[发明专利]一种利用粉末吸附剂去除地下水中有害离子的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除地下水中有害离子的方法及装置，特别是利用粉末吸附剂去除地下水中的有害离子，将劣质地下水净化为生活饮用水的方法，属生活饮用水净化技术领域。

背景技术

地下水中常含有氟化物、砷、铁、锰等对人体健康有害的离子，含有有害离子的地下水也称为劣质地下水，劣质地下水必须经过净化处理后才能作为生活饮用水。

劣质地下水的常规净化方法为：投加混凝剂使之发生水解反应，反应生成物为絮凝体，絮凝体经沉淀和过滤与水分离，分离出悬浮固体杂质的水可用于生活饮用水。

常规生活饮用水净化方法用于净化含有有害离子的地下水效果很差，原因在于，由混凝剂水解后形成的絮凝体对水中有害离子的吸附能力较低。

对常规生活饮用水净化方法的改进可使用粉末状吸附剂，目的是依靠吸附剂对水中有害离子的吸附作用，粉末状吸附剂的比表面积很大，可使有害离子附着在吸附剂上后，再通过后续的分离工序除去。吸附水中有害离子的吸附剂包括：活性氧化铝粉末、氢氧化镁粉末、硅藻土、火山灰、红砖粉末、铝钒土、膨润土或沸石粉等。

使用粉末状吸附剂净化劣质地下水需要解决三个关键技术环节：第一，粉末吸附剂向水中的投加方式；第二，采用填料将粉末吸附剂截留，从而提高吸附剂与水中有害离子的碰撞几率；第三，从水中分离出细小的吸附了有害离子的吸附剂。

下面分别论述现有技术中是如何解决上述三个关键技术环节的。

使用粉末状吸附剂净化劣质地下水需要解决的第一个关键技术环节是粉末吸附剂向水中的投加方式。

粉末吸附剂投加需要解决的问题是在短时间内使粉末与水均匀混合，可采用粉末投药机械向水中投加粉末吸附剂，日本公开特许特开平11-28311号公开了一种利用螺杆混合的粉末投加方式，药剂投加到进水水流中；美国发明US5043072公开了一种向反应容器中直接投加的方法，药剂投加到反应器主体中。上述两种投加方式的共同特点是向水流主体中投加，缺点是吸附剂与水均匀混合需要的时间较长。为克服这一缺点，美国专利US4186085公开了一种将吸附剂预先配置成浆料，再向水流主体中投加的方式，但这种方式需要专门的浆料配制设备。

使用粉末状吸附剂净化劣质地下水需要解决的第二个关键技术环节是增加吸附剂与水中有害离子的碰撞几率。

采用填料将粉末吸附剂截留可延长吸附剂在水中的停留时间，增加水中有害离子与吸附剂的碰撞几率，以充分利用吸附剂的吸附能力，因此要求填料具有较大的比表面积，提高吸附剂的截留能力，同时要求填料在水中可以不受约束地移动，以便于将吸附能力饱和后的吸附剂排出反应容器。

美国专利US5514284公开了一种采用塑料微珠填料的水净化方法和装置。塑料微珠填料的优点是比重轻，表面光滑易清洗，缺点是由塑料微珠构成的填料层空隙率小，且空隙率均匀分布，由此造成了粉末吸附剂易于堵塞填料层空隙、导致反应装置的水头损失较大；此外，塑料微珠为圆球型，捕捉吸附剂颗粒的能力差，上述两个缺点使得塑料微珠颗粒状填料在使用上增加了运行费用。

美国专利US20060021953公开了采用活性炭颗粒填充层的吸附方式，该填料的优点是填料自身具有吸附性能，待活性炭吸附饱和后更换新填料，缺点是与塑料微珠相似，填料层易堵塞，水头损失大，运行能耗高。

使用粉末状吸附剂净化劣质地下水需要解决的第三个关键技术环节是从水中分离出细小的吸附了有害离子的吸附剂。

以往从水中分离细小粉粒吸附剂的方法采用了颗粒过滤材料的方法，这种方法的特点是不区分水中絮凝体或粉末颗粒等悬浮物的分离特征，一次完成过滤分离。

美国专利US5514284公开了一种采用砂过滤介质的分离方法，美国专利US20060021953公开了一种采用几种过滤介质构成的多重过滤介质的分离方法，上述两种方法的共同点是由过滤介质构成的滤层易堵塞，因而，滤层反冲洗频繁，并由此造成水处理工艺用水量大，处理后的产品水回收率低。

发明内容

本发明的目的是针对使用粉末状吸附剂净化劣质地下水需要解决的三个关键技术环节，提出一种新的利用粉末吸附剂去除地下水中有害离子的方法及装置。

本发明的技术方案如下：

一种利用粉末吸附剂去除地下水中有害离子的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：

1)投药混合搅拌过程：在进水的主水流管道上装有旁路管形成分水流，分水流的流量占主水流流量的1～10％；将粉末吸附剂投加到分水流中，加入了粉末吸附剂的分水流在加料搅拌罐中与主水流均匀混合；