[发明专利]一种新型一体化地下水除氟装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种新型一体化地下水除氟装置。 

背景技术

中国的地下水氟污染问题突出，高氟水分布面积超过160万平方公里，涉及用水人口近亿人。通过饮用水途径摄入过量的氟后而导致的氟中毒，是世界范围内普遍存在的严重问题。 

现有地下水除氟技术主要包括混凝沉降法、活性氧化铝吸附法、电渗析法、反渗透法、离子交换法、吸附法、骨炭吸附以及沸石除氟法等，但在实际应用过程中各种技术均存在一定的问题，使其推广应用存在一定的困难。 

羟基磷灰石为近期被用于地下水除氟的一种效果良好的新材料，由于材料本身没有毒害作用受到广泛关注。羟基磷灰石的形式包括粉状料和球形颗粒状滤料，并在一些实际工程中得到应用。然而，如何充分利用羟基磷灰石的吸附容量成为制约其推广应用的瓶颈之一。CN201210102971公开了一种地下水除氟装置及方法，即将粉状羟基磷灰石、混凝剂混合使用通过两者形成的絮体构建澄清单元，实现了粉状羟基磷灰石的回收利用，同时显著减少了混凝剂的使用量，降低了出水中铝离子超标的几率。然而，该方法中澄清单元上升流速较小，一般需要控制在3m/h以内，从而导致处理装置的占地面积较大，增加了处理成本。在此基础上发展出的专利CN201210364313.6将超滤膜引入到系统中，从而为工艺优化提供了较好的基础条件，且可较好的控制铝离子的含量。但同样存在超滤膜成本较高，造成装置造价及运行成本较高，在农村地区应用具有一定的限制。近期陆续出现了以羟基磷灰石为基本处理材料的除氟方法及装置，均可以取得较好的除氟效果，但在实际应用中也存在一定的问题。针对目前的除氟技术所处的研究阶段，迫切需要一种新型的除氟装置，在确保除氟效果的同时既可以显著降低装置占地面积，又可有效降低其运行维护费用。 

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于一种占地面积小、运行费用低的新型一体化地下水除氟装置。 

技术方案：本发明提供的一种新型一体化地下水除氟装置，包括依次连接的进水单 元（1）、除氟反应单元（2）、中间水箱（3）和过滤单元（4）；所述除氟单元（2）、中间水箱（3）之间通过絮体初步截留单元（5）连通，所述过滤单元（4）底部设有出水口。 

作为改进，所述进水单元（1）、除氟单元（2）和中间水箱（3）设于过滤单元（4）上方。 

作为另一种改进，所述除氟反应单元（2）为完全混合形式反应器，其底部设有脉冲曝气装置（6），曝气时间间隔0.5-2min，曝气量与进水量比值为0.5-1.2；在除氟反应单元（2）内，水力停留时间为20-60min。 

作为另一种改进，所述除氟反应单元（2）内填充无机铝盐与粉状羟基磷灰石的混合物，所述无机铝盐与粉状羟基磷灰石的质量比为（2-5）:1；所述混合物的填充量为3-20g/L除氟反应单元有效体积。 

作为另一种改进，所述絮体初步截留单元（5）为G2型砂芯或G3型砂芯，待处理水在砂芯上的过水流速为5-10m/h。 

作为进一步改进，砂芯下部设有脉冲气洗装置（7），脉冲频率0.5-2min/次，空气量10-30L/s·m²。 

作为另一种改进，所述中间水箱（3）的有效容积在5min处理水量以上，且中间水箱（3）最高水位比除氟反应单元（2）最高水位低10cm以下。 

作为另一种改进，所述过滤单元（4）内填充粒径为0.8-1.2mm的普通级配石英砂形成滤层（8），滤层（8）厚度为0.8m以上；待处理水在滤层（8）内的滤速为5-10m/h。 

作为进一步改进，还包括反冲洗排水口（9），所述反冲洗排水口（9）设于过滤单元（4）上部，反冲洗排水口（9）比中间水箱（3）最高水位低1.5m以上，且比滤层（8）表面高0.5-0.8m。 

有益效果：本发明提供了新型的一体化地下水除氟装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行灵活、处理成本低、除氟效果好、出水水质高，具有较好的推广应用前景。 

具体而言，本发明通过进水单元的一次提升来实现后续处理单元水流的自流，利用进水单元通入待处理水以及投加除氟反应器内的无机铝盐与粉状羟基磷灰石；以除氟反应单元作为除氟的主要场所，通过羟基磷灰石与铝系混凝剂所形成的高浓度絮体来实现除氟；以垂直设置的砂芯实现絮体的截留，并设置脉冲气冲系统来清洗砂芯表面黏附的少量絮体延长砂芯的使用时间；通过设于下方的过滤单元在石英砂滤层中实现水中残余 颗粒物的充分截留。