專利名稱：一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種飲用水處理裝置，具體涉及一種用于高濃度氨氮水源水處理的過濾裝置。
背景技術(shù)：
目前，飲用水源大多受到氨氮污染，國內(nèi)外對飲用水中的氨氮濃度有較嚴(yán)格的規(guī)定，我國《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91-2002)把氨氮列為河流、湖泊水庫和集中式飲用水源地的必測項(xiàng)目。我國現(xiàn)行的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)規(guī)定氨氮I、II、111、V類標(biāo)準(zhǔn)限值分別是O. 15mg/L、0. 5mg/L、l. 0mg/L、2. Omg/L ;一般認(rèn)為氨氮水質(zhì)指標(biāo)超過II級標(biāo)準(zhǔn)限值的水源水，不宜作為生活飲用水的水源，而《2011年中國環(huán)境狀況公報》的統(tǒng)計(jì)表明我國地表水氨氮污染平均在2mg/L以上，最高可達(dá)6 7mg/L，因此針對如此高濃度的氨氮水源水處理技術(shù)的發(fā)展刻不容緩。 目前，沸石顆粒吸附氨氮法以其廉價、高效、占地小等特點(diǎn)越來越受人矚目，大量研究表明附氨氮法在濾料與過濾裝置方面仍需要解決以下問題(1)天然沸石孔道體系結(jié)構(gòu)不規(guī)則、孔徑小或孔容小，雜質(zhì)礦物大量存在，且不易分離，純度、穩(wěn)定性都較差；合成或改性沸石是過濾分離的關(guān)鍵步驟之一，大量學(xué)者為此分別進(jìn)行了化工合成沸石吸附氨氮的研究、粉煤灰合成沸石吸附氨氮研究、礦物改性吸附氨氮的研究以及礦物合成沸石吸附氨氮的研究。近年來，凹凸棒石在水處理中的應(yīng)用倍受人們的重視，成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，凹凸棒石具天然隧道孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)堿溶液處理后可作為晶種，有利于沸石的合成，目前已有相應(yīng)的專利報道凹凸棒石通過高溫(120°c 160°C)水熱堿浸下合成方鈉石(CN101066766A、CN101618880A)、絲光沸石(CN101066766A)、4A 沸石(CN101066766A、CN101618880A、CN101817539A)、X 型沸石(CN101337681A)、P 型沸石(CN101618880A)，但凹凸棒石合成的沸石粉末或顆粒在高濃度氨氮水源水處理中的應(yīng)用尚未見報道。(2)因粉末濾料不宜放置在濾池中，而常以與高濃度氨氮水源水混合攪拌的形式吸附去除氨氮，致使污泥排放量大。(3)基于顆粒濾料的上向流濾池處理效果優(yōu)于普通快濾池、虹吸濾池、“V”形濾池和下向流濾池，但上向流過濾裝置的過濾速度不易大于5m/h時，否則過濾層上部的細(xì)小濾料即易流失；向上反沖洗的效果不理想。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決凹凸棒石合成的沸石粉末或顆粒在高濃度氨氮水源水處理中應(yīng)用的空白、粉末濾料過濾裝置的使用具有局限性、上向流顆粒濾料過濾池的過濾速度受限與反沖洗效果不理想的問題，而提供一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置。本實(shí)用新型包括鋼罐體、底部進(jìn)水管、濾板、側(cè)壁出水管、第一格柵板、第二格柵板、頂部出水管、氣水反沖洗管、排氣管和數(shù)個濾管，濾板水平設(shè)置在鋼罐體內(nèi)腔的中部，濾板的端面上均布設(shè)有數(shù)個通水孔，每個通水孔的下方對應(yīng)一個濾管，且濾管的上端與濾板的下端面固定連接，濾管的下端為封閉端，所述濾管的管壁上設(shè)有數(shù)個微孔，且每個濾管的管壁外表面上纏繞有聚丙烯絲，側(cè)壁出水管和氣水反沖洗管對稱設(shè)置在鋼罐體的外側(cè)壁上，側(cè)壁出水管和氣水反沖洗管均位于濾板的上方，且側(cè)壁出水管高于氣水反沖洗管，所述第一格柵板水平設(shè)置在鋼罐體的內(nèi)部，第一格柵板位于側(cè)壁出水管的上方，第二格柵板設(shè)置在第一格柵板的上方，且第二格柵板與第一格柵板平行設(shè)置，頂部出水管設(shè)置在鋼罐體的頂部外壁上，所述底部進(jìn)水管和排氣管均設(shè)置在鋼罐體底部的外壁上，所述底部進(jìn)水管、側(cè)壁出水管、頂部出水管、氣水反沖洗管和排氣管上均安裝有閥門。本實(shí)用新型包含以下有益效果一、由于本實(shí)用新型將粉末濾料預(yù)涂膜技術(shù)和顆粒濾層相結(jié)合，即上向流過濾I區(qū)(濾管4所在的腔體區(qū)域?yàn)镮區(qū))和上向流過濾II區(qū)(第一格柵板7、鵝卵石或石英礫石承托層8、凹凸棒石合成沸石顆粒濾層9和第二格柵板10為II區(qū))雙層過濾過程一體化，并且采用了凹凸棒石合成沸石粉末或顆粒作為濾料，使過濾效果得到改善，即過濾后氨氮水的濃度從2mg/L 7mg/L降低至Omg/L O. 15mg/L,滿足國家規(guī)定的I級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求；因本實(shí)用新型過濾II區(qū)采用粒徑為O. 8mm I. 5mm的濾料，粒徑自下而上依次減小，濾層厚度為1200mm 1500mm,且氣水反沖洗過程為均勻恒速進(jìn)水對濾層 進(jìn)行沖洗，因此避免了過濾層上層細(xì)小濾料流失以及難以對濾料沖洗干凈的現(xiàn)象發(fā)生，本實(shí)用新型將凹凸棒石合成的沸石粉末或顆粒在高濃度氨氮水源水處理中得到應(yīng)用。二、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、使用方便，運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)全自動化控制，且高效經(jīng)濟(jì)，無二次污染。三、本實(shí)用新型可用于自來水凈化、地下水處理、市政污源水處理，以及用于新建工程和改造工程中。
圖I是本實(shí)用新型的主視圖，圖2是凹凸棒石合成沸石粉末混合預(yù)涂液在濾管4的表面形成涂層濾膜的工藝過程流程圖，圖3是待處理高濃度氨氮水源水依次經(jīng)過布水區(qū)15、中部集水區(qū)5、鵝卵石或石英礫石承托層8、凹凸棒石合成沸石顆粒濾層9完成的過濾過程工藝流程圖，圖4是過濾II區(qū)的反沖洗及反沖洗水放空過程工藝流程圖，圖5是過濾I區(qū)的反沖洗及反沖洗水放空過程工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括鋼罐體I、底部進(jìn)水管2、濾板3、側(cè)壁出水管6、第一格柵板7、第二格柵板10、頂部出水管12、氣水反沖洗管13、排氣管14和數(shù)個濾管4，所述濾板3水平設(shè)置在鋼罐體I內(nèi)腔的中部，濾板3的圓周外表面與鋼罐體I的內(nèi)壁固定連接，濾板3的端面上均布設(shè)有數(shù)個通水孔3-1，每個通水孔3-1的下方對應(yīng)一個濾管4，如此設(shè)置，便于濾管4內(nèi)的水通過通水孔3-1流入中部集水區(qū)5，且濾管4的上端與濾板3的下端面固定連接，濾管4的下端為封閉端，所述濾管4的管壁上設(shè)有數(shù)個圓形微孔，且每個濾管4管壁的外表面纏繞有聚丙烯絲，如此設(shè)置，利于凹凸棒石合成沸石粉末的附著，從而逐漸形成凹凸棒石合成沸石粉末涂層。所述側(cè)壁出水管6和氣水反沖洗管13對稱設(shè)置在鋼罐體I的外側(cè)壁上，側(cè)壁出水管6和氣水反沖洗管13均位于濾板3的上方，且側(cè)壁出水管6高于氣水反沖洗管13，側(cè)壁出水管6和氣水反沖洗管13均與鋼罐體I密封連接，所述第一格柵板7水平設(shè)置在鋼罐體I的內(nèi)部，第一格柵板7的圓周外表面與鋼罐體I的內(nèi)壁固定連接，第一格柵板7位于側(cè)壁出水管6的上方，第二格柵板10設(shè)置在第一格柵板7的上方，且第二格柵板10與第一格柵板7平行設(shè)置，使用時，第一格柵板7對鵝卵石或石英礫石起到承托的作用，第二格柵板10可以防止過濾層上層的細(xì)小濾料在水流的沖擊下流失，頂部出水管12設(shè)置在鋼罐體I的頂部外壁上，且頂部出水管12與鋼罐體I密封連接，所述底部進(jìn)水管2和排氣管14均設(shè)置在鋼罐體I底部的外壁上，底部進(jìn)水管2與鋼罐體I密封連接，所述底部進(jìn)水管2、側(cè)壁出水管6、頂部出水管12、氣水反沖洗管13和排氣管14上均安裝有閥門，濾板3、濾管4、第一格柵板7和第二格柵板10均為不銹鋼材質(zhì)。高濃度氨氮水源水是指受污染的水源水中氨氮的含量在2mg/L 7mg/L。濾管4的下方為布水區(qū)15，濾管4所在區(qū)域?yàn)檫^濾I區(qū)16，第一格柵板7與第二格柵板10之間為過濾II區(qū)17，濾板3與第一格柵板7之間為中部集水區(qū)5，第二格柵板10的上方為上部集水區(qū)11。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的濾管4的長度為500mm 800mm,濾管4的外徑為15mm 25mm。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的濾管4上的每個圓形微孔的孔徑為5mm IOmm,每個濾管4上的圓形微孔總面積占濾管表面積的25% 45%。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。本實(shí)用新型的使用過程本實(shí)用新型在對高濃度氨氮水源水進(jìn)行處理前，先將鵝卵石或石英礫石承托層8和凹凸棒石合成沸石顆粒濾層9添加到過濾II區(qū)17，其中凹凸棒石合成沸石粗顆粒的粒徑為O. 8mm I. 5mm,凹凸棒石合成沸石顆粒濾層9的高度為1200mm 1500mm,且凹凸棒石合成沸石顆粒濾層9的粒徑由下至上依次減小。高濃度氨氮水源水的處理過程分為三個階段分別為涂層濾膜的形成、過濾和反沖洗。I、涂層濾膜的形成階段見圖2，關(guān)閉頂部出水管12、氣水反沖洗管13和排氣管14上的閥門，打開底部進(jìn)水管2和側(cè)壁出水管6上的閥門，利用循環(huán)泵將一定質(zhì)量和濃度的凹凸棒石合成沸石粉末(100目 200目)混合預(yù)涂液從底部進(jìn)水管2抽入布水區(qū)15中，在水流的帶動下憑借水壓作用將混合預(yù)涂液均勻分配到濾管4管壁外表面纏繞的聚丙烯絲上，逐漸形成涂層濾膜，混合預(yù)涂液則通過濾管4上的微孔進(jìn)入濾管4的內(nèi)部，再逐漸經(jīng)濾管4的頂端、通水孔3-1流入中部集水區(qū)5，然后由側(cè)壁出水管6排出，此時，在鋼罐體I外部設(shè)一個混合預(yù)涂液循環(huán)箱，箱內(nèi)混合預(yù)涂液從底部進(jìn)水管2導(dǎo)入鋼罐體1，經(jīng)濾管4的過濾水從側(cè)壁出水管6排出后再進(jìn)入外設(shè)的混合預(yù)涂液循環(huán)箱，如此循環(huán)15min 30min后，這時在濾管4的表面形成厚度約為2_ 4_的涂層濾膜,后續(xù)混合預(yù)涂液中的凹凸棒石合成沸石粉末不斷被濾膜截留，直至出水濁度近似為O時，涂層濾膜的形成完成，此循環(huán)中止。此階段I的運(yùn)行過程需要混合預(yù)涂液連續(xù)供給，以免涂層濾膜從濾管4表面脫落而影響掛膜效果。2、過濾階段見圖3，關(guān)閉側(cè)壁出水管6、氣水反沖洗管13、排氣管14的閥門，打開底部進(jìn)水管2和頂部出水管12的閥門，利用循環(huán)泵將待處理的高濃度氨氮水源水從進(jìn)水管2泵入布水區(qū)15，將水流均勻分配到各濾管4的涂層濾膜表面，根據(jù)沸石對離子的交換順序Qr>Rb > NH , >K >Na >Li >Ba >Sr >CA >Mg2 ,沸石上的可交換離子與水源水中的NH:易發(fā)生交換反應(yīng)，從而將水源水中的NH:固定吸附在凹凸棒石合成沸石表面，即吸附在濾管4的涂層濾膜表面，使水源水中高濃度氨氮的濃度降至I. Omg/L 2. Omg/L,同時懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等污染物也被截留。在內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下水流進(jìn)入濾管4的內(nèi)部，經(jīng)濾管4的頂端、通水孔3-1流入中部集水區(qū)5，水流繼續(xù)向上流動，采用上向流過濾方式，水流依次經(jīng)過鵝卵石或石英礫石承托層8、凹凸棒石合成沸石顆粒過濾層9。凹凸棒石合成沸石顆粒過濾層9的設(shè)置使上向流濾速在10 20m/h范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，解決了上向流濾速不能太高(<5m/h)，反沖洗不干凈的局限性，通過上向流過濾II區(qū)17吸附并截留水源水中剩余的氨氮以及懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等污染物，濾后水流入上部集水區(qū)11，最后從頂部出水管12排出。此階段2的運(yùn)行過程需要高濃度氨氮水源水連續(xù)供給，運(yùn)行一定時間后，向水源水中添加適量的凹凸棒石合成沸石粉末，使濾管4形成新的凹凸棒石合成沸石涂層濾膜，合理控制凹凸棒石合成沸石粉末與氨氮、懸浮物(用濁度表示)的適當(dāng)比例可延長過濾裝置運(yùn)行時間。通過雙層過濾之后，排出的水中氨氮濃度為Omg/L O. 15mg/L，符合國家規(guī)定的I級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。3、反沖洗階段過濾裝置運(yùn)行一段時間后，涂層濾膜與過濾層過濾效率降低，此時需要對過濾I區(qū)16和過濾II區(qū)17進(jìn)行反沖洗。 過濾II區(qū)17的反沖洗過程見圖4，關(guān)閉底部進(jìn)水管2、排氣管14、側(cè)壁出水管6的閥門，打開氣水反沖洗管13、頂部出水管12的閥門，利用循環(huán)泵將壓縮空氣和清水從氣水反沖洗管13泵入中部集水區(qū)5內(nèi)，加劇濾料顆粒間的摩擦碰撞，使污染物容易脫離濾料，同時，頂部出水管12連接出水泵進(jìn)行抽吸，此時布水區(qū)15與過濾I區(qū)16可整體視為上向流過濾池的池底，污物混合液經(jīng)上部集水區(qū)11、頂部出水管12排出，此過程運(yùn)行直至水質(zhì)滿足要求為止。過濾II區(qū)17的反沖洗水放空過程過濾II區(qū)17的反沖洗過程結(jié)束后，關(guān)閉底部進(jìn)水管2、排氣管14、氣水反沖洗管13的閥門，打開側(cè)壁出水管6、頂部出水管12的閥門，放空上部集水區(qū)11、過濾II區(qū)17中的反沖洗水與壓縮空氣。過濾I區(qū)16的反沖洗過程見圖5，關(guān)閉頂部出水管12、側(cè)壁出水管6、排氣管14的閥門，打開氣水反沖洗管13、底部進(jìn)水管2的閥門，利用循環(huán)泵將壓縮空氣和反沖洗清水泵入中部集水區(qū)5內(nèi)，水進(jìn)入濾管4內(nèi)部，將失效的凹凸棒石合成沸石粉末形成的涂層濾膜完全從濾管4的表面沖刷脫落，污物混合液經(jīng)布水區(qū)15從底部進(jìn)水管2流出，此過程運(yùn)行直至出水水質(zhì)滿足要求為止。過濾I區(qū)16的反沖洗水放空過程過濾I區(qū)16的反沖洗過程結(jié)束后，關(guān)閉頂部出水管12、側(cè)壁出水管6、氣水反沖洗管13、排氣管14的閥門，打開底部進(jìn)水管2的閥門，底部進(jìn)水管2與出水泵連接，抽吸過濾I區(qū)16的反沖洗水，使水位降至布水區(qū)15中，此時關(guān)閉與底部進(jìn)水管2連接的抽吸泵，再打開排氣管14的閥門，布水區(qū)15中的水在重力作用下排出鋼罐體I。
權(quán)利要求1.一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置，其特征在于所述過濾裝置包括鋼罐體(I)、底部進(jìn)水管(2)、濾板(3)、側(cè)壁出水管(6)、第一格柵板(7)、第二格柵板(10)、頂部出水管(12)、氣水反沖洗管(13)、排氣管(14)和數(shù)個濾管(4)，所述濾板(3)水平設(shè)置在鋼罐體(I)內(nèi)腔的中部，濾板(3)的端面上均布設(shè)有數(shù)個通水孔(3-1)，每個通水孔(3-1)的下方對應(yīng)一個濾管(4)，且濾管(4)的上端與濾板(3)的下端面固定連接，濾管(4)的下端為封閉端，所述濾管(4)的管壁上設(shè)有數(shù)個圓形微孔，且每個濾管(4)的管壁外表面上纏繞有聚丙烯絲，所述側(cè)壁出水管(6)和氣水反沖洗管(13)對稱設(shè)置在鋼罐體(I)的外側(cè)壁上，側(cè)壁出水管(6 )和氣水反沖洗管(13 )均位于濾板(3 )的上方，且側(cè)壁出水管(6 )高于氣水反沖洗管(13)，所述第一格柵板(7)水平設(shè)置在鋼罐體(I)的內(nèi)部，第一格柵板(7)位于側(cè)壁出水管(6)的上方，第二格柵板(10)設(shè)置在第一格柵板(7)的上方，且第二格柵板(10)與第一格柵板(7)平行設(shè)置，頂部出水管(12)設(shè)置在鋼罐體(I)的頂部外壁上，所述底部進(jìn)水管(2)和排氣管(14)均設(shè)置在鋼罐體(I)底部的外壁上，所述底部進(jìn)水管(2)、側(cè)壁出水管(6)、頂部出水管(12)、氣水反沖洗管(13)和排氣管(14)上均安裝有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置，其特征在于所述濾管(4)的長度為500mm 800mm,濾管⑷的外徑為15mm 25mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置，其特征在于所述濾管(4)上的每個圓形微孔的孔徑為5mm 10mm。
專利摘要一種用于高濃度氨氮水源水處理的雙層過濾裝置，它涉及一種飲用水處理裝置，以解決凹凸棒石合成的沸石粉末或顆粒在高濃度氨氮水源水處理中應(yīng)用的空白、粉末濾料過濾裝置的使用受到局限性的問題。濾板水平設(shè)置在鋼罐體內(nèi)腔的中部，濾板的端面上均布設(shè)有數(shù)個通水孔，每個通水孔的下方對應(yīng)一個濾管，濾管的上端與濾板的下端面固定連接，濾管的下端為封閉端，濾管的管壁上設(shè)有數(shù)個圓形微孔，每個濾管的管壁外表面上纏繞有聚丙烯絲，側(cè)壁出水管和氣水反沖洗管均位于濾板的上方，第一格柵板水平設(shè)置在鋼罐體的內(nèi)部，第一格柵板位于側(cè)壁出水管的上方，第二格柵板設(shè)置在第一格柵板的上方。本實(shí)用新型用于高濃度氨氮水源水的處理。
文檔編號C02F9/02GK202705137SQ20122042759
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者孫楠, 李巋然 申請人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)