CN106335958A - 一种生物质炭除氟再生一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种生物质炭除氟再生一体化装置，包括不锈钢外筒、不锈钢内筒、超声波振子、聚氨酯泡沫、生物质炭层、填料口、进水管、出水管和废液出口管，不锈钢外筒和不锈钢内筒组成内外夹层结构；超声波振子均布于不锈钢内筒的外侧并通过密闭电缆接线盒与外部的PLC控制面板连接，聚氨酯泡沫填充于不锈钢外筒与不锈钢内筒的夹层中；不锈钢内筒内设有生物质炭层，不锈钢内筒设有填料口、进水管、出水管和废液出口管并分别设有阀门，进水管位于不锈钢内筒底部并设有进水布水管和筛板进行均匀布水。本发明的优点：该装置结构简单易行、操作简单、除氟效率高且成本低，利用超声再生减少碳损、减少能耗、无二次污染，利于除氟装置整体结构减小化和推广应用。

Description

一种生物质炭除氟再生一体化装置

技术领域

本发明属于饮用水处理设备，具体涉及一种生物质炭除氟再生一体化装置。

背景技术

在我国，地下水含氟量超标一直困扰着许多经济欠发达地区的人民，我国饮用水大部分来源于地下水，我国是世界地方性氟病主要高发区之一，地下水中氟的去除亟待解决。氟是人体一种必要微量元素，其对骨骼与牙齿的坚韧起到了重要作用。世界健康组织把饮用水中氟化物质量浓度0.5-1.5mg/L作为对人体有益的最佳浓度范围，我国规定饮用水的含氟量1.0mg/L。长期饮用超量含氟水会引起氟斑牙、氟骨病甚至氟中毒。

目前，主要的除氟方法有沉淀法、吸附法和膜分离法。近年来国内外水体除氟技术的研究进展表明，由于沉淀法产生大量的污泥和二次污染等缺点、膜分离法运营成本高和处理水量低，使吸附法成为除氟常用的方法。对于受污染的水体，吸附法在处理效率、工艺操作、运行成本方面都具有较大优势。生物质炭作为一种具有孔隙结构、巨大的比表面积的吸附材料，可以作为吸附法中的吸附剂来使用。在含氟水通过生物质炭料的过程中将氟离子进行吸附使其和水产生分离达到净化饮用水的目的，使饮用水中的氟离子浓度降到正常值。采用生物质炭作为吸附剂利于我国的废物回收利用，同时提供了绿色环保、来源广泛、成本低廉其性能较强的吸附剂。

长期以来,活性炭的再生方法比较常用的方法是高温热再生法。相比较各式再生方法可以发现，高温热再生法的优势是再生效率高、再生时间短、对吸附质基本没有选择性。但也要意识到高温热再生过程中会发生较大的炭损失,一般在5-10％。除此之外,热再生法使用的设备较为复杂,设备运行费用较高,小型化困难。超声波再生工艺最大程度上减少了炭损，再生后,可以最大程度上保证活性炭的物理结构，并降低了功率节约了能源，整体结构减小化,操作简单。目前，常用的吸附剂有骨炭、沸石、活性炭、活性氧化铝、稀土金属氧化物、矿物土等。生物质炭作为一种新型吸附剂，具有绿色环保、除氟效率高、无二次污染等优点，现有鲜有人将其作为吸附材料，用于农用除氟。尤其是将生物质炭与超声波再生结合为一体化装置。至今，此种方法未见有报道。所以生物质炭除氟再生一体化装置，补充了现在除氟工艺的一项技术领域。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种生物质炭除氟再生一体化装置，该装置设计合理、结构简单易行、操作步骤简单、除氟效率高且成本低，利用超声再生，减少碳损、减少能耗、工作效率高、无二次污染和利于除氟装置整体结构减小化，适合在我国农村高氟地区推广应用；本发明将新型的除氟材料生物质炭和超声波再生技术设置在同一设备中，是除氟与除氟吸附剂再生设计中，一项创新性发明，具有较大的实用意义和指导作用。

本发明的技术方案：

一种生物质炭除氟再生一体化装置，包括不锈钢外筒、不锈钢内筒、超声波振子、聚氨酯泡沫、生物质炭层、填料口、进水管、出水管和废液出口管，不锈钢外筒和不锈钢内筒组成内外夹层结构，不锈钢外筒底部设有不锈钢支架；超声波振子均布于不锈钢内筒的外侧并通过密闭电缆接线盒与外部的PLC控制面板连接，聚氨酯泡沫作为吸声材料填充于不锈钢外筒与不锈钢内筒的夹层中；不锈钢内筒内设有生物质炭层，不锈钢内筒设有填料口、进水管、出水管和废液出口管并分别设有阀门，生物质炭从位于顶部的填料口加入，进水管位于不锈钢内筒底部并设有进水布水管和筛板进行均匀布水，出水管和废液出口管分别位于不锈钢内筒的顶部。

本发明的工作流程：

含氟水通过布水器和筛板进入到生物质炭层，生物质炭层对氟离子产生吸附作用，使得水中的氟离子浓度降到正常值以下，净水从出水口排出。

生物质炭层在工作过一段时间之后，达到饱和，关闭出水口，打开超声波再生装置，利用超声波振子产生的超声波的空化作用，对生物质炭进行再生，使得氟离子和其他在生物质炭表面的杂质和离子，脱落进入到废液当中，再生完成后关闭超声波振子，打开进水口和废液口，利用进水将生物质炭进行冲洗，并将废液冲出，废液排出之后，再生结束，进入下一个工作周期。

当生物质炭层因消耗高度下降，无法满足除氟的需求，这时需要通过填料，向不锈钢内筒内加入生物质炭，以保证设备的正常运行。

本发明的有益效果是：该装置设计合理、结构简单易行、操作步骤简单、除氟效率高且成本低，利用超声再生，减少碳损、减少能耗、工作效率高、无二次污染，利于除氟装置整体结构减小化和推广应用。

附图说明

图1是本发明具体方式结构示意图。

图中：1为不锈钢外筒，2为不锈钢内筒，3为超声波振子，4为聚氨酯泡沫，5为生物质炭层，6为填料口，7为进水管，8为出水管，9为废液出水口，10为不锈钢支架，11为进水布水管，12为筛板。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明专利。

实施例：

一种生物质炭除氟再生一体化装置，包括不锈钢外筒1、不锈钢内筒2、超声波振子3、聚氨酯泡沫4、生物质炭层5、填料口6、进水管7、出水管8和废液出口管9，不锈钢外筒1和不锈钢内筒2组成内外夹层结构，不锈钢外筒1底部设有不锈钢支架10；超声波振子3均布于不锈钢内筒2的外侧并通过密闭电缆接线盒与外部的PLC控制面板连接，聚氨酯泡沫4作为吸声材料填充于不锈钢外筒1与不锈钢内筒2的夹层中；不锈钢内筒2内设有生物质炭层5，不锈钢内筒2设有填料口6、进水管7、出水管8和废液出口管9并分别设有阀门，生物质炭从位于顶部的填料口6加入，进水管7位于不锈钢内筒2底部并设有进水布水管11和筛板12进行均匀布水，出水管8和废液出口管9分别位于不锈钢内筒2的顶部。

具体实施过程：

取高氟地区农村饮用水，以户为单位，平均每户为三人，每人的人均生活饮水大约为3L/d，除氟装置每天的产水量约为9L/d。家用型除氟装置工作时间为24小时，平均产水量0.375L/h。高氟水经过SSHG型自动排污过滤器和5μm PP滤芯过滤颗粒杂质，去除大颗粒物质，防止内部出现堵塞，使净水器的寿命延长。

经过滤后的出水通过除氟再生一体化装置的进水管，进入到Φ9.525mm一管一孔的PE布水管。再通过孔径为0.2mm的两个不锈钢圆形片φ12.7mm筛板。然后进入到利用花生壳制备、高为100mm、吸附交换量1.2mg/g和生物质炭颗粒粒径为0.2-2.5mm的生物质炭层，滤速为0.1m/h，生物质炭层对氟离子接触，产生吸附作用，吸附时间为60min，使得水中的氟离子浓度降到1.0mg/L，净水从Φ12.7mmPE出水口(8)排出,出水经采用间接照射法的紫外线杀菌装置，杀菌30min后可作为饮用水。

生物质炭层在工作过一段时间(饱和时间2667h)之后，达到饱和，关闭Φ12.7mmPE出水口，打开150W 40KHZ 6个超声波振子，利用超声波振子产生的超声波的空化作用，对生物质炭进行再生，使得氟离子和其他在生物质炭表面的杂质和离子脱落进入到废液当中，再生5min后关闭超声波振子，打开Φ12.7mmPE进水口和Φ12.7mmPE废液口，利用进水将生物质炭进行冲洗，并将废液冲出，废液排出之后，再生结束，进入下一个工作周期。

除氟柱内生物质炭层的高度下降，无法满足除氟的需求时，需要通过Φ20mm填料口，向除氟柱内加入生物质炭，以保证设备的正常运行。

经实践证明，本发明专利对高氟水去除率高达95％以上，经吸附后氟离子浓度在1.0mg/L以下，出水氟离子浓度符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)。因此，设备运行费用低，操作简单，工作效率高，原水在装置中水力停留时间短且出水效率高，除氟效果稳定，除氟成本低，工作周期长，再生效率高,再生时间短，碳损少，能耗少，无二次污染。

Claims (1)

1.一种生物质炭除氟再生一体化装置，其特征在于：包括不锈钢外筒、不锈钢内筒、超声波振子、聚氨酯泡沫、生物质炭层、填料口、进水管、出水管和废液出口管，不锈钢外筒和不锈钢内筒组成内外夹层结构，不锈钢外筒底部设有不锈钢支架；超声波振子均布于不锈钢内筒的外侧并通过密闭电缆接线盒与外部的PLC控制面板连接，聚氨酯泡沫作为吸声材料填充于不锈钢外筒与不锈钢内筒的夹层中；不锈钢内筒内设有生物质炭层，不锈钢内筒设有填料口、进水管、出水管和废液出口管并分别设有阀门，生物质炭从位于顶部的填料口加入，进水管位于不锈钢内筒底部并设有进水布水管和筛板进行均匀布水，出水管和废液出口管分别位于不锈钢内筒的顶部。