CN104478127B - 一种新型组合式地下水除铬装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型组合式地下水除铬装置，包括依次连接的进水单元、还原反应单元、过滤分离单元、出水单元；所述进水单元与还原反应单元下部连接；所述过滤分离单元包括依次连接的初步分离单元、锰砂过滤层和卵石层，初步分离单元与还原反应单元连接，卵石层和出水单元连接。该装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、适用范围广，可较好地保障地下水中铬的去除效果及整体出水水质，具有较好的推广应用前景。

Description

一种新型组合式地下水除铬装置
技术领域
本发明属于水处理设备领域，特别涉及一种新型组合式地下水除铬装置。
背景技术
地下水污染问题是国内关注的热点问题之一，而铬的污染问题更是引起人们关注，地下水铬污染对污染区域人们身体健康造成巨大的威胁。现行《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定饮用水中铬含量应低于0.05mg/L。
目前，国内外学者已针对饮用水中铬的去除进行了部分研究，也出现了以硫酸亚铁为主要去除药剂的铬去除技术，取得了一定的去除效果。然而，由于在铬的去除过程中发生的化学反应不同于一般的水处理反应，从而采用现有的水处理装置对铬的去除效率较低。因此，需要结合铬去除过程中的反应特性，并结合地下水除铬水厂的基本操作水平，研发新型地下水组合除铬装置。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种占地面积小、成本低、运行费用低、安全的新型组合式地下水除铬装置。
技术方案：本发明提供了一种新型组合式地下水除铬装置，包括依次连接的进水单元、还原反应单元、过滤分离单元、出水单元；所述进水单元与还原反应单元下部连接；所述过滤分离单元包括依次连接的初步分离单元、锰砂过滤层和卵石层，初步分离单元与还原反应单元连接，卵石层和出水单元连接。
作为改进，所述还原反应单元为长方体或正方体其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；还原反应单元通过隔板分割上下两部分，下部为还原反应装置，上部为絮体形成装置，絮体形成装置内絮体浓度控制在3-10g/L。
作为另一种改进，所述还原反应装置内设有气冲洗装置，所述气冲洗装置表面设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s。
作为另一种改进，所述进水单元与还原反应装置连接，且沿隔板上沿设置；进水单元上设有药剂投加口。
作为另一种改进，所述初步分离单元为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100～130°，过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。
作为另一种改进，所述锰砂过滤层内填充0.5-1.0mm的锰砂滤料，其厚度为80-120cm；所述卵石层的厚度为20-40cm；锰砂过滤层和卵石层中，滤速为3-8m/h。
作为另一种改进，所述初步分离单元的进水口上方设有导流板；所述初步分离单元上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管；所述卵石层和出水单元之间设有长柄滤头。
作为另一种改进，所述出水单元上设有水管和进气管；使过滤分离单元采用气水联合反冲洗，气洗强度采用10-30L/m2s，水冲强度采用5-10L/m2s。
有益效果：本发明提供的地下水除铬装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、适用范围广，可较好地保障地下水中铬的去除效果及整体出水水质，具有较好的推广应用前景。
具体而言，本发明相对于现有技术具有以下突出的优势：
(1)本发明装置去除效果好、能耗低。一方面，本发明通过在还原反应将毒性较强、较难处置的六价铬还原为三价铬(二价铁将六价铬还原成三价铬))，生成氢氧化铬，并在后续过程中利用二价铁氧化生成的三价铁完成混凝反应；且可以根据原水水质的差异调节加药量来确保出水水质；另一方面，本发明通过还原反应单元装置结构的改造(进水位置及流向、还原反应单元底部的倾斜设置、中心横向搅拌桨的设置、圆弧形导流板的设置)最大限度的利用空气冲洗所产生的能量，促使水在还原反应单元内定向循环流动，并实现已有还原、絮凝过程中的同步进行，降低了装置的整体能耗水平。
(2)该装置的初步分离单元根据颗粒粒径所优选的截留孔径范围即可有效保障其对还原反应单元所形成絮体的截留效能，同时可保证其基本的过水能力；分离单元所设置的滤布或滤膜可设置成装卸型以利于及时的更换；通过空气曝气量的调整可达到及时地将粘附于初步过滤单元滤膜上的颗粒冲洗掉并重新回到还原反应单元中，延长其使用时间，同时促使系统内水流的循环流动。
(3)该装置的初步分离单元中创新性地将滤膜倾斜设置，从而即避免了水平设置时水流方向与截留物质滑落方向截然相反，容易出现滤膜堵塞，过膜压力急剧增加的缺陷，又可充分滤膜下部的脉冲曝气装置将截留物质冲洗回主体溶液，还可以对还原反应单元中的水流方向起到引导的作用，从而确保了整个装置的顺利运行。
(4)该装置的锰砂过滤层的设置根据初步过滤单元出水中的颗粒物的性质设置，既可以利用锰砂将残留的污染物有效截留在滤层内；同时，针对滤料层的反冲洗装置的设置巧妙地利用所设置电磁阀的开闭来实现滤层内截留絮体重新回流至还原反应主体单元中，又可利用反冲洗后段较清洁的水、气来实现分离单元中滤膜的冲洗。
(5)该装置创新性的将还原反应、沉淀物析出及絮凝反应集中到一个反应器内，并按照水流流态及反应前后差异在反应器内实现自动反应分区，较好地促进了除铬各反应过程的有效进行，改善了铬的去除效果。
附图说明
图1为本发明新型组合式地下水除铬装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明新型组合式地下水除铬装置做出进一步说明。
新型组合式地下水除铬装置，见图1，包括依次连接的进水单元1、还原反应单元2、过滤分离单元3、出水单元4。
进水单元1与还原反应单元2连接，且沿隔板21上沿设置；进水单元1上设有药剂投加口。
还原反应单元2为长方体或正方体其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；还原反应单元2通过隔板21分割上下两部分，下部为还原反应装置22，上部为絮体形成装置23，隔板21倾斜设置，倾角为30-45°；絮体形成装置23内絮体浓度控制在3-10g/L。还原反应装置22内设有气冲洗装置24，气冲洗装置24表面设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s；还原反应单元2顶部设有出气孔25。
过滤分离单元3包括依次连接的初步分离单元31、锰砂过滤层32和卵石层33，初步分离单元31与还原反应单元2连接，卵石层33和出水单元4连接。初步分离单元31为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100～130°，过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。锰砂过滤层32内填充0.5-1.0mm的锰砂滤料，其厚度为80-120cm；卵石层33的厚度为20-40cm；锰砂过滤层32和卵石层33中，滤速为3-8m/h。初步分离单元31的进水口上方设有导流板35；初步分离单元31上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管34；卵石层33和出水单元4之间设有长柄滤头36。
出水单元4上设有水管41和进气管42；使过滤分离单元3采用气水联合反冲洗，气洗强度采用10-30L/m2s，水冲强度采用5-10L/m2s。
该装置在使用时，主要包括以下步骤：
(1)将硫酸亚铁和待处理水通过进水单元1混合后进入还原反应单元2，在还原反应单元2内絮凝后，经过滤分离单元3分离，具体地，依次经过初步分离单元31过滤、锰砂过滤层32顾虑和卵石层33过滤，再进入出水单元4中流出。
(2)反冲洗时，水管41通入水和进气管42通入空气，采用气水联合反冲洗，气洗强度采用10-30L/m2s，水冲强度采用5-10L/m2s，清水反向经卵石层33、锰砂过滤层32、初步分离单元31后，从反冲洗排水管34排出。
为验证本装置的效能，在实验室进行了配水验证试验。试验期间所配原水的水质情况如表1所示。
表1原水水质参数检测结果
通过采用不同的参数设置，验证水处理效果，该装置运行参数见表2。
表2运行参数
检测处理后水质，结果见3。
表3处理出水水质参数检测结果

Claims (7)

1.一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：包括依次连接的进水单元（1）、还原反应单元（2）、过滤分离单元（3）、出水单元（4）；所述进水单元（1）与还原反应单元（2）下部连接；所述过滤分离单元（3）包括自上而下依次连接的初步分离单元（31）、锰砂过滤层（32）和卵石层（33），初步分离单元（31）与还原反应单元（2）连接，卵石层（33）和出水单元（4）连接；所述初步分离单元（31）为平行设置的2组以上孔径为2-10μm的平面网状截留装置，且每组平面网状截留装置呈倾斜设置，倾斜角为100~130º，平面网状截留装置的过水流速控制在20-600L/m2·min，平面网状截留装置上设有滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述还原反应单元（2）为长方体或正方体，其长宽高比值介于1:1:1—3:1:2之间；还原反应单元（2）通过隔板（21）分割为上下两部分，下部为还原反应装置（22），上部为絮体形成装置（23），絮体形成装置（23）内絮体浓度控制在3-10g/L；絮体形成装置（23）内设有搅拌装置（24）。
3.根据权利要求2所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述还原反应装置（22）内设有气冲洗装置（24），所述气冲洗装置（24）表面设有一组直径1-3mm的小孔，相邻小孔间距2-5mm，通入的空气量为10-50L/m2s。
4.根据权利要求2所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述进水单元（1）与还原反应装置（22）连接，且沿隔板（21）上沿设置；进水单元（1）上设有药剂投加口。
5.根据权利要求1所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述锰砂过滤层（32）内填充粒径为0.5-1.0mm的锰砂滤料，其厚度为80-120cm；所述卵石层（33）的厚度为20-40cm；锰砂过滤层（32）和卵石层（33）中，滤速为3-8m/h。
6.根据权利要求1所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述初步分离单元（31）的进水口上方设有导流板（35）；所述初步分离单元（31）上设有电磁阀控制开闭的反冲洗排水管（34）；所述卵石层（33）和出水单元（4）之间设有长柄滤头（36）。
7.根据权利要求1所述的一种一体化组合式地下水除铬装置，其特征在于：所述出水单元（4）上设有水管（41）和进气管（42）；使过滤分离单元（3）采用气水联合反冲洗，气洗强度采用10-30L/m2s，水冲强度采用5-10 L/m2s。
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