CN2234432Y

CN2234432Y - 地下水除铁除锰净水设备

Info

Publication number: CN2234432Y
Application number: CN 95241844
Authority: CN
Inventors: 杨泽钧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2005-07-07

Abstract

本实用新型是一种用于去除地下水中铁、锰成分的净水设备，由箱体、滤床、进出水管道构成，特征为采用射流器为原水入口，反应管内设置内螺带，在水位水箱上设置散凝水箱，布水管采用斜管并在凝聚箱内设置瓷环，采用气水分离器作进水的气水分离，采用抽真空漏斗、抽真空三通管、缩嘴等结构实现自控反冲洗，滤床采用由天然过滤材料或人工过滤材料组成的复合滤料，突出了溶氧、反应、曝气、液面控制下的凝聚机理，有效地提高了设备的除铁除锰能力。

Description

地下水除铁除锰净水设备

本实用新型涉及一种水处理装置，特别是一种用于去除地下水中铁、锰成份的净水设备。

我国大多数地区的人民生活与工农业生产用水是靠采取地下水维持，由于地球地质分布规律，使华北、华中、西南、东北等大部份地区的地下水含有大量的铁、锰元素，铁、锰是人体生命必须的微量元素，但当水中铁的含量大于0.3mg/L，锰的含量大于0.1mg/L时，其水质对人体及工农业生产都会产生严重的危害，长期饮用高铁锰的地下水可透发人体的各种病变，危及健康与生命。工业生产中，如造纸、酿造、食品加工、纺织、漂染、丝绸、塑料、制革、胶片、电镀、锅炉等行业，若使用高铁锰的地下水，会导致严重的质量事故，危及生产的正常运行。

现有除铁除锰设备主要采用的是一元化钢结构压力过滤和重力式无阀滤池两种形式，这两类除铁除锰设备，将一般水过滤设备使用的石英砂或其它过滤材料更换为天然锰砂，用于去除铁、锰。由于这种借用国内已定型设备用于地下水除铁除锰的方法简单，未能从地下水去除铁锰的特殊工艺、技术角度研究，改善借用设备的原型结构，因而这两类设备至今为止，在运用上还存在着许多难以克服的技术缺陷：一是无阀滤池设备没有向水体中溶氧的结构，仅经过简单的管道输送，曝气后，水体中部份氧化的二价铁转变为三价铁的过程中，尚未有充分的凝聚过程就快速进入滤床，使铁质在滤床的中、下段被吸附，形成铁质床，由于铁比锰更具有吸附氧化的竞争能力，因而一旦设备处于这种情况时就根本不能除锰；二是管道溶氧必须经过一定的反应时间，这点在现有技术设备中没有考虑到，因而使水中的氧份不足，无法使滤床完成接触氧化去除铁锰的过程，或水合铁离子与水合锰离子的缩合过程，以致去除铁锰的活性滤膜无法形成；三是重力式无阀滤池设备(S775)要求进水的液封管必须要有足够的低于地面的标高，以防止气体逃逸，否则设备在大多数情况下将处于″夹气″运行状态，使设备无法正常工作。

本实用新型的目的是在现有技术的基础上，为解决从地下水中去除铁、锰成份的设备技术问题，开发研制一种新型的地下水除铁除锰净水设备。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种地下水除铁除锰净水设备，由箱体、滤床、进出水管道构成，箱体上部是水位水箱，下部是滤床，水位水箱内设有集水斗，滤床内设滤料、卵石、滤网层，各部件间通过管路连通，并设有压差破坏斗，排水井等辅助装置，其特征在于：

a.采用射流器作为原水入口，在水位水箱上面设置有散凝水箱，散凝水箱由散发箱和凝聚箱构成，之间被隔板分隔，隔板下方具有流通孔道，布水管为斜管，其斜口从散发箱一侧穿过隔板至凝聚箱内，凝聚箱内设有瓷环；

b.布水管下方连接泄气进水管和气水分离器，气水分离器由分离管壳、集气罩构成，集气罩的锥形顶部连接排气管并引伸至散凝水箱的液面内，气水分离器通过液封管、连通管与压差控制管相连；

c.压差控制管连接反冲洗弯管，在弯管部份设有抽真空漏斗，漏斗下方连接抽真空三通管，反冲洗弯管一端通过缩嘴与反冲洗排污管相连；

d.反应管内设置有内螺带；

本实用新型还可通过以下技术特征来描述：

反冲洗排污管的下方连接有反冲洗强度调节管，调节管下方连接落水管，落水管下口部份设有节流板。

滤床内的滤料是由至少一种以上天然过滤材料或人工过滤材料组成的复合滤料。

所述的天然过滤材料为天然石英砂，天然锰砂，磁铁矿砂，无烟煤砂。

所述的人工过滤材料为自然氧化锈砂，氧化锈砂，锰质锈砂。

按照本实用新型提出的地下水除铁除锰净水设备，是结合了地下水除铁除锰的工艺技术特点而设计完成的，与现有技术相比，它所具有的优点是：1.它突出了溶氧、反应、曝气、液面控制下的凝聚机理，强调除铁除锰的功能与分段布置工艺的观点，以滤床上部截除的除铁工艺为首要技术手段，将滤床的功能主要发挥在去除锰，从而有效地保证了设备的除锰能力，这与简单将重力式无阀滤池设备用于地下水除铁除锰，有着本质的区别。2.采用的过滤介质材料强调了天然锰砂的主要成份，所提出的人造锰砂组份配伍滤床，使滤床具有极短的活性周期，提供了整套的滤床装填的人工熟化技术与必要的人工修复技术。3.针对现有重力式无阀滤池的缺陷作出了改进，完成了气体在设备内的畅通路道的设计。

图1是本实用新型实施例的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的I-I剖面视图。

下面依照附图实施例对本实用新型作详细的说明：

从图中可见，本实用新型由箱体16、滤床12及进、出水管道构成，箱体16的上部是水位水箱20，下部是滤床12，水位水箱内设有集水斗28，滤床内设滤料、卵石、滤网层，各部件间通过管路连通，其主要结构特征是采用射流器38作为原水入口，在水位水箱20上面设置有散凝水箱40，散凝水箱由散发箱24和凝聚箱22构成，之间被隔板25分隔，隔板下方具有流通孔道，布水管23为斜管，其斜口从散发箱一侧穿过隔板中部孔至凝聚箱内，凝聚箱内设有瓷环70。

布水管23下方连接泄气进水管21和气水分离器66，气水分离器由分离管壳65、集气罩64构成，集气罩的锥形顶部连接排气管41并引伸至散凝水箱40的液面内，气水分离器66通过液封管2、连通管63与压差控制管42相连通。压差控制管42连接反冲洗弯管46，在弯管部份设有抽真空漏斗44，漏斗下方连接抽真空三通管49，反冲洗弯管出水端通过缩嘴48与反冲洗排污管50相连。

反应管32内设置有内螺带31。

反冲洗排污管50的下方连接有一段反冲洗强度调节管55，调节管下方连接落水管62，落水管下口部份设有节流板58。

图中符号A表示进水孔，B表示进气孔，C表示出水孔。

下面再结合设备运行状态进行说明：

一、原水的净化。含铁、锰成份的地下水从射流器38的A孔进入，由于输送的泵压到A口端，压力较高(＞6m水柱)，在射流作用下，形成抽吸空气的负压，空气从B孔进入，在射流器内的混合管内，压力水流将空气打碎使之形成气—水乳浊液，射流器根据需要选用现有的定型产品，将其用作本设备的原水入口，结构上不作大的改变，而产生将气—水充分混合的好效果。

被混合后的气—水液体进入反应管32内，经管内设置的内螺带31促使空气氧份溶入水体，加强水中Fe⁺⁺被氧化速度，水流在反应管32内经历的反应时间一般可在10-20秒范围考虑，反应后的水体经原水管27进入散发箱24内，溶入在水中的空气与水中分解出来的富碳气体形成气泡散发出水面排除，散发箱的作用主要是曝气，随着CO₂气体与未溶解的O₂、N₂等空气成份的排走，水中的PH值发生变化，此阶段又称为PH值调定，调定后的水体，其PH升高值一般在0.1-0.8之间，PH值的变化控制是通过调整射流器上B孔的空气进入量来达到。调定PH值后的水体从隔板25下方的通道进入凝聚箱22内，凝聚箱内设有瓷环70，以整流促进凝聚，由于布水管23为斜口，其作用使散凝水箱40内始终保持一定的液位，并储存了一定量的周转水量，水在散凝水箱内有一定的滞留时间。为防止进水量的变化，在散凝水箱40内还设置了泄洪口26，过量的水流通过泄洪口从泄洪管39排走，泄洪管安装在设备上依靠固定支架67固定。

水在散凝水箱中经过一定时间，被氧化的Fe已形成凝聚的晶核后，通过斜口布水管23分配进入泄气进水管21，水流直入气水分离器66内，由于气水分离器内设置了不同断面积的水流通道以及由分离管壳65和集气罩64构成的气体富集腔，水流流经分离器66时，水中的气体从水中分离，沿排气管41排走，排气管的排气末端伸入至散凝水箱40的液面内。进一步分离后的水流经液封管2竖直向上进入到连通管63内，折流流入进水管18、进水弯头17，进入滤床净化，进水管18与水平有一设计夹角θ，θ角控制在2.15°-15°区间。为防止滤床被直冲水流冲击，在进水弯头17下部设置了布水板13，布水板上均布孔眼，与进水弯头17连接的是滤床上部的锥板15，水流从滤床12上部向下流入，铁质被截留过滤在滤层上部形成的截留带上，并控制其在滤床上表面深度为100mm处水中残留Fe⁺⁺离子浓度＜0.15mg/L，从而保证下部滤床的除锰能力，残留Fe⁺⁺离子浓度根据水检阀门69抽样分析控制。水流经过滤床12后穿越床体承托层的卵石7、丝绢6、筛板5进入集水渠3通过旁通井30或集水井33上流到水位水箱20储存，当水位水箱的液位上升到集水斗28限制高度时，溢流出净化水，净化水从出水管29的C口输出。集水斗28限制的液位高度是为保证滤床反冲洗时具有足够的水量与水头动能。图中14为入孔。

在筛板5上敷设丝绢6，采用木条10将其包边，压入由上靠板11与筛板5形成的槽内，用铁钉固定。为保证配水均匀，在本实用新型确定的技术方案中，采用滤帽8作配水结构，滤帽按25-85支/m²布置在筛板上。

二、滤床反冲洗与自控。含铁、锰地下水在滤床12内净化到相应时间后，在连通管63与压差控制管42内存在一反应滤床过滤压力损失的水位，滤床截污量多，工作时间愈长，反应滤床需要的压力愈大，其水位沿压差控制管42上升，当压差水位升到反冲洗弯管46的抽真空漏斗44时，水流进漏斗沿抽真空三通管向下流走，经存水槽59排走，与此同时，将反冲洗弯管46内以及附属管道内的空气抽走，从而形成内部真空，压差控制管的水位受真空作用翻越过反冲洗弯管46，溢跌入反冲洗排污管50内，随着真空度的进一步提高，溢跌水流很快增大，形成虹吸形式，水位水箱20内的水沿旁通井30、集水井33、集水渠3、配水结构的筛板5、承托层卵石7、滤床12、进水弯头17、进水管18、连通管63、压差控制管42、反冲洗排污管50、排水井1内的存水槽59溢流排走，从而形成自发地对滤床反冲洗，且将滤床截除的铁锰泥份带走。当水位水箱的液位从标高D下降到标高E时，压差破坏斗53内的水被逐渐抽干，空气从压差破坏管43抽入，进入反冲洗弯管46内，破坏了虹吸现象，反冲洗自动停止，设备又恢复过滤水运行。

由于反冲洗时泄气进水管21内有一因反冲洗负压作用所致的动水位H，其标高实际低于滤池高度，水流从斜口布水管23口端进入，跌落至H标高处时形成跌瀑气泡，大量的气体逃逸过分离器66进入液封管2，随水流经连通管63、压差控制管42到达反冲洗弯管46顶部存集，有形成气室、气包的可能性，破坏设备的正常运行，为将反冲洗弯管顶部的气体排走，采用了缩嘴48过渡，以提高反冲洗排污管50内的液体流速，并设置了反冲洗夹气排泄管47，以便将弯管46顶部的集存气体排走。压差控制管42有一安装设计夹角α，α在25°-50°区间选取。

为调整反冲洗的强度，本设计采用以滤床面积每秒反冲水量为10-20升/平方米计算，设备设置了手动调整手柄56，调整手柄通过连杆57转动节流板58的角度，阻碍水流的运行速度，改变水流流量，从而达到调整反冲洗强度的目的。当反冲洗强度调整手柄失效时，可增加或减少调节管55，同时增高或降低排水井1的高度，改变反冲洗时虹吸动力水头与液面标高G的位置，使反冲洗强度确实可调。为设备安装调谐与故障处理，本设计还设置有手控反冲洗操作阀门54，阀门的一端通过控制管45与抽真空三通管相连，另一端外接压力水源，开启阀门，压力水从抽真空三通管49处射入，形成抽真空，最后形成虹吸反冲洗状态。

图中支撑块51是为便于安装反应管32而设置，固定架52是为安装固定反冲洗排污管50及其它而设。为便于设备的维修与清理，设置了操作台36与内外扶梯37，操作台由圆钢34在角铁支架上排列焊接而成。排污阀门61、排污管60、撑板4、筛板支撑9是为布置筛板并使水流畅通而设，防尘盖19是为防止净化水被二次污染设置的配套设施，支架68是为安装时考虑其安全性与结构需要而设，

三、滤料。本实用新型确定的滤料是由至少一种以上的天然过滤材料或人工过滤材料组成的复合滤料。

天然过滤材料为：

①.天然石英砂。以SiO₂为主要成份，粒径为0.6-2.6mm的河砂或海砂；

②.天然锰砂。以Mn₃O₄为主要成份，包含少量的其他价态的锰氧化物：MnO₂、MnOOH、mMnO、MnO₂·nH₂O，以Mn与O的比值X＝1.33-1.42范围，主要来源硬、黑、软水锰矿的筛分物，粒径为0.6-3mm的豆砂状；

③.磁铁矿砂。以Fe₂O₃为主要成份的破碎筛分物，粒径为0.25-3.5mm，主要来源铁矿床；

④.无烟煤砂。以碳为主要成份的无烟煤筛分物，粒径为0.35-2.5mm。

人工过滤材料为：

①.自然氧化锈砂

配比材料：天然石英砂，硫酸亚铁，盐酸，水。

制作方法：干净的石英砂作过滤介质，滤硫酸亚铁水溶液，二价铁浓度为15-1000mg/L，硫酸亚铁水溶液曝气，溶解氧浓度3-30mg/L，滤前盐酸滴加调定PH值6-7之间。产品品质为黄褐色、均匀。

②.氧化锈砂

配比材料：天然石英砂，硫酸亚铁，液氯或漂液，水。

制作方法：干净的石英砂作过滤介质，过滤硫酸亚铁溶液，滤前投加Cl₂或NaClO。

③.锰质锈砂(I)

配比材料：天然石英砂，氯化锰，液氯或漂液，水。

制作方法：氯化锰配为稀溶液，石英砂作滤床，水溶液进入滤床前投加Cl₂或NaClO。

④.锰质锈砂(II)

配比材料：天然石英砂，高锰酸钾，氨水，水。

制作方法：高锰酸钾兑为稀溶液半浸泡石英砂，间隔润湿搅拌过程中滴入氨水调制PH值(石英砂应与空气接触)。

将上述天然材料与人工材料任意组合，可得到多种复合滤料，如：由任一种天然材料或人工材料组成的滤料；由任一种天然材料与至少一种以上人工材料组成的滤料；由任一种人工材料与至少一种以上天然材料组成的滤料；由天然材料与人工材料分层敷装组成的滤料；由天然材料与人工材料混合组成的滤料；由各种材料按任意比例配比组合成的滤料等。

Claims

1.一种地下水除铁除锰净水设备，由箱体、滤床、进出水管道构成，箱体上部是水位水箱，下部是滤床，水位水箱内设有集水斗，滤床内设滤料、卵石、滤网层，各部件间通过管路连通，并设有压差破坏斗，排水井等辅助装置，其特征在于：

a.采用射流器(38)作为原水入口，在水位水箱(20)上面设置有散凝水箱(40)，散凝水箱由散发箱(24)和凝聚箱(22)构成，之间被隔板(25)分隔，隔板下方具有流通孔道，布水管(23)为斜管，其斜口从散发箱一侧穿过隔板至凝聚箱内，凝聚箱内设有瓷环(70)；

b.布水管(23)下方连接泄气进水管(21)和气水分离器(66)，气水分离器由分离管壳(65)、集气罩(64)构成，集气罩的锥形顶部连接排气管(41)并引伸至散凝水箱(40)的液面内，气水分离器通过液封管(2)、连通管(63)与压差控制管(42)相连；

c.压差控制管(42)连接反冲洗弯管(46)，在弯管部份设有抽真空漏斗(44)，漏斗下方连接抽真空三通管(49)，反冲洗弯管一端通过缩嘴(48)与反冲洗排污管(50)相连；

d.反应管(32)内设置有内螺带(31)。

2.如权利要求1所述的地下水除铁除锰净水设备，其特征在于滤床(12)内的滤料是由至少一种以上天然过滤材料或人工过滤材料组成的复合滤料。

3.如权利要求1所述的地下水除铁除锰净水设备，其特征在于反冲洗排污管(50)的下方连接有反冲洗强度调节管(55)，调节管下方连接落水管(62)，落水管下口部份设有节流板(58)。

4.如权利要求1、2所述的地下水除铁除锰净水设备，其特征在于所述的天然过滤材料为天然石英砂，天然锰砂，磁铁矿砂，无烟煤砂。

5.如权利要求1、2所述的地下水除铁除锰净水设备，其特征在于所述的人工过滤材料为自然氧化锈砂，氧化锈砂，锰质锈砂。