專利名稱：輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在電鍍廢水處理工藝，特別針對電鍍廢水中重金屬離子種類豐富且濃 度較高的條件下水處理凈化工藝中的輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法及其裝置。
背景技術：
在水處理的工程實踐中，國內外對于電鍍廢水的處理80%采用化學法。化學法處 理電鍍廢水中的重金屬是目前應用最廣泛也是最成熟的方法，該方法能一次脫除多種金屬 離子，但該方法處理后的生產用水不能回收利用，占用場地較大且產泥量大。吸附法是利用 吸附劑特殊結構去除重金屬離子的一種方法，由于吸附處理法具有不需要投加其他試劑， 不產生二次污染，處理效果好，操作簡單的優點，近年來發展迅速。傳統的過濾方式僅僅采用單層或多層濾料豎向流進出水形式，無法實現濾料層均 勻利用的效果，整個濾料層中截污量分布不均勻，影響出水水質。因此需要設計一套裝置來 解決這些問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為克服現有技術的缺陷，提供一種低成本、能耗 少、出水水質好的輻射式側向流加豎向流串級吸附水處理方法及其裝置。本發明解決其技術問題采用以下的技術方案
本發明提供的輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法，該方法是利用密閉壓力式 裝置實施兩級吸附過濾，其中，第一級采用輻射式側向流進水方式，該側向流過濾室的濾速 沿半徑方向遞減，第二級采用壓力流自上而下豎向進水方式，濾后出水經管道排出；濾料均 采用赤泥基環境修復材料，每級過濾室的濾層均保持均質結構；利用反沖洗方式使濾層保 持過濾功能，反沖洗水自下而上沖洗濾層，然后經管道流出。所述反沖洗方式可以采用先氣_水反沖再水沖的方式。本發明提供的輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法，其由輻射側向流加豎向 流串級吸附水處理裝置實現，該裝置主要由過濾系統和反沖洗系統組成。所述過濾系統設 有兩級過濾室，其中，第一級輻射式側向流過濾室位于進水室的外部，再往外依次是第一級 過濾出水室和第二級豎向流過濾室；在進水室和第一級輻射式側向流過濾室的室壁上，都 設有等間距分布的布水孔；在所述的兩級過濾室的內腔中，自上而下設有多孔陶瓷濾料層 和承托層。所述反沖洗系統，包括反沖洗配水管和反沖洗廢水收集槽，它們分別與所述兩級 過濾室的底部、側壁上部連通，環形反沖洗配水管又與反沖洗給水干管連通。所述的第一級過濾室和第二級過濾室的多孔陶瓷濾料層布置的濾料均可以采用 赤泥基環境修復材料，該材料保持均質結構。所述第一級輻射式側向流過濾室的多孔陶瓷濾料層的濾料粒徑大于第二級豎向 流過濾室的多孔陶瓷濾料層的濾料粒徑。在第一級輻射式側向流過濾室和第二級豎向流過濾室的外部分別設有與之連通
3的反沖洗排水豎管、反沖洗廢水排水管，反沖洗廢水排水管由管道與第一級過濾出水室和 環形反沖洗廢水收集槽連通。本發明與傳統的豎向流過濾形式相比還具有以下的主要優點
增加了前期的輻射式側向流過濾，它的特點是過水面積大且沿半徑方向遞增，能均勻 的處理高濃度廢水，同時濾速沿著進水的流向逐步降低，有利于確保處理效果；后期的豎向 流過濾的特點是濾料層厚度大，因此廢水通過該級所走的路徑遠遠大于輻射式側向流，但 接觸面積不如輻射式側向流，它能作為后續處理低濃度廢水，優化前期處理出水水質，且確 保在輻射式側向流穿透的情況下出水的水質，另外，當進水濃度較低時，可以僅僅使用輻射 式側向流處理。這樣的分級處理不僅解決了截污量不均勻的問題，還加強了處理效果。同時，輻射式側向流中濾層的反沖洗不僅有自下而上的方式，還有側向反洗的方 式，從而加強了反沖洗效果。在電鍍廢水處理工藝中，國內未見此種形式。由表1可知，主要重金屬污染物的出水標準都遠低于國家規定的排放標準，去除 率均超過95%，傳統物化-生化方法只能達到50-70%，因此本發明的凈化優勢明顯。
圖1是本發明的輻射式側向流加豎向流串級吸附水處理裝置的平面示意圖。圖2是圖1中的A — A剖面圖。圖3是圖1中的B— B剖面圖。圖4是圖1中的C— C剖面圖。圖中1.進水室；2.第一級輻射式側向流過濾室；3.第一級過濾出水室；4.第二 級豎向流過濾室；5.布水孔；6.多孔陶瓷濾料層；7.承托層；8.反沖洗廢水排水管；9.環 形反沖洗廢水收集槽；10.進水管；11.環形反沖洗配水管；12.處理后出水管；13.反沖洗 給水干管(與12共用);14.反沖洗排水豎管；15.第二級過濾室進水管；16.充氣管；17.鼓 風機。
具體實施例方式所述的輻射式側向流加豎向流串級精細過濾裝置采用一級輻射式側向流加二級 豎向流的多極串聯均質濾床結構過濾形式，每級濾層保持均質結構，第一級濾層的平均粒 徑大于第二級濾層。該裝置包括從中心進水室到輻射式側向流過濾室，經出水室收集出水 后到豎向流過濾室，最后通過與反沖洗共用管道收集出水。各級過濾池內設有不同粒度的 濾料層及承托層；在進水室和第一級過濾室壁上設有分布布水孔。所述的濾料層采用多孔 性陶瓷材料。下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明。一.輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法
該方法是采用輻射式側向流后串聯豎向流的吸附處理方式，并且利用上述輻射式側 向流加豎向流串級吸附水處理裝置實現的。濾料采用赤泥基環境修復材料，每級濾層保持 均質結構。反沖洗系統通過環形反沖配水管配水，反沖洗方式采用先氣_水反沖再水沖的 方式。這種方式可以節省罐體空間。方法實施例1 原水經提升泵提升至到本輻射式側向流加豎向流串級吸附水處理裝置的進水室內，利 用密閉壓力式吸附過濾，第一級采用側向流進水方式，第二級采用壓力流自上而下豎向進 水方式，其中第一級輻射式側向流過濾室2的濾速沿半徑方向遞減，進水濾速為1. 12 m/ h，出水濾速為0.22 m/h，第二級豎向流過濾室4的濾速為0.46 m/h。該裝置內的濾料均 采用赤泥基環境修復材料。第一級輻射式側向流過濾室的濾料粒徑為1.25-1. 6mm，鋪設厚 度為900mm ；第二級豎向流過濾室的濾料粒徑為1. 0-1. 25mm，鋪設厚度為700mm。反沖洗水 沖系統進水從罐體底部的配水干管輸送到罐內的環形反沖洗配水管中，通過孔眼流出，自 下而上沖洗濾層后經環形反沖洗廢水槽收集，再經反沖洗廢水配出管匯集后流出。由于第 一級輻射式側向流過濾室室壁分布有布水孔，所以反沖洗時兼有側向沖洗的方式，加強了 反沖洗效果。反沖洗氣沖系統進氣通過充氣管16進入環形反沖洗配水管后對濾層進行反 沖洗。反沖洗水沖強度為3L/ (8*1112)，氣沖強度為1517 (s ·πι2)，氣-水同時反沖洗歷時 4min，再水沖洗歷時3min。方法實施例2
原水經提升泵提升至到本輻射式側向流加豎向流串級吸附水處理裝置的進水室內，利 用密閉壓力式吸附過濾，第一級采用側向流進水方式，第二級采用壓力流自上而下豎向進 水方式，其中第一級輻射式側向流過濾室2的濾速沿半徑方向遞減，進水濾速為1. 52 m/ h，出水濾速為0.42 m/h，第二級豎向流過濾室4的濾速為0. 30 m/h。該裝置內的濾料均采 用赤泥基環境修復材料。第一級輻射式側向流過濾室的濾料粒徑為1. 6-2. 0mm，鋪設厚度為 800mm ；第二級豎向流過濾室的濾料粒徑為1. 25-1. 6mm，鋪設厚度為800mm。反沖洗水沖系 統進水從罐體底部的配水干管輸送到罐內的環形反沖洗配水管中，通過孔眼流出，自下而 上沖洗濾層后經環形反沖洗廢水槽收集，再經反沖洗廢水配出管匯集后流出。由于第一級 輻射式側向流過濾室室壁分布有布水孔，所以反沖洗時兼有側向沖洗的方式，加強了反沖 洗效果。反沖洗氣沖系統進氣通過充氣管進入環形反沖洗配水管后對濾層進行反沖洗。反 沖洗水沖強度為4L/ (s*m2)，氣沖強度為18L/ (s · m2)，氣-水同時反沖洗歷時4min，再 水沖洗歷時4min。二.輻射式側向流加豎向流串級吸附水處理裝置
該裝置的結構如圖1至圖4所示，主要由過濾系統和反沖洗系統組成。所述過濾系統由進水室1、進水管10、第二級過濾室進水管15、處理后出水管12、 第一級輻射式側向流過濾室2、第一級過濾出水室3和第二級豎向流過濾室4組成，其中 進水管10由管道與進水室1的頂部相連。第二級過濾室進水管15由管道與第二級豎向流 過濾室4連通。處理后出水管12由管道與第二級豎向流過濾室4連通。第一級輻射式側 向流過濾室2位于進水室1的外部，再往外依次是第一級過濾出水室3和第二級豎向流過 濾室4。在進水室1和第一級輻射式側向流過濾室2的室壁上，都設有等間距分布的布水孔 5。在第一級輻射式側向流過濾室2和第二級豎向流過濾室4的內腔中，自上而下設有多孔 陶瓷濾料層6和承托層7。所述多孔陶瓷濾料層6布置的濾料可以采用赤泥基環境修復材料，保持均質結 構。所述承托層7的作用是可防止赤泥基環境修復材料從配水系統中流失，同時對 均布沖洗水也有一定作用。
所述反沖洗系統，設有反沖洗廢水排水管8、環形反沖洗廢水收集槽9、環形反沖 洗配水管11、反沖洗給水干管13和反沖洗排水豎管14，其中反沖洗廢水排水管8布置在 第二級豎向流過濾室4的外部，其由管道與第二級豎向流過濾室4、第一級過濾出水室3、第 一級輻射式側向流過濾室2、環形反沖洗廢水收集槽9和反沖洗排水豎管14連通。環形反 沖洗配水管11與第二級豎向流過濾室4的底部及反沖洗給水干管13連通。反沖洗給水干 管13由管道分別與第一級輻射式側向流過濾室2和第一級過濾出水室3連通。該裝置的過濾過程是電鍍廢水從進水室1進來后由側向布置的布水孔5流入到 第一級輻射式側向流過濾室2中，經第一級輻射式側向流過濾室2過濾后的出水收集在第 一級過濾出水室3中，再通過壓力管即第二級過濾室進水管15進入第二級豎向流過濾室4 進行過濾，濾后出水最后通過處理后出水管12收集流出。在上述過濾的過程中，電鍍廢水 自上而下通過多孔陶瓷濾料層6和承托層7。該裝置的反沖洗過程是凈水從反沖洗給水干管13進入后經環形反沖洗配水管 11分別進入第一級輻射式側向流過濾室2、第一級過濾出水室3和第二級豎向流過濾室4 中，將第一級輻射式側向流過濾室2、第一級過濾出水室3和第二級豎向流過濾室4中的多 孔陶瓷濾料層6進行高速水流反沖洗，反沖洗后水經環形反沖洗廢水收集槽9收集，再依次 通過反沖洗廢水排水管8、反沖洗排水豎管14后排出。該裝置還設有鼓風機17，該鼓風機由充氣管16向反沖洗給水干管13鼓風，以便對 濾料進行氣水聯合反沖。本裝置特別針對電鍍廢水中重金屬離子種類豐富且濃度較高的條件下實現對重 金屬離子的高效去除。本裝置與傳統的豎向流過濾形式相比，增加了前期的輻射式側向流 過濾，盡可能的利用輻射式側向流濾料層截留較高濃度的重金屬離子，減輕豎向流濾層的 負擔。而且輻射式側向流中流速隨著半徑方向逐漸減小，且可供接觸的濾料逐漸增多，此條 件可以使廢水均勻的與濾料層接觸，從而避免局部堵塞嚴重現象，但輻射截面大小積始終 有限。于是在輻射式側向流的后面串聯一級豎向流，豎向流填料層高度大于輻射式側向流 截面半徑，使得廢水與濾料層充分的接觸，從而加強了處理效果，并節約成本，降低裝置占 地面積。同時，這種多級精細過濾裝置的側向流進水方式所帶來的雜質截污量分布情況也 更有利于濾料自下而上的反洗。附表
表權利要求
一種水處理方法，其特征是一種輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法，具體是利用密閉壓力式裝置實施兩級吸附過濾，其中，第一級采用輻射式側向流進水方式，該側向流過濾室的濾速沿半徑方向遞減，第二級采用壓力流自上而下豎向進水方式，濾后出水經管道排出；濾料均采用赤泥基環境修復材料，每級過濾室的濾層均保持均質結構；利用反沖洗方式使濾層保持過濾功能，反沖洗水自下而上沖洗濾層，然后經管道流出。
2.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征是第一級進水的濾速為1.12m/h，出水 濾速為0. 22 m/h。
3.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征是第二級豎向進水的濾速為0.46m/h。
4.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征是反沖洗方式采用先氣_水反沖再水沖 的方式。
5.一種水處理裝置，其特征是實現權利要求1至4中任一權利要求所述方法的裝置，該 裝置主要由過濾系統和反沖洗系統組成，其中所述過濾系統設有兩級過濾室，其中，第一級輻射式側向流過濾室(2)位于進水室(1) 的外部，再往外依次是第一級過濾出水室(3)和第二級豎向流過濾室(4)；在進水室(1)和 第一級輻射式側向流過濾室(2)的室壁上，都設有等間距分布的布水孔(5)；在所述的兩級 過濾室的內腔中，自上而下設有多孔陶瓷濾料層(6)和承托層(7)；所述反沖洗系統，包括反沖洗配水管(11)和反沖洗廢水收集槽(9)，它們分別與所述 兩級過濾室的底部、側壁上部連通，環形反沖洗配水管(11)又與反沖洗給水干管(13)連通。
6.根據權利要求5所述的水處理裝置，其特征是第一級和第二級過濾室的多孔陶瓷濾 料層(6)布置的濾料均采用赤泥基環境修復材料，該材料保持均質結構。
7.根據權利要求6所述的水處理裝置，其特征是所述第一級輻射式側向流過濾室(2) 的多孔陶瓷濾料層(6)的濾料粒徑大于第二級豎向流過濾室的多孔陶瓷濾料層(6)的濾料 粒徑。
8.根據權利要求5所述的水處理裝置，其特征是在第一級輻射式側向流過濾室(2)和 第二級豎向流過濾室(4)的外部分別設有與之連通的反沖洗排水豎管(14)、反沖洗廢水排 水管(8)，反沖洗廢水排水管(8)由管道與第一級過濾出水室(3)和環形反沖洗廢水收集槽 (9)連通。
9.根據權利要求5所述的水處理裝置，其特征是該裝置設有鼓風機(17)，該鼓風機經 充氣管(16)與反沖洗給水干管(13)和環形反沖洗配水管(11)連通。
全文摘要
本發明涉及輻射側向流加豎向流串級吸附水處理方法及裝置。該方法是利用密閉壓力式裝置實施兩級吸附過濾，其中，第一級采用輻射式側向流進水方式，該側向流過濾室的濾速沿半徑方向遞減，第二級采用壓力流自上而下豎向進水方式，濾后出水經管道排出；濾料均采用赤泥基環境修復材料，每級過濾室的濾層均保持均質結構；利用反沖洗方式使濾層保持過濾功能，反沖洗水自下而上沖洗濾層，然后經管道流出。該裝置主要由過濾系統和反沖洗系統組成。本發明不僅解決了截污量不均勻的問題，還加強了處理效果，同時反沖洗不僅有自下而上的方式，還有側向反洗的方式，從而加強了反沖洗效果，本發明與傳統物化-生化方法相比凈化優勢明顯。
文檔編號C02F9/02GK101935113SQ20101029105
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者盧家喜, 吳建鋒, 夏世斌, 廖祁明, 徐曉虹, 李孟 申請人:武漢理工大學