專利名稱：加強氧化地下水除鐵除錳工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及清除地下水中的低價鐵和錳的工藝。
背景技術：
地下水中經常會有二價的鐵和二價錳。這些金屬離子在與空氣接觸過程中被逐漸氧化成高價沉淀物，影響水質。
除去地下水中的低價鐵和錳方法一般包括瀑氣、催化氧化過程，將二價鐵和二價錳氧化成高價沉淀物，然后經過過濾裝置將生成的高價沉淀物清除。
傳統的瀑氣裝置是在常壓下使地下水和空氣盡量充分接觸，使空氣中的氧氣溶解到水中。常見的方法有水簾式跌落瀑氣法、逆流噴淋瀑氣法和池底鼓風瀑氣法。這些方法普遍存在氣液接觸時間短、氣液混合效率低、氧氣在常壓下溶解度和溶解速率低，以及瀑氣量較難控制的問題。因此當地下水含鐵含錳濃度較高時，利用傳統瀑氣法存在瀑氣量不足的問題。
催化氧化裝置一般采用錳砂或磁鐵礦充填的催化氧化床，在錳砂或磁鐵礦的催化下氧氣可以在較短的時間內將二價的鐵元素和二價錳元素氧化成高價沉淀物，這些沉淀物繼而被過濾清除。當地下水中溶解的氧氣不足以將二價的鐵元素和二價錳元素全部氧化時，錳砂或磁鐵礦中高價元素被逐漸還原，使水中溶解的錳含量增加。因此為了保證除鐵除錳系統的長期運行，必須在瀑氣裝置中使足量的氧氣溶解于水中。
發明內容
本發明要解決傳統的瀑氣工藝中氣液接觸時間短、氣液混合效率低、氧氣在常壓下溶解度和溶解速率低，以及瀑氣量較難控制的技術問題，提供一種加壓瀑氣除鐵除錳工藝，以及實現該工藝的裝置。
本發明的地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，使地下水通過一加壓瀑氣裝置，所說的加壓瀑氣裝置使地下水和空氣在高于大氣壓的壓力下充分混合接觸。
該工藝還包括一將從所說的加壓瀑氣裝置排出的氣水混合物送入一接觸反應罐中的步驟，該反應罐提供氧氣與水的接觸時間，使氧氣在壓力下充分溶于水。該反應罐上安裝排氣閥，將多余的氣體排出。
該工藝還包括一將從所說的接觸反應罐排出的水送入一用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑的催化氧化床中的步驟。
本發明的地下水除鐵除錳裝置，其特征在于，包括一加壓瀑氣裝置，所說的加壓瀑氣裝置使地下水和空氣在高于大氣壓的壓力下充分混合接觸。
該裝置還包括一接觸反應罐，所說的接觸反應罐在工藝流程上位于所說的加壓瀑氣裝置的后面，與所說的加壓瀑氣裝置流體連通。
該裝置還包括一用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑的催化氧化床，所說的催化氧化床在工藝流程上位于所說的接觸反應罐的后面，與所說的接觸反應罐流體連通。
本發明的加強氧化地下水除錳除鐵工藝與現有常壓瀑氣工藝技術相比，具有下列優點首先，由于采用了加壓瀑氣裝置，可以向地下水中充入比常壓下更多的空氣或氧氣，其次，由于加壓氣液混合器的高速湍流效應，充入的氧氣與地下水得到充分混合接觸，使氧氣將地下水中所含的二價鐵和二價錳氧化成高價沉淀物，然后經過過濾裝置將生成的高價沉淀物清除。
本發明的加強氧化地下水除錳除鐵工藝還包括的將從所說的加壓瀑氣裝置排出的氣水混合物送入一接觸反應罐中的步驟，這可使從加壓瀑氣裝置排出的氣水混合物進入接觸反應罐后繼續在壓力下接觸反應，使氣液接觸和反應的時間得以加長，以利于空氣中的氧氣溶于地下水中，使氧氣將地下水中所含的二價鐵和二價錳氧化成高價沉淀物，然后經過過濾裝置將生成的高價沉淀物清除。
本發明的除鐵除錳工藝還包括將從所述的接觸反應罐排出的含氧水送入一催化床的步驟，這可使地下水中所含的二價鐵和二價錳與溶解于水中的氧氣在所述的催化氧化床中被迅速氧化成生成高價沉淀物，然后經過濾被除去。催化氧化床由錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物構成。所說的催化床還可以起到過濾作用，被過濾的沉淀物可以在反沖時排出催化床。
另外，本發明的加強氧化地下水除錳除鐵工藝中氣液接觸和反應均在壓力下發生，因此氣體在水中溶解度和溶解速率也相對地高。同時，該工藝中加入的氣體量可以通過調節加壓瀑氣的運行參數和加入氣體的壓力控制氣體添加量。
本發明的加壓瀑氣裝置與常壓瀑氣裝置相比可更有效地使更大量氧氣溶于地下水，與地下水中的二價的鐵元素和二價的錳元素充分接觸，使氧氣將地下水中所含的二價鐵和二價錳氧化成高價沉淀物，然后經過過濾裝置將生成的高價沉淀物清除。
圖1是本發明的加強氧化地下水除錳除鐵裝置的示意圖和本發明的加強氧化地下水除錳除鐵工藝流程示意圖。
具體實施例方式
本發明的加強氧化地下水除錳除鐵裝置和工藝包括一加壓瀑氣裝置。加壓瀑氣裝置可以是文丘里射流器，也可以是射流泵，它們都是公知的。
圖1所示為一文丘里射流器1，其左端進口與一要被處理的加壓地下水進口管線11相連，上側進口與加壓的空氣或氧氣進口管線12相連，右端出口與氣液混合物出口管線13相連。出口管線13上具有一閥131，用于控制出口管線13的通斷。在進口管線11和出口管線13之間連接一具有一閥132的旁路管線，閥132用于調節要被處理的加壓地下水通過文丘里射流器1的流量。本發明將公知的文丘里射流器或射流泵作為本發明的加壓瀑氣裝置，利用高速流動的水流在其表面形成負壓的原理將空氣吸入水中，又由于水的湍流效應，被吸入的氣體以非常小的氣泡與水混合，地下水中所含的二價鐵和二價錳與溶解于水中的氧氣反應，生成高價沉淀物，通過閥131排入一過濾器(未示出)，經過濾被除去。可以通過調節加壓瀑氣裝置兩端的壓差來改變氣體的吸入量，也可以用對空氣或氧氣加壓的方法增加瀑氣量。因此，采用加壓瀑氣裝置，一方面可以向地下水中充入比常壓下更多的空氣，另一方面可以使充入的空氣與地下水充分混合，同時壓力還可以增加氧氣在水中的溶解度。
如圖1所示，可在文丘里射流器1的下游設置一接觸反應罐2，其中下部的進口管線21與文丘里射流器1的出口管線13相連，出口管線22在其底部，其頂部有一氣液分離器23。出口管線22上具有一排放閥221和一調節閥222。調節閥222可以調節接觸反應罐2內的壓力。當氣液混合物從出口管線13排出離開文丘里射流器1時保持有一定的壓力，氣水混合物在此壓力下經進口管線21進入接觸反應罐2，氣體中未溶解到水中的氧氣可以在此壓力作用下繼續溶解到水中。另外，溶解的氧氣在接觸反應罐2中可以與地下水中所含的二價鐵和二價錳反應，生成高價沉淀物，通過閥221排入一過濾器(未示出)，經過濾被除去。接觸反應罐2是普通的壓力容器，它為水與氣體進一步接觸和反應提供一定的時間。一般地說，水在接觸反應罐2中停留時間為1-60分鐘。最佳停留時間為2-6分鐘。未反應或溶解的多余氣體通過安裝在接觸反應罐上的氣液分離器23排出。
如圖1所示，可在接觸反應罐2的下游設置一公知的催化氧化床3，其頂部的進口管線31與接觸反應罐2的的出口管線22相連，出口管線32在其底部。出口管線32上具有一閥321。催化氧化床3用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑5。從接觸反應罐2的出口管線22排出的二價的鐵元素和二價的錳元素與過量的氧在催化劑5的催化作用下，在短時間內進行氧化反應，生成高價沉渣物，然后經過濾被除去。
對于鐵錳含量較高的地下水的處理，催化氧化床3通常是必要的。
由于錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物具有一定的過濾效果，因此在一些情況下催化氧化床3可以將氧化產生的高價鐵錳懸浮物過濾，再通過催化氧化床3的反沖管線33供給的加壓反沖洗液清除。在要求較高時可以在催化氧化床之后安裝其它過濾裝置。
權利要求
1.一種地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，使地下水通過一加壓瀑氣裝置，所說的加壓瀑氣裝置使地下水和空氣在高于大氣壓的壓力下充分混合接觸。
2.按照權利要求1所述的地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，該工藝還有一將從所說的加壓瀑氣裝置排出的氣水混合物送入一接觸反應罐中的步驟。
3.按照權利要求2所述的地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，該工藝還有一將從所說的接觸反應罐排出的水送入一用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑的催化氧化床中的步驟。
4.按照權利要求1、2、3所述的地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，所說的加壓瀑氣裝置是文丘里射流器或射流泵。
5.一種地下水除鐵除錳裝置，其特征在于，包括一加壓瀑氣裝置，所說的加壓瀑氣裝置使地下水和空氣在高于大氣壓的壓力下充分混合接觸。
6.按照權利要求5所述的地下水除鐵除錳裝置，其特征在于，還包括一接觸反應罐，所說的接觸反應罐在工藝流程上位于所說的加壓瀑氣裝置的后面，與所說的加壓瀑氣裝置流體連通；所說的接觸反應罐上安裝氣液分離器。
7.按照權利要求6所述的地下水除鐵除錳裝置，其特征在于，還包括一用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑的催化氧化床，所說的催化氧化床在工藝流程上位于所說的接觸反應罐的后面，與所說的接觸反應罐流體連通。
8.按照權利要求5、6、7所述的地下水除鐵除錳裝置，其特征在于，所說的加壓瀑氣裝置是文丘里射流器或射流泵。
全文摘要
一種地下水除鐵除錳工藝，其特征在于，地下水通過一加壓瀑氣裝置，使地下水和空氣在高于大氣壓的壓力下充分混合接觸。采用該工藝可以向地下水中充入比常壓下更多的空氣，同時還可以增加氧氣在水中的溶解度。該工藝還有一將從所說的加壓瀑氣裝置排出的水送入一接觸反應罐中的步驟以增加氧氣與水的接觸、溶解時間。該工藝還有一將從所說的接觸反應罐排出的氣水混合物送入一用錳砂或磁鐵礦或錳砂和磁鐵礦的混合物作催化劑的催化氧化床中的步驟。
文檔編號C02F1/72GK1865165SQ20051007077
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月19日 優先權日2005年5月19日
發明者孟廣楨 申請人:孟廣楨