CN204607761U - 含铁锰地下水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含铁锰地下水处理系统，包括带有进水口和出水口的蓄水容器，蓄水容器的进水口接有含铁锰地下水源，蓄水容器出水口连有沉淀池，蓄水容器中设有布气装置，布气装置与压缩空气和/或氯气源相连，沉淀池连有过滤装置，过滤装置连有消毒装置，所述过滤装置中设有过滤膜组件，过滤膜组件由烧结无机多孔材料构成。布气装置布气均匀，不易堵塞，使得氧在含铁锰地下水中溶解度大大提高，过滤装置中的过滤膜组件过滤精度高，同样不易堵塞，与现有的含铁锰地下水处理系统相比省去了复杂的处理工序，和大量的处理设备，由此大大降低了含铁锰地下水的处理成本。

Description

含铁锰地下水处理系统

技术领域

本实用新型一种涉及地下水的处理系统，具体涉及一种含铁锰地下水处理系统。

背景技术

含铁锰的地下水在底层中经过长期渗透过滤，几乎不含悬浮物，也不含溶解氧，一般水质清澈透明，当含铁地下水被泵出面之后，空气中的氧溶解在水中之后，水中的少部分二价铁转变为三价铁，最后形成不溶于水的氢氧化铁析出，使得泵出水面的地下水呈淡黄色。水中含有大量的铁锰会给生活饮用以及工业用水造成较大危害，有其是在雨季时，地下水上浮造成水体水质不稳定，含铁锰量急剧增多，水中的铁含量超过0.3mg/L时水会变得浑浊，超过1mg/L时会有铁腥味。在日常供水过程中，含铁锰量较高的水在输送过程析出的氢氧化铁和二氧化锰固体容易造成输送管道堵塞，导致无法正常供水。在工业用水中，锅炉以及压力容器等设备以铁量较高的水作为介质时，常会造成软化设备中的离子交换设备中毒，承压设备结褐色坚硬的铁垢，致使其发生变形，甚至会引起爆管事故。为了解决地下泵出水中含铁锰量较高的问题，目前主要采用曝气、沉淀、过滤、消毒等一系列操作，其中在曝气过程中二价铁和二价锰被氧化成沉淀状的氢氧化铁和二氧化锰，在曝气过程中这些沉淀容易堵塞布气装置，一方面需要频繁更换曝气头，另一方面会导致曝气不充分，水中仍含有大量的二价铁和二价锰；现有的含铁锰地下水净化精度不高，净化过程复杂，使用的净化设备种类多，相应需要修建规模较大的厂房，使得含铁锰地下水处理成本增加。

实用新型内容

本实用新型提供了一种能够较好地净化含铁锰地下水的含铁锰地下水处理系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案实现：

本实用新型含铁锰地下水处理系统包括带有进水口和出水口的蓄水容器，所述蓄水容器的进水口接有含铁锰地下水源，所述蓄水容器出水口连有沉淀池，所述蓄水容器中设有布气装置，所述布气装置与压缩空气和/或氯气源相连，所述沉淀池连有过滤装置，所述过滤装置连有消毒装置，所述过滤装置中设有过滤膜组件，所述过滤膜组件由烧结无机多孔材料构成。含有铁锰的地下水泵入至蓄水容器中，通过布气装置向蓄水容器中通入压缩空气和/或氯气，地下水中的二价铁和二价锰在压缩空气和/或氯气的氧化作用至下转化为沉淀状态的氢氧化铁和二氧化锰，由此便于后续过滤操作；大部分的固体物质以沉淀的形式沉降至沉淀池底部，少部分以悬浮颗粒的形式留在水中，沉淀池上层液体进入过滤装置，过滤装置中的过滤膜组件由烧结无机多孔柔性膜构成，烧结无机多孔材料过滤精度高，孔径分布均匀，不易堵塞，由此在沉淀池中未沉降的氢氧化铁和二氧化锰被拦截，另外水中的无机离子、胶体物质、有机物和藻类等均得到有效过滤，从过滤装置中出来的已过滤水水质透明无杂质，最后经过消毒装置进行消毒处理。所述过滤装置的过滤精度为输出的铁含量＜0.3mg/L、锰含量＜0.1mg/L、浊度＜0.1NTU的净水，在该过滤精度下输出的净水能够达到国家要求自来水中铁含量、锰含量以及浊度要求。

进一步地，所述布气装置为一端开口一端封闭的腔体，所述布气装置由烧结无机多孔材料构成，所述布气装置的开口端与所述压缩空气和/或氯气源相连，所述布气装置在蓄水容器的待处理含铁锰地下水中至少浸没封闭端，优选地，所述布气装置由若干个一端开口一端封闭的布气管并联而成，所述布气管的开口端相互连通且与所述压缩空气和/或氯气源相连。一方面，腔体状的布气装置大大提高了布气量，烧结无机多孔材料孔径分布均匀，不容易阻塞，利于压缩空气在曝气池中的均匀分布，大幅度提高了转移氧效率，使得水中的铁和锰充分转化成沉淀，利于后续固液分离除去水中的铁锰；另一方面采用上述烧结无机多孔材料构成的布气装置过滤精度高，可以过滤掉压缩空气带入的固体杂质。若干个开口端相连通的布气管大大增加了布气装置的布气面积，由此进一步提高了氧在含铁锰地下水中的溶解度，从而使得待处理水中的铁锰较为彻底地转化为沉淀形式。

进一步地，所述布气装置的开口端连有鼓风机，所述鼓风机接有压缩空气和/或氯气源，所述鼓风机与控制器相连。在曝气之前预先在控制器中设定好压缩空气的进气量，所述进气量参数根据待处理水中铁锰含量确定，在运行过程中，控制器控制鼓风机的开、停以及鼓风机风叶的开度，由此实现对进入蓄水容器中的压缩气体和/氯气进气量的控制。

进一步地，所述布气装置由烧结无机多孔金属或多孔陶瓷材料构成，所述布气装置的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％。在曝气过程中，布气装置需要承受来自压缩空气和/或氯气的压力，因此所述布气装置对使用强度要求比较高，所以其厚度较过滤膜组件厚，再者，要求其布气效率高且布气均匀，因此其孔隙率较过滤膜组件高，且不容易发生堵塞现象，布气装置在上述参数条件下构成能够达到相应的强度和布气效率的要求。

进一步地，所述过滤装置为错流过滤装置，所述过滤膜组件为错流过滤装置中的错流式滤芯。现有的错流过滤装置的结构主要包括设有原液入口、净液出口以及浓缩液出口的容器，该容器内设有筒状过滤滤芯，容器内部位于筒状滤芯外侧的空间成为容纳过滤之后液体的净液腔，筒状滤芯的内侧的空间为原液的流动通道，所述原液入口与流动通道相通，所述净液出口与净液腔相通，所述浓缩液出口与回流管相通，本实用新型中从曝气池中出来的水进入到错流过滤装置中，水在错流过滤装置的滤芯表面流动并靠压差渗透至净液腔中形成净液，由于上述过滤膜组件采用烧结无机多孔材料构成，水中未在沉淀池中完全沉降的氢氧化铁和二氧化锰、细菌以及粒径微小的杂质均能被过滤掉，在省去现有技术中一系列复杂水处理基础之上其过滤精度大大提高，经错流式滤芯过滤之后的已过滤水从净液出口排出并进入消毒装置作最后的消毒处理，含有过滤掉的沉淀以及杂质的浓缩液循环回流至沉淀池中再次沉降过滤，由此提高了水的净化效率。

进一步地，所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。所述过滤膜组件对过滤精度要求高，因此其平均孔径较布气装置小。在上述条件下，所述过滤膜组件的过滤精度最高，不容易发生堵塞现象。

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为含铁锰地下水处理系统的示意图。

图2为蓄水容器及其中布气装置的结构示意图。

100-蓄水容器，101-进水口，102-出水口，110-布气装置，111-布气管，200-沉淀池，300-过滤装置，400-消毒装置。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型含铁锰地下水处理系统包括蓄水容器100，所述蓄水容器100为上部开口且带有进水口101和出水口102的长方体状容器，所述蓄水容器100的进水口101连有含铁锰地下水源，所述蓄水容器100的出水口102与沉淀池200连通，蓄水容器100处设有布气装置110，所述沉淀池200连有过滤装置300，该过滤装置300为错流过滤装置，所述过滤装置300连有消毒装置100，所述过滤装置300中设有过滤膜组件，所述过滤膜组件由烧结无机多孔柔性膜构成。如图2所示布气装置110为三个布气管111并联而成的多管状膜组件，所述布气管111呈一端开口一端封闭状，三个布气管111开口端相连通，所述三个布气管111的主体均浸没于蓄水容器100中。所述布气装置110的开口端与蓄水容器100的上部开口连通且外接有鼓风机，所述鼓风机接有压缩空气源，在鼓风机的作用下压缩空气经过布气装置110被鼓入蓄水容器100中进行曝气，本实施例中优选将鼓风机与PLC相连，所述PLC控制鼓风机开启、关闭以及鼓风量，通过布气装置110向蓄水容器100中通入压缩空气，地下水中的二价铁和二价锰在压缩空气氧化作用下转化为沉淀状态的氢氧化铁和二氧化锰，由此便于后续固液分离操作，布气装置110采用烧结无机多孔金属陶瓷材料构成，其布气均匀，使得布气装置110的布气效率大大提高，从而使得压缩空气中的氧在含铁锰地下水中的溶解度大大提高，此实现了对含铁锰地下水进行曝气操作；经过上述曝气操作之后，大部分的固体物质以沉淀的形式沉降至沉淀池200底部，少部分以悬浮颗粒的形式留在水中，沉淀池200上层液体进入过滤装置300，过滤装置中的过滤膜组件为烧结无机多孔柔性膜构成的筒式错流过滤滤芯，烧结无机多孔柔性膜过滤精度高，孔径分布均匀，不易堵塞，由此在沉淀池中未沉降的氢氧化铁和二氧化锰被拦截，另外水中的无机离子、胶体物质、有机物和藻类等均得到有效过滤，由于过滤装置300为错流过滤装置，所述错流过滤装置中的筒状错流式滤芯，水在错流过滤装置的滤芯表面流动并靠压差渗透至净液腔中形成净液，由于上述错流式滤芯采用烧结无机多孔材料柔性膜构成，水中未在沉淀池中完全沉降的氢氧化铁和二氧化锰、细菌以及粒径微小的杂质均能被过滤掉，与现有技术相比过滤精度大大提高，经错流式滤芯过滤之后的已过滤水从净液出口排出并进入消毒装置作最后的消毒处理，含有过滤掉的沉淀以及杂质的浓缩液循环回流至沉淀池中再次沉降过滤，由此提高了水的净化效率。从过滤装置中出来的已过滤水水质透明无杂质。

本实施例中所述布气装置由烧结无机多孔陶瓷材料构成，所述布气装置的厚度为2mm，平均孔径为50μm，孔隙率为80％。所述过滤膜组件采用本发明人申请号为2015101531163的烧结无机多孔材料柔性膜构成，此种材料由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为300μm，平均孔径0.6μm，孔隙率为60％。

将开采的铁锰含量较高的地下水经进水口泵入蓄水容器中，此时蓄水容器的出水口关闭，预先在PLC中设置需要通入压缩空气的进气量，通过PLC控制鼓风机运作来达到上述控制目的，压缩空气通过布气装置均匀地进入蓄水容器，压缩空气中的氧充分溶解在蓄水容器中的含铁锰地下水中，含铁锰地下水在蓄水容器中进行反复曝气，溶解在水中的氧将二价铁和二价锰氧化为沉淀形式的氢氧化铁和二氧化锰，由于布气装置采用烧结无机多孔陶瓷材料构成，其抗压性好，在压缩气体的反复进入的情况下不会发生形变，再者其气孔分布均匀，使得布气装置布气均匀，过滤精度高，不会发生堵塞。曝气完毕之后，打开出水口，经过鼓风曝气之后的水进入到沉淀池中，在沉淀池中静置一段时间后，水中大部分以沉淀形式存在的氢氧化铁和二氧化锰均沉降至沉淀池底部，少部分的沉淀随着水进入到错流过滤装置中。错流过滤装置中由烧结无机多孔柔性膜构成的筒状滤芯能够过滤掉上述少部分的沉淀，另外还能过滤掉无机离子、胶体物质、有机物和藻类等杂质，过滤后所得的液体进入到消毒装置中，含有杂质的浓缩液回流至沉淀池中继续沉降，最终从消毒装置中输出的铁含量为0.1mg/L、锰含量为0.03mg/L、浊度为0.01NTU的净水，达到国家要求自来水中铁含量、锰含量以及浊度要求。

Claims (8)

1.含铁锰地下水处理系统，其特征在于：包括带有进水口(101)和出水口(102)的蓄水容器(100)，所述蓄水容器(100)的进水口(101)接有含铁锰地下水源，所述蓄水容器(100)的出水口(102)连有沉淀池(200)，所述蓄水容器(100)中设有布气装置(110)，所述布气装置(110)与压缩空气和/或氯气源相连，所述沉淀池(200)连有过滤装置(300)，所述过滤装置(300)连有消毒装置(400)，所述过滤装置(300)中设有过滤膜组件，所述过滤膜组件由烧结无机多孔材料构成。

2.如权利要求1所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(300)的过滤精度为输出水的铁含量＜0.3mg/L、锰含量＜0.1mg/L、浊度＜0.1NTU。

3.如权利要求1所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述布气装置(110)为一端开口一端封闭的腔体，所述布气装置(110)由烧结无机多孔材料构成，所述布气装置(110)的开口端与所述压缩空气和/或氯气源相连，所述布气装置(110)在蓄水容器(100)的待处理含铁锰地下水中至少浸没封闭端。

4.如权利要求3所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述布气装置(110)由若干个一端开口一端封闭的布气管(111)并联而成，所述布气管(111)的开口端相互连通且与所述压缩空气和/或氯气源相连。

5.如权利要求3所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述布气装置(110)的开口端连有鼓风机，所述鼓风机接有压缩空气和/或氯气源，所述鼓风机与控制器相连。

6.如权利要求3所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述布气装置(110)由烧结无机多孔金属或多孔陶瓷材料构成，所述布气装置(100)的厚度为1.5～3mm，平均孔径为2～100μm，孔隙率为30％～80％。

7.如权利要求1所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述过滤装置(300)为错流过滤装置，所述过滤膜组件为错流式滤芯。

8.如权利要求1所述的含铁锰地下水处理系统，其特征在于：所述过滤膜组件由固溶体合金、面心立方结构的金属单质或体心立方结构的金属单质为基体相的金属多孔材料所构成，所述过滤膜组件的厚度为200～1500μm，平均孔径0.5～50μm，孔隙率为40％～70％。