專利名稱：一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法及裝置。
背景技術(shù)：
微電解是指低壓直流狀態(tài)下的電解，可以有效除去水中的鈣、鎂離子從而降低水的硬度，也可以降低水中重金屬離子的含量，同時電解產(chǎn)生可滅菌消毒的活性氫氧自由基和活性氯，且電極表面的吸附作用也能殺死細(xì)菌。在難降解工業(yè)廢水的處理技術(shù)中，微電解技術(shù)正日益受到重視，并且逐漸進(jìn)入到工程的實(shí)際運(yùn)用中。鐵在地球表面分布很廣，地殼中的鐵質(zhì)多半分散在各種晶質(zhì)巖和沉積巖中，而錳作為鐵的伴生物，也隨之產(chǎn)生。但是鐵錳也有一下幾種途徑進(jìn)入地下水1)含碳酸的地下， 對巖層中的二價鐵的氧化物起溶解的作用；2)三價鐵的氧化物在還原條件下被還原而溶于水；3)有機(jī)物質(zhì)對鐵質(zhì)的溶解作用。含鐵錳地下水在地層中經(jīng)過長期的滲透過濾，幾乎不含油懸浮物，也不含溶解氧，一般水質(zhì)清澈透明，但是當(dāng)含鐵地下水被抽至地面時，空氣中的氧便迅速溶解于水中，產(chǎn)生不溶于水的氫氧化鐵沉淀。地下水中鐵錳含量超標(biāo)的情況在南方并不多見，但是在氣候寒冷的北方則很常見?，F(xiàn)階段處理地下飲用水中鐵錳的方法主要有曝氣過濾法、選擇性膜法和兩者相結(jié)合的方法。但是以上的方法有各自的缺點(diǎn)，除了反應(yīng)時間過長和價格昂貴外，其共同的特點(diǎn)在于如果要在冬季繼續(xù)運(yùn)行，就要提供大量的保暖措施，耗能較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廉價、方便、耐寒的處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法及裝置。一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法，通過導(dǎo)線將放置在容器中的石墨電極板并聯(lián)連接并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端施加直流電壓，使容器內(nèi)地下飲用水中的鐵錳向陰極聚集并產(chǎn)生沉淀，再通過多級過濾除去地下飲用水中過量的鐵錳，從而使地下飲用水中的鐵錳含量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。所述導(dǎo)線兩端施加的電壓為利用變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)化為的電壓，電壓的范圍為 MV-60V。一種所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，由地下水進(jìn)水管、進(jìn)水槽、電解槽、多級濾柱和處理后出水管組成，地下水槽內(nèi)設(shè)有潛水泵，潛水泵出水管道從上部接入電解槽內(nèi)，電解槽底部設(shè)有出水管，電解槽內(nèi)設(shè)有通過導(dǎo)線并聯(lián)連接的石墨電極板并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端與變壓器連接并在線路中設(shè)有電壓表，多級濾柱的級數(shù)為2-6級，電解槽出水管、多級濾柱和處理后出水管通過管道串聯(lián)連接。
所述并聯(lián)連接的石墨電極板的數(shù)量為4-8塊。所述濾柱為圓筒型密封結(jié)構(gòu)，上端蓋和下端蓋均為螺紋密封連接，濾柱內(nèi)上部和下部分別固定一塊均布水帽的分水板，水帽的篩孔及縫隙為0. 5-lmm，在兩塊分水板之間裝填濾料，濾料為石英砂、錳砂和活性炭，濾料的粒徑為2-5mm，濾柱上端蓋和下端蓋中心分別設(shè)有進(jìn)水管和出水管。本發(fā)明的工作過程高鐵錳含量地下飲用水通過潛水泵進(jìn)入電解池中，充滿整個電解池，有利于反應(yīng)效率的提高。然后接通電源，在分別代表正負(fù)極的純石墨電極板上進(jìn)行反應(yīng)，水中的鐵錳迅速被轉(zhuǎn)化為沉淀析出或成為懸浮物，再通過分級濾柱進(jìn)行過濾，通過不同的濾料對處理后的水進(jìn)行分級處理，最后出水。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)變壓器改變電流設(shè)計(jì)，降低了電耗的成本；2)采用純石墨電極板，能使微電解反應(yīng)順利進(jìn)行并且不會向水中增加新的金屬離子；3)處理含鐵錳地下飲用水的效率比其他方法更便捷，更經(jīng)濟(jì)；4)后續(xù)的濾料過濾能更好的將水中懸浮或殘留的膠體狀顆粒處理徹底，使出水達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)；5)該方法適用于地下飲用水中鐵錳含量較高的地區(qū)，同時也適用于較為寒冷地區(qū)的地下飲用水處理。

圖1為該裝置流程示意圖。圖2為濾柱結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖中1.地下水進(jìn)水管 2.進(jìn)水槽 3.電解槽 4.多級濾柱 5.處理后出水管 6.潛水泵 7.變壓器 8.電壓表 9.分水板 10.濾料 11.石墨電極板
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法，通過導(dǎo)線將放置在容器中的四塊石墨電極板并聯(lián)連接并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端施加24V直流電壓，使容器內(nèi)地下飲用水中的鐵錳向陰極聚集并產(chǎn)生沉淀，再通過四級過濾柱除去地下飲用水中過量的鐵錳，從而使地下飲用水中的鐵錳含量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。一種所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，由地下水進(jìn)水管1、進(jìn)水槽2、電解槽3、多級濾柱4和處理后出水管5組成，地下水槽2內(nèi)設(shè)有潛水泵6，潛水泵6出水管道從上部接入電解槽3內(nèi)，電解槽3底部設(shè)有出水管，電解槽3內(nèi)設(shè)有通過導(dǎo)線并聯(lián)連接的四塊石墨電極板11并將石墨電極11板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端與變壓器7連接，變壓器7將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，在線路中設(shè)有電壓表8 ；多級濾柱4為四級， 濾柱為圓筒型密封結(jié)構(gòu)，上端蓋和下端蓋均為螺紋密封連接，方便維修及更換填料，濾柱內(nèi)上部和下部分別固定一塊均布水帽的分水板9，水帽的篩孔及縫隙為0. 5-lmm，用于布水和緩流，在兩塊分水板9之間裝填濾料10，在該實(shí)施例中，第一級濾柱填充石英砂，第二、三級濾柱填充錳砂，最后一級濾柱填充活性炭，濾料10的粒徑均為2-5mm，濾柱上端蓋和下端蓋中心分別設(shè)有進(jìn)水管和出水管；電解槽3出水管、多級濾柱4和處理后出水管5通過管道串聯(lián)連接。該實(shí)施例中，進(jìn)水槽采用PVC板粘接，長、寬、高為50cm X 50cm X 70cm ；電解槽有機(jī)玻璃制作，長、寬、高為150cmX30cmX30cm ；石墨電極板長、寬、厚為30cmX20cmX0. 2cm ；濾柱直徑為20cm、壁厚1cm、高50cm，分水板采用PVC板，濾料裝填高度為30cm。潛水泵為森森集團(tuán)生產(chǎn)的多功能潛水泵，型號JP-055 ；變壓器為香港銘緯股份有限公司生產(chǎn)的變壓器，型號S-25-24 ；電壓表為普通電壓表。采用所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，對兩種水樣進(jìn)行處理和檢測。第一個水樣是來自遼寧省撫順市清原縣某村莊的深層地下水，經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門檢測，該地下水鐵含量為15mg/L，錳含量為1. 5mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。第二個水樣是由實(shí)驗(yàn)室用硫酸亞鐵和硫酸錳配置的實(shí)驗(yàn)?zāi)M水，鐵含量為15mg/L，錳含量為1.5mg/L，作為處理效果的對比。裝置采用4塊石墨電極板，采用電解1小時，沉淀10分鐘的間歇運(yùn)行方式，經(jīng)過濾柱的過濾后最終出水。檢測結(jié)果顯示，兩種水樣的出水中鐵含量小于0. ;3mg/L，錳含量小于 0. lmg/L，均達(dá)到我國制定的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)。
權(quán)利要求
1.一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法，其特征在于通過導(dǎo)線將放置在容器中的石墨電極板并聯(lián)連接并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端施加直流電壓， 使容器內(nèi)地下飲用水中的鐵錳向陰極聚集并產(chǎn)生沉淀，再通過多級過濾除去地下飲用水中過量的鐵錳，從而使地下飲用水中的鐵錳含量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法，其特征在于所述導(dǎo)線兩端施加的電壓為利用變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)化為的電壓，電壓的范圍為MV-60V。
3.—種如權(quán)利要求1所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，其特征在于由地下水進(jìn)水管、進(jìn)水槽、電解槽、多級濾柱和處理后出水管組成，地下水槽內(nèi)設(shè)有潛水泵，潛水泵出水管道從上部接入電解槽內(nèi)，電解槽底部設(shè)有出水管，電解槽內(nèi)設(shè)有通過導(dǎo)線并聯(lián)連接的石墨電極板并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端與變壓器連接并在線路中設(shè)有電壓表，多級濾柱的級數(shù)為2-6級，電解槽出水管、多級濾柱和處理后出水管通過管道串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，其特征在于所述并聯(lián)連接的石墨電極板的數(shù)量為4-8塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述處理含高濃度鐵錳地下飲用水的裝置，其特征在于所述濾柱為圓筒型密封結(jié)構(gòu)，上端蓋和下端蓋均為螺紋密封連接，濾柱內(nèi)上部和下部分別固定一塊均布水帽的分水板，水帽的篩孔及縫隙為0. 5-lmm，在兩塊分水板之間裝填濾料，濾料為石英砂、錳砂和活性炭，濾料的粒徑為2-5mm，濾柱上端蓋和下端蓋中心分別設(shè)有進(jìn)水管和出水管。
全文摘要
一種處理含高濃度鐵錳地下飲用水的方法及裝置，通過導(dǎo)線將放置在容器中的石墨電極板并聯(lián)連接并將石墨電極板分別設(shè)置為陽極和陰極，導(dǎo)線兩端施加直流電壓，使容器內(nèi)地下飲用水中的鐵錳向陰極聚集并產(chǎn)生沉淀，再通過多級過濾除去地下飲用水中過量的鐵錳，從而使地下飲用水中的鐵錳含量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用純石墨電極板，使微電解反應(yīng)順利進(jìn)行并且不會向水中增加新的金屬離子；處理裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施，且電耗低、處理效率高；成本低、易于推廣應(yīng)用，該方法適用于地下飲用水中鐵錳含量較高的地區(qū)，同時也適用于較為寒冷地區(qū)的地下飲用水處理。
文檔編號C02F101/20GK102381790SQ201110308800
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者張克強(qiáng), 李軍幸, 翟中葳 申請人:農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所