專利名稱：一種弱曝氣去除水中鐵和錳離子的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及ー種用于去除地下水中鐵、錳離子的反應裝置。
背景技術：
地下水是水資源的重要組成部分，由于分布廣泛且水量穩(wěn)定，是我國很多地區(qū)或城市的重要水源。在水中溶解的碳酸、有機物等物質(zhì)的作用下，地層中鐵、錳形態(tài)發(fā)生變化，最終低價離子形態(tài)溶入水中，導致地下水中鐵、錳共存且濃度較高。長期飲用鐵、錳離子濃度較高的地下水，人體內(nèi)鐵、錳含量累積到一定程度會引發(fā)血色病、慢性中毒、記憶カ衰退等癥狀。此外，地下水中鐵、錳離子被空氣氧化后，會形成沉淀，影響紡織、造紙、釀造、食品等行業(yè)的相關產(chǎn)品質(zhì)量，腐蝕和堵塞生產(chǎn)設備。因此，為了適應生活飲用水和エ業(yè)用水的需要，開發(fā)利用含鐵、錳離子的地下水資源，就需要對地下水進行除鐵、錳處理。傳統(tǒng)的地下水除鐵、錳エ藝是以曝氣結合過濾為主的氧化法。在曝氣充氧條件下，水中Fe2+吸附到濾料表面,被溶解氧(Dissolved oxygen, DO)氧化并形成鐵質(zhì)濾膜。而這層濾膜能夠繼續(xù)吸附Fe2+，完成Fe2+的催化氧化過程。這種方法的除鐵效果良好。但是去除地下水中Mn2+的最適合pH范圍是> 9. 5，因此這種エ藝的除錳效率較低。若要提高除錳效果，還可以選擇采用較低的濾速，通過提高Mn2+與濾料表面接觸來強化氧化效率，但是低濾速會降低水廠的生產(chǎn)效率。目前在國內(nèi)，仍有較多水廠采用這種曝氣過濾除鐵、錳的方案。為了提高地下水中錳離子的去除效率，一種合適的升級方案是ニ級曝氣結合ニ級過濾。這種方案是在第一個濾池中通過強曝氣除鐵，然后在第二個濾池中弱曝氣除錳，由此將鐵、錳離子的去除在兩個獨立的池子內(nèi)完成，達到提高地下水中錳離子去除效率的目的。由于新增了ー個弱曝氣除錳的濾池，這會增大地下水廠投資。在這種ニ級曝氣結合ニ級過濾的水廠運行中發(fā)現(xiàn)，弱曝氣除錳濾池中維持濾速恒定，且PH保持中性條件下，Mn2+的去除率很快可由5. 6%増大到96%。進ー步分析發(fā)現(xiàn)，初始階段地下水中Mn2+的去除主要是接觸氧化形成的自催化作用為主，而后期除錳效率的提高是以Mn2+氧化細菌為主的生物氧化作用。Mn2+通過濾床時，被濾料表面的微生物吸附，在微生物胞外酶的作用下，被氧化為Mn4+，并附在菌體表面。進ー步研究發(fā)現(xiàn)，在生物氧化去除過程中，F(xiàn)e2+對維系生物濾層中微生物群系所組成的生態(tài)群落起著非常重要的作用，能夠實現(xiàn)鐵、錳在同一生物濾層中很好地被往除。這就是在ニ級曝氣結合ニ級過濾エ藝的基礎上發(fā)展起來的生物除鐵固錳機理，并由此形成了弱曝氣單級生物除鐵固錳成套技木。這種技術不僅降低了地下水廠的投資，而且提高了除錳效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種弱曝氣去除水中鐵和錳離子的裝置，其目的是在進水時形成氣水混合來強化跌水曝氣充氧效果，由此降低跌水落差，縮小生物除鐵固錳設備的體積。本實用新型解決技術問題的方案是采用罐體、釋能板、充氧輪盤、反沖洗配水管和反沖洗頭構成弱曝氣去除水中鐵和錳離子的裝置，罐體頂端有進水管，進水管內(nèi)安裝有空氣連接管，空氣連接管上端在進水管外部，下端連通罐體，釋能板在罐體內(nèi)的上部，通過支架與罐體內(nèi)壁固定連接，充氧輪盤安裝在釋能板上，反沖洗配水管安裝在罐體內(nèi)的下部，反沖洗配水管上安裝有向上的反沖洗頭，反沖洗配水管連接有反沖洗水管，反沖洗水管在罐體外部，反沖洗配水管上方的罐體內(nèi)有濾料床底網(wǎng)，罐體底部有清水出ロ，釋能板下方的罐體壁上有排泥水管，排泥水管在濾料上表面上方。 在濾料床底網(wǎng)上鋪有濾料。當?shù)叵滤怀槌龅孛?，由進水管進入濾罐頂部時，在壓力和重力作用下垂直下落，經(jīng)過空氣連接管時形成一定真空度，將空氣吸入，落入進水管下端設置的充氧輪盤上，在水力沖刷作用下，充氧輪盤飛速轉動，水和吸入的空氣在充氧輪盤表面分散，由此增大了氣水接觸面積，強化氣水傳質(zhì)效能，提高充氧效率，水力沖刷促使輪盤轉動的同吋，降低了水流勢能，減少了水流對設置在輪盤下方的釋能板的沖擊。水流經(jīng)氣水混合后，落入釋能板，完成一次跌水曝氣；當水漫過釋能板重力下落，進入濾料上端的濾料表面，完成第二次跌水曝氣。整個跌水曝氣所需的高度約為0. 3m,明顯低于傳統(tǒng)跌水曝氣高度，且充氧效能更佳。在本裝置中，地下水的充氧一共經(jīng)歷了 3個階段，分別是輪盤形成的氣水混合階段和2次跌水曝氣階段。這3個階段的充氧，能夠保證在半封閉罐體中地下水的DO提高到4-5mg/L，滿足生物除鐵除錳濾層的DO要求。為提高濾料床中生物膜的生成速率，濾罐使用前接種微生物16-24小時，完成濾料表面生物膜的培養(yǎng)。經(jīng)過充氧的地下水,在流經(jīng)濾料床時,地下水中Fe2+在DO的作用下生成水合氧化鐵，進而自催化氧化Fe2+ ;而Mn2+在濾料表面微生物的酶催化作用下，氧化成Mn4+并被截留或沉積粘附在濾料表面被去除。經(jīng)過處理的水通過底部的清水出口供給用戶。當濾料運行一段時間后，濾料表面截留組分逐漸増大，濾速下降，出水水質(zhì)變差，需要進行反沖洗。反沖洗時，關閉進水管和清水出口的閥門，反沖洗水管接通一個反沖洗水泵，水由罐體下端的反沖洗配水管進入濾料床。濾料床膨脹，濾料之間或濾料與罐體內(nèi)壁相互碰撞，使其表面生物膜脫落，進入水流中。關閉反沖洗水泵，開啟濾料床上端的排泥水管，反沖洗水夾帶著脫落的生物膜從排泥水管排出罐體外。完成濾料床反沖洗后，打開進水管，可以重新開始工作。本實用新型適用以生物除鐵固錳技術為核心的地下水廠設計和運行，采用跌水曝氣，保證曝氣高度在0. 5-1. 0 m范圍內(nèi)，地下水的DO就能達到4-5 mg/L，能夠滿足生物除鐵除錳濾層的要求，不僅降低了地下水廠的投資，而且提高了除錳效率。

附圖是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型由罐體1、釋能板4、充氧輪盤6、反沖洗配水管8和反沖洗頭9構成，罐體I頂端有進水管2，進水管2內(nèi)安裝有空氣連接管3，空氣連接管3上端在進水管2外部，下端連通罐體I，釋能板4在罐體I內(nèi)的上部，通過支架5與罐體I內(nèi)壁固定連接，充氧輪盤6安裝在釋能板4上，反沖洗配水管8安裝在罐體I內(nèi)的下部，反沖洗配水管8上安裝有向上的反沖洗頭9，反沖洗配水管8連接有反沖洗水管10，反沖洗水管10在罐體I外部，反沖洗配水管8上方的罐體I內(nèi)有濾料床底網(wǎng)7，罐體I底部有清水出口 11，釋能板4下方的罐體I壁上有排泥水管12，排泥 水管12在濾料上表面上方。
權利要求1.一種弱曝氣去除水中鐵和錳離子的裝置，其特征在于它由罐體、釋能板、充氧輪盤、反沖洗配水管和反沖洗頭構成，罐體頂端有進水管，進水管內(nèi)安裝有空氣連接管，空氣連接管上端在進水管外部，下端連通罐體，釋能板在罐體內(nèi)的上部，通過支架與罐體內(nèi)壁固定連接，充氧輪盤安裝在釋能板上，反沖洗配水管安裝在罐體內(nèi)的下部，反沖洗配水管上安裝有向上的反沖洗頭，反沖洗配水管連接有反沖洗水管，反沖洗水管在罐體外部，反沖洗配水管上方的罐體內(nèi)有濾料床底網(wǎng)，罐體底部有清水出口，釋能板下方的罐體壁上有排泥水管，排泥水管在濾料上表面上方。
專利摘要一種弱曝氣去除水中鐵和錳離子的裝置，屬于水處理技術領域，采用罐體、釋能板、充氧輪盤、反沖洗配水管和反沖洗頭構成，罐體頂端有進水管，進水管內(nèi)安裝有空氣連接管，釋能板在罐體內(nèi)的上部，充氧輪盤安裝在釋能板上，反沖洗配水管安裝在罐體內(nèi)的下部，反沖洗配水管上安裝有向上的反沖洗頭。在濾料床底網(wǎng)上鋪有濾料。當?shù)叵滤蛇M水管進入濾罐頂部時，空氣連接管時形成一定真空度，落入進水管下端設置的充氧輪盤上，再落入釋能板，進入濾料上端的濾料表面，經(jīng)過處理的水通過底部的清水出口供給用戶。本實用新型適用以生物除鐵固錳技術為核心的地下水廠，能夠滿足生物除鐵除錳濾層的要求，降低了水廠的投資。
文檔編號C02F3/34GK202865013SQ20122043843
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者霍明昕, 李冬, 朱遂一, 邊德軍 申請人:東北師范大學