[发明专利]一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置。

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。此外，部分地下水由于地质及泵送过程中的因素会导致水中含有大量的气体，而这部分溶解在水中的气体在常压条件下会释放出来，而这会显著影响澄清工艺的稳定性，造成澄清单元出水中悬浮物含量显著增加，并最终影响出水水质。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、稳定性好的针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置。

技术方案：本发明提供的一种针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置，包括澄清除氟单元和与澄清除氟单元底部连接的进水单元，所述澄清除氟单元内自下而上设有卵石层、球状羟基磷灰石层、絮体层、下斜管层、上斜管层、缓冲层、过滤层和配水层；所述过滤层为中空的圆柱，其内圆柱上下开口且填充粗砂形成中心粗砂过滤单元，其外圆柱顶部开口、底部封闭且填充石英砂形成石英砂滤层，出水口与石英砂滤层连接。

作为改进，所述进水单元包括进水管以及依次设于进水管上的除氟药剂投加装置、管式混合器和脱气池；所述脱气池的高度比石英砂滤层的高度高m以上，脱气池的有效容积在5-10min处理水量以上。

作为另一种改进，所述卵石层的高度为5-10cm，卵石层中的卵石粒径为2-5mm。

作为另一种改进，所述球状羟基磷灰石层的高度为15-20cm，球状羟基磷灰石层中的球状羟基磷灰石的粒径为1-2mm。

作为另一种改进，所述絮体层的高度为1-2m。

作为另一种改进，所述下斜管层和上斜管层分别由一组长度为400-600mm的斜管组成，下斜管层和上斜管层对称设置，下斜管层的中的斜管的倾角为30-44°。

作为另一种改进，所述缓冲层的高度为500-1500mm。

作为另一种改进，所述中空的圆柱其内圆半径与外圆半径的比为1：（3-4），其高度为500-1500mm。

作为另一种改进，所述粗砂粒径为1-2mm；中心粗砂过滤单元内水流上升流速为10-20m/h。

作为另一种改进，所述石英砂为普通级配石英砂，粒径为0.8-1.2mm；所述石英砂滤层的滤速为5-10m/h。

有益效果：本发明提供的针对地下水中氟化物去除的一体化净水装置结构紧凑、占地面积小、使用方便、运行费用低，且除氟效果好、出水水质稳定，具有较好的推广应用前景。

本发明在传统进水设置的基础上增设一高位脱气池，从而可以较好地将溶解于原水中气体进行充分释放，从而确保在澄清单元中絮体层的稳定性，进而确保最终出水水质的稳定性；此外，高位脱气池还可以起到过滤单元反冲洗水箱的作用，从而显著降低反冲洗所需的能量输入，减少了处理成本。