灌后，铁的去除效果良好，但是锰的去除率欠佳，并且在反洗时偶尔出现综合滤灌出水铁锰含量过高，加重了后续超滤对铁锰去除的负担，容易造成膜污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有地下水除铁除锰设备操作复杂、产水率低、处理成本高等问题，提供一种地下水除铁锰组合系统，本发明结构简单，造价低、出水水质优异、管理维护方便。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，包括由人工湿地系统、超滤膜过滤设备和消毒设备连接组成；
所述人工湿地系统由配水渠、生态氧化区和集水区依次连接组成；
所述超滤膜过滤设备为旋转式膜设备，所述旋转式膜设备由超滤膜池、膜组件和电机连接组成，所述超滤膜池与人工湿地集水区管道连接，所述膜组件安装在超滤膜池内可以通过电机带动旋转，所述膜组件的出水口还通过管道与水泵连接；
所述消毒设备与水泵的出水端连接。
进一步的，所述配水渠与生态氧化区之间设置有溢流堰。
进一步的，所述生态氧化区与集水区之间通过出水管连接。
进一步的，所述生态氧化区深度为0.1～0.8m，所述生态氧化区底部设置有用以种植湿地水生植物的床体。
进一步的，所述超滤膜过滤设备还可以为中空纤维膜设备或板框式平板膜设备。
进一步的，所述膜组件的滤膜平均孔径为0.01～0.2μm，所述滤膜为有机高分子膜或无机膜。
进一步的，所述消毒设备为紫外线消毒装置。
本发明的有益效果是:
铁锰含量超标的地下水经过人工湿地-超滤-紫外消毒处理后，水中的铁锰物质、悬浮物质、细菌和病毒等微生物被高效去除，出水能够稳定达到直接使用或饮用的标准。与传统的地下水除铁锰方法相比，此套组合工艺方法简单，操作简便，成本低廉，铁锰可同时去除且去除效率高、出水水质能长期稳定的达到饮用水标准。对铁锰超标的地下水采用人工湿地系统生态氧化预处理，并通过能够超滤膜过滤设备过滤和紫外消毒处理，这种集人工湿地、超滤膜过滤和紫外消毒为一体的地下水除铁锰组合工艺系统，特别适合于地下水铁锰超标的农村地区建造和使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
参照图1所示，一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，包括由人工湿地系统11、超滤膜过滤设备12和消毒设备7连接组成；
人工湿地系统由配水渠1、溢流堰2、生态氧化区3、出水管4和集水区5依次连接组成，生态氧化区深度为0.4m，其由高砖石浆砌围堰形成，生态氧化区底部铺设用以种植湿地水生植物的床体，床体由卵石、河砂组成；集水区将生态氧化区净化的水集存，然后供给于超滤膜过滤设备，解决了生态氧化区直接供给超滤膜过滤设备时的等待排水时间，加快处理速度。溢流堰则有效减少排水时对生态氧化区造成的冲击伤害。
超滤膜过滤设备由超滤膜池9、材质为PES的旋转式膜组件10和电机6连接组成，超滤膜池与集水区管道连接，膜组件的滤膜平均孔径0.01μm，旋转式膜组件设置在超滤膜池内并通过电机带动旋转，旋转式膜组件的出水口还通过管道与水泵8连接；水泵将水抽入紫外线消毒装置中进行杀灭细菌、病毒等。
一种地下水除铁锰组合系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤1)在生态氧化区的床体上种植芦苇、风车草、灯芯草、黑麦草、象草等湿地水生植物；
步骤2)将地下水引入配水渠中，配水渠通过溢流堰将地下水注入生态氧化区，水力学停留时间控制在36小时，被湿地生态系统氧化的铁、锰自然沉淀于底层或吸附于植物根茎表面，从而得到初步澄清水；
步骤3)人工湿地氧化和初步澄清的出水通过出水管排入集水区；
步骤4)集水区的水通过泵打入到超滤膜池中，然后由旋转式膜设备进行超滤净化，充分利用超滤膜的过滤作用，高效截留水中的铁锰氧化物、悬浮物、微生物等杂质；
步骤5)为保障出水水质，超滤出水再经过紫外线消毒装置进一步杀灭水中残留的细菌、病毒等，更好地保证了出水水质的生物安全性，从而得到优质净化水。
整套组合工艺系统的除铁锰效果极佳、操作简便、便于因地制宜的加以实施，出水水质能够稳定达到国家饮用水卫生标准。
实施例二
实施例二与实施例一的区别仅在于将生态氧化区的深度控制在0.8m，旋转式膜设备的超微滤膜平均孔径0.2μm，在人工湿地的生态氧化区的停留时间为12小时。本实施例所述的地下水除铁锰组合工艺系统处理速度快、处理量大、适合于供水量大的场合。
实施例三
实施例三与实施例一的区别仅在于，将生态氧化区的深度控制在0.3m，采用的膜设备为中空纤维式膜设备，膜组件为帘式中空纤维膜组件，膜的平均孔径为0.1μm，在人工湿地生态氧化区停留时间适宜的情况下，本实施例所述的地下水除铁锰组合系统仍能实现良好的除铁锰效果。
实施例四
实施例四与实施例一的区别仅在于，将生态氧化区的深度控制在0.5m，采用的膜设备为板框式平板膜设备，膜组件为平板式有机高分子膜组件，膜的平均孔径为0.1μm，在人工湿地生态氧化区停留时间适宜的情况下，本实施例所述的地下水除铁锰组合系统仍能实现良好的除铁锰效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：包括由人工湿地系统、超滤膜过滤设备和消毒设备连接组成；
所述人工湿地系统由配水渠、生态氧化区和集水区依次连接组成；
所述超滤膜过滤设备为旋转式膜设备，所述旋转式膜设备由超滤膜池、膜组件和电机连接组成，所述超滤膜池与人工湿地集水区管道连接，所述膜组件安装在超滤膜池内可以通过电机带动旋转，所述膜组件的出水口还通过管道与水泵连接；
所述消毒设备与水泵的出水端连接。
2.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述配水渠与生态氧化区之间设置有溢流堰。
3.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述生态氧化区与集水区之间通过出水管连接。
4.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述生态氧化区深度为0.1～0.8m，所述生态氧化区底部设置有用以种植湿地水生植物的床体。
5.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述超滤膜过滤设备还可以为中空纤维膜设备或板框式平板膜设备。
6.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述膜组件的滤膜平均孔径为0.01～0.2μm，所述滤膜为有机高分子膜或无机膜。
7.根据权利要求1所述的一种地下水除铁锰的人工湿地和超滤组合系统，其特征在于：所述消毒设备为紫外线消毒装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150325 |