申請日2016.05.04
公開(公告)日2016.08.31
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發明涉及一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，包括調節池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池。吸附混凝沉淀池包括吸附區、混凝區和沉淀區，吸附區的中上部設置有吸附混凝沉淀池進水管，上部設置有吸附劑添加計量系統，混凝區的中上部設置有混凝劑添加計量系統，沉淀區的出口上部設有吸附混凝沉淀池溢水堰，沉淀區底部設計成錐形結構，在錐形結構底部設置有沉淀物排放閥;折流曝氣池中上部為圓柱形、下部為圓錐形結構，包括下流區、上流區和污泥區;上流式砂濾池包括布水區、洗砂區和砂濾區。
權利要求書
1.一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，其特征在于：包括調節池、吸附混凝沉淀池(1)、折流曝氣池(2)、上流式砂濾池(3)和清水池;調節池、吸附混凝沉淀池(1)、折流曝氣池(2)、上流式砂濾池(3)和清水池依次連通;
所述的調節池包括調節池進水管和調節池出水管，用于調節地下水的水質和水量;
所述的吸附混凝沉淀池(1)包括吸附區(1-1)、混凝區(1-2)和沉淀區(1-3);
所述的吸附區(1-1)的中上部設置有吸附混凝沉淀池進水管(1-4)，吸附區的上部設置有吸附劑添加計量系統(1-5)，吸附區的中部設置有吸附區攪拌器(1-6);吸附區的下部設有傾斜的底板(1-7)，吸附反應后的地下水沿傾斜的底板流入混凝區(1-2)的中下部;
吸附劑的制備過程為：
�、侔袽g(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O按照n(Mg2+)：n(Fe3+)=3:1的比例混合形成溶液一;
�、诎�2mol/L的NaOH和0.5mol/L的Na2CO3混合形成溶液二;
�、郯焉鲜鰞煞N溶液混合攪拌60～100分鐘，冷卻至室溫;
�、馨牙鋮s液中形成的濾餅過濾;
�、莅堰^濾后的濾餅在80℃烘干12～20h;
⑥把烘干物在400～500℃焙燒4～6h后粉碎篩分，即得到吸附劑;
所述的吸附區(1-1)和混凝區(1-2)之間設有擋流板(1-8)，擋流板(1-8)的下部設置有45度的轉角，轉角轉向吸附區一側;混凝區(1-2)的中上部設置有混凝劑添加計量系統(1-9)，所述的混凝劑為氯化鐵或硫酸鐵溶液;混凝區(1-2)下部設置有混凝區攪拌裝置(1-10);
所述混凝區(1-2)和沉淀區(1-3)之間設有隔板(1-11)，該隔板與吸附混凝沉淀池的內壁形成作為地下水進入沉淀區(1-3)的地下水流道，沉淀區(1-3)的出口處設有吸附混凝沉淀池三相分離器(1-12)，沉淀區的出口上部設有吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)，沉淀區底部設計成錐形結構，在錐形結構底部設置有沉淀物排放閥(1-14);吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)連接吸附混凝沉淀池出水管，吸附混凝沉淀池出水管連接折流曝氣池進水管;
所述折流曝氣池(2)中上部為圓柱形、下部為圓錐形結構，包括下流區(2-1)、上流區(2-2)和污泥區(2-3);所述下流區(2-1)位于折流曝氣池的圓柱形結構的中部，為圓柱形結構，下流區(2-1)上部設有折流曝氣池進水管(2-4)和折流曝氣池布水管(2-5)，下流區中部設有下流區填料(2-6)，下流區下部設有下流區曝氣管(2-7)，所述下流區的底部設有折流板(2-8)，所述的折流板(2-8)的縱斷面呈喇叭狀;所述上流區(2-2)位于下流區(2-1)的外圍、折流板的上部，上流區中部設有上流區填料(2-9)，下部設有上流區曝氣管(2-10)，上流區上部的出口處設有折流曝氣池溢水堰(2-11);所述污泥區(2-3)位于折流曝氣池的底部、下流區和上流區的下部，污泥區的底部設有污泥排放閥(2-12);
所述上流式砂濾池(3)包括上流式砂濾池進水管(3-1)和用于排出處理后的水的上流式砂濾池出水管，所述的上流式砂濾池包括布水區、洗砂區和砂濾區;所述的布水區位于上流式砂濾池的下部，布水區設有上流式砂濾池布水管(3-2)，上流式砂濾池布水管(3-2)連接上流式砂濾池進水管(3-1)，為了地下水處理的效果更好，所述的上流式砂濾池布水管(3-2)設置成同心圓形狀，上流式砂濾池布水管上具有向下輻射出水口;所述的洗砂區位于上流式砂濾池的中心，為圓柱形筒狀結構，圓柱形筒狀結構下端開口位于上流式砂濾池的最底部，圓柱形筒狀結構上端開口位于上流式砂濾池的上部，洗砂區的中部設有氣提管(3-3)，氣提管(3-3)連接上流式砂濾池外的上流式砂濾池鼓風機(3-4)，洗砂區的上部設有砂水沉淀分離區，砂水沉淀分離區的上部設有洗砂區溢水堰(3-5)，洗砂區溢水堰(3-5)連接洗砂水排放管和折流曝氣池進水管(2-4)，砂水沉淀分離區的下部設有回砂通道(3-6);所述的砂濾區位于洗砂區的外圍，砂濾區內充填有細砂，砂濾區上部設有砂濾區溢水堰(3-7)，砂濾區溢水堰(3-7)連接上流式砂濾池出水管，上流式砂濾池過濾處理后的水進入清水池。
2.采用權利1所述的高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置進行地下水處理的方法，其特征在于：具有如下步驟;
①高硫酸根和高氟離子地下水通過調節池進水管進入調節池，調節水質、水量;
②然后地下水通過吸附混凝沉淀池進水管(1-4)進入吸附區(1-1)，吸附劑添加計量系統(1-5)添加吸附劑，吸附區攪拌器(1-6)對地下水進行攪拌混合，地下水中的硫酸根和氟離子被吸附劑吸附和吸收;
�、鄣叵滤ㄟ^吸附區下部設有的傾斜底板(1-7)和擋流板(1-8)之間的空隙進入混凝區(1-2)，與來自混凝劑添加計量系統的混凝劑溶液混合，利用設置在混凝區底部的混凝區攪拌裝置(1-10)進行攪拌;
�、艿叵滤M入沉淀區(1-3)的地下水流道，吸附混凝沉淀池三相分離器(1-12)實現地下水和固體的分離，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀區的下部，通過底部的沉淀物排放閥(1-14)排出，沉淀后的地下水通過吸附混凝沉淀池溢水堰(1-13)和吸附混凝沉淀池出水管進入折流曝氣池進水管(2-4);
�、莸叵滤ㄟ^折流曝氣池進水管(2-4)、折流曝氣池布水管(2-5)進入折流曝氣池的下流區(2-1)，下流區曝氣管(2-7)產生的空氣與地下水在下流區填料(2-6)中交匯發生生化反應，同時下流區填料(2-6)對地下水進行過濾，地下水通過折流板(2-8)后進入上流區(2-2)，在上流區填料(2-9)中發生生化反應，同時上流區填料(2-9)對地下水進行過濾，下流區(2-1)和上流區(2-2)產生的污泥下沉到污泥區(2-3)，通過污泥區底部的污泥排放閥(2-12)排放出去，折流曝氣池處理后的水通過折流曝氣池溢水堰(2-11)和折流曝氣池出水管進入上流式砂濾池;
�、薜叵滤ㄟ^上流式砂濾池進水管(3-1)和上流式砂濾池布水管(3-2)進入上流式砂濾池的下部，上流式砂濾池布水管(3-2)實現均勻布水，地下水進入砂濾區，地下水中的污染物被進一步過濾，然后地下水穿過砂濾區，由砂濾區溢水堰(3-7)和上流式砂濾池出水管流出，進入清水池;上流式砂濾池鼓風機(3-4)產生的氣流帶動洗砂區中的砂和水向上流動，同時對砂進行沖洗，然后砂和水進入砂水沉淀分離區，由于砂和水的比重不同，細砂沉淀下去并通過回砂通道(3-6)流入砂濾區，實現砂濾區中的細砂不斷從上往下的移動，砂水沉淀分離區中的水通過洗砂區溢水堰(3-5)和洗砂水排放管進入折流曝氣池進行再處理;
⑦吸附混凝沉淀池(1)產生的沉淀物和折流曝氣池(2)排出的污泥經濃縮、脫水后外運。
說明書
高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置
技術領域
本發明涉及環保技術領域，具體涉及一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置。
背景技術
硫酸根廣泛存在于地下水中，形成原因有天然因素，也有人為影響，天然的硫酸根主要來自巖石土壤中石膏、硫酸鹽沉積物的風化和淋溶，也可能來自金屬硫化物的氧化。硫酸根含量過高時，會促進厭氧硫酸鹽微生物生長，使硫酸根還原為H2S，水體氣味變臭，影響水體正常使用;農業灌溉時會造成土壤鹽漬化，抑制作物生長。此外，水體含硫酸根量過高還會造成管道或設備的腐蝕。長期飲用高濃度硫酸根的水將會引起腹瀉、消化不良等癥狀。天然條件下，含氟礦物經過常年的風化、溶解、溶濾、濃縮等水文地球化學和地質長期作用會造成地下水的氟富集。人為影響主要是指工業含氟廢水、廢氣和廢渣等污染物大量排放、下滲進入地下水體中。過量攝取氟化物會引起氟斑牙及胃腸道、腎、神經系統等的病變，甚至導致癌癥的發生。
國內外對如何處理含高濃度硫酸根和氟離子地下水進行了大量的科學研究工作。每一種處理方法都有其優點和缺點。化學沉淀法處理方法簡單、處理方便、成本低，但處理水不能達標或產生二次污染�；炷两捣ń洕鷮嵱谩⒃O備簡單、操作容易，但干擾因素多、會產生二次污染。電凝聚法操作簡單、穩定可靠，但干擾因素多、成本高。電滲析法除氟效率高且運行穩定，但存在投資大、操作嚴格、會同時去除水體中有益的礦物質。此外，電極溶解會代入新的離子成分，形成二次污染。離子交換樹脂方法去除效率較高，但存在價格昂貴、再生困難、樹脂破裂等問題，膜分離方法設備簡單、產水量大，但存在原水需進行預處理、膜清洗等問題，投資運行成本較高。吸附法操作簡單，吸附效果穩定，但存在吸附劑再生頻繁等問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是：為了解決上述高硫酸根和高氟離子地下水的處理問題，本發明提供一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置，包括調節池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池，調節池、吸附混凝沉淀池、折流曝氣池、上流式砂濾池和清水池依次連通。
所述的調節池包括調節池進水管和調節池出水管，用于調節地下水的水質和水量。
所述的吸附混凝沉淀池包括吸附區、混凝區和沉淀區。
所述的吸附區的中上部設置有吸附混凝沉淀池進水管，吸附區的上部設置有吸附劑添加計量系統;吸附區的中部設置有吸附區攪拌器，吸附區的下部設有傾斜的底板，吸附反應后的地下水沿傾斜的底板流入混凝區的中下部。
吸附劑的制備過程為：
①把Mg(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O按照n(Mg2+)：n(Fe3+)=3:1的比例混合形成溶液一;
�、诎�2mol/L的NaOH和0.5mol/L的Na2CO3混合形成溶液二;
�、郯焉鲜鰞煞N溶液混合攪拌60～100分鐘，冷卻至室溫;
�、馨牙鋮s液中形成的濾餅過濾;
⑤把過濾后的濾餅在80℃烘干12～20h;
�、薨押娓晌镌�400～500℃焙燒4～6h后粉碎篩分，即得到吸附劑;
所述的吸附區和混凝區之間設有擋流板，擋流板的下部設置有45度的轉角，轉角轉向吸附區一側。混凝區的中上部設置有混凝劑添加計量系統，所述的混凝劑為氯化鐵或硫酸鐵溶液�；炷齾^下部設置有混凝區攪拌裝置。
所述混凝區和沉淀區之間設有隔板，該隔板與吸附混凝沉淀池的內壁形成作為地下水進入沉淀區的地下水流道，沉淀區的出口處設有吸附混凝沉淀池三相分離器，沉淀區的出口上部設有吸附混凝沉淀池溢水堰，沉淀區底部設計成錐形結構，在錐形結構底部設置有沉淀物排放閥。吸附混凝沉淀池溢水堰連接吸附混凝沉淀池出水管，吸附混凝沉淀池出水管連接折流曝氣池進水管。
所述折流曝氣池中上部為圓柱形、下部為圓錐形結構，包括下流區、上流區和污泥區;所述下流區位于折流曝氣池的圓柱形結構的中部，為圓柱形結構，下流區上部設有折流曝氣池進水管和折流曝氣池布水管，下流區中部設有下流區填料，下流區下部設有下流區曝氣管，所述下流區的底部設有折流板，所述的折流板的縱斷面呈喇叭狀;所述上流區位于下流區的外圍、折流板的上部，上流區中部設有上流區填料，下部設有上流區曝氣管，上流區上部的出口處設有折流曝氣池溢水堰;所述污泥區位于折流曝氣池的底部、下流區和上流區的下部，污泥區的底部設有污泥排放閥。
所述上流式砂濾池包括上流式砂濾池進水管和用于排出處理后水的上流式砂濾池出水管，所述的上流式砂濾池包括布水區、洗砂區和砂濾區;所述的布水區位于上流式砂濾池的下部，布水區設有上流式砂濾池布水管，上流式砂濾池布水管連接上流式砂濾池進水管，為了地下水處理的效果更好，所述的上流式砂濾池布水管設置成同心圓形狀，上流式砂濾池布水管上具有向下輻射出水口;所述的洗砂區位于上流式砂濾池的中心，為圓柱形筒狀結構，圓柱形筒狀結構下端開口位于上流式砂濾池的最底部，圓柱形筒狀結構上端開口位于上流式砂濾池的上部，洗砂區的中部設有氣提管，氣提管連接上流式砂濾池外的上流式砂濾池鼓風機，洗砂區的上部設有砂水沉淀分離區，砂水沉淀分離區的上部設有洗砂區溢水堰，洗砂區溢水堰連接洗砂水排放管和折流曝氣池進水管，砂水沉淀分離區的下部設有回砂通道;所述的砂濾區位于洗砂區的外圍，砂濾區內充填有細砂，砂濾區上部設有砂濾區溢水堰，砂濾區溢水堰連接上流式砂濾池出水管，上流式砂濾池過濾處理后的水進入清水池。
一種采用上述高硫酸根和高氟離子地下水處理裝置進行地下水處理的方法，具有如下步驟：
�、俑吡蛩岣透叻x子地下水通過調節池進水管進入調節池，調節水質和水量。
�、谌缓蟮叵滤ㄟ^吸附混凝沉淀池進水管進入吸附區，吸附劑添加計量系統添加吸附劑，吸附區攪拌器對地下水進行攪拌混合，地下水中的硫酸根和氟離子被吸附劑吸附和吸收。
�、鄣叵滤ㄟ^吸附區下部設有的傾斜底板和擋流板之間的空隙進入混凝區，與來自混凝劑添加計量系統的混凝劑溶液混合，利用設置在混凝區底部的混凝區攪拌裝置進行攪拌。
�、苋缓蟮叵滤M入沉淀區的地下水流道，吸附混凝沉淀池三相分離器實現地下水和固體的分離，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀區的下部，通過底部的沉淀物排放閥排出，沉淀后的地下水通過吸附混凝沉淀池溢水堰和吸附混凝沉淀池出水管進入折流曝氣池進水管。
�、莸叵滤ㄟ^折流曝氣池進水管、折流曝氣池布水管進入折流曝氣池的下流區，下流區曝氣管產生的空氣與地下水在下流區填料中交匯發生生化反應，同時下流區填料對地下水進行過濾，地下水通過折流板后進入上流區，在上流區填料中發生生化反應，同時上流區填料對地下水進行過濾，下流區和上流區產生的污泥下沉到污泥區，通過污泥區底部的污泥排放閥排放出去，折流曝氣池處理后的水通過折流曝氣池溢水堰和折流曝氣池出水管進入上流式砂濾池。
�、薜叵滤ㄟ^上流式砂濾池進水管、上流式砂濾池布水管進入上流式砂濾池的下部，上流式砂濾池布水管實現均勻布水，地下水進入砂濾區，地下水中的污染物被進一步過濾，然后地下水穿過砂濾區由砂濾區溢水堰和上流式砂濾池出水管流出，進入清水池;上流式砂濾池鼓風機產生的氣流帶動洗砂區中的砂和水向上流動，同時對砂進行沖洗，氣流帶動洗砂區中的砂和水進入砂水沉淀分離區，由于砂和水的比重不同，細砂沉淀下去并通過回砂通道流入砂濾區，實現砂濾區中的細砂不斷從上往下的移動，砂水沉淀分離區中的水通過洗砂區溢水堰和洗砂水排放管進入折流曝氣池進行再處理。
�、呶交炷恋沓禺a生的沉淀物和折流曝氣池排出的污泥經濃縮、脫水后外運。
本發明的有益效果是：因地制宜，基建投資少，維護方便，能耗較低，對地下水具有比較好的處理效果。
