[發明專利]一種地下水除氟裝置及除氟方法

有效

• 申請號: 201210102971.8
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102616966A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 劉成;陳衛;張謙;李俊林
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/52;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

技術領域

本發明涉及一種基于粉末羥基磷灰石的去除地下水中氟離子的裝置或方法。

背景技術

氟中毒是世界范圍內普遍存在的地方病，而飲用水是其重要的攝入途徑。中國是世界上氟污染最嚴重的國家之一，除上海市外，全國各省均有分布，涉及人口近億人。針對地下水的水質特點，研發除氟方法是目前飲用水處理行業關注的熱點之一。

目前國內外形成的主要除氟技術主要包括混凝沉降法、活性氧化鋁吸附法、電滲析法、反滲透法、離子交換法、吸附法、骨炭吸附、沸石除氟法等，但在實際應用過程中各種技術均存在一定的問題，使其推廣應用存在一定的困難。針對除氟材料的研發也是強化除氟研究的另一個領域，其中包括：現有吸附劑基礎上的改性、復合；新型除氟材料的研發；納米吸附材料的研發等。

羥基磷灰石近期被用于地下水除氟的處理材料，并取得較好的效果。此外由于材料本身沒有毒害作用，且具有較高的除氟容量，一般可達到30mg/g以上，從而受到廣泛關注。但是粉狀羥基磷灰石在處理地下水的過程中較難回收重復利用，從而除氟容量利用率較低；近期的研究則針對粉狀羥基磷灰石存在的問題進行了改進，在粉狀料的基礎上研發出了球形顆粒狀濾料，從而可以在應用使用濾柱或濾池的形式，部分解決了粉狀羥基磷灰石較難回收利用的問題。但是由于濾料粒徑相對較大，氟離子在濾料內的遷移速度較慢，在使用一段時間后需要進行復雜的再生工序，經濟性并不明顯。如何方便、經濟地充分利用羥基磷灰石的除氟容量成為制約其推廣應用的瓶頸之一。

發明內容

為了克服現有以羥基磷灰石為基體材料的除氟技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于粉狀羥基磷灰石的地下水除氟裝置，顯著改善了除氟的效果，運行費用低。

本發明的另一個目的在于提供一種基于粉狀羥基磷灰石的地下水除氟方法，除氟的效果良好。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種地下水除氟裝置，從下至上依次包括：進水單元、澄清單元、過濾單元。三部分有機結合共同實現對地下水中氟離子的高效經濟去除，并保障裝置出水的水質。

進水單元包括：進水管、混凝劑投加口、粉末羥基磷灰石投加口以及布水裝置。各試劑及原水在布水裝置內充分混合；

混凝劑選用鋁系混凝劑，如聚合氯化鋁、硫酸鋁，投加量控制在5-20mg/L之間。混凝劑投加的主要作用是將粉末羥基磷灰石有效凝聚起來，氟離子的去除僅是其附帶作用，這不同于混凝沉淀除氟法中混凝劑的作用。

?羥基磷灰石可選用天然的或人工合成的羥基磷灰石，尺寸采用微米級的或者更小粒徑，從而具有較高的除氟容量，且吸附的氟離子遷移過程較快，可在較短的接觸時間內充分利用其除氟容量；投加量根據需去除氟離子數量確定，一般在80~200mg/L之間。

澄清單元的懸浮泥渣層主要由混凝劑和羥基磷灰石粉末形成的絮體組成，并在泥渣區上部設置泥渣排除口用于排除上部對氟離子沒有去除作用的泥渣，保證泥渣層厚度穩定在0.8～1.2ｍ左右。懸浮泥渣層中的羥基磷灰石粉末和混凝劑水解產物共同實現對氟離子的去除，并通過泥渣層的高度來保證反應所需的接觸時間。

過濾單元中填充的濾料采用石英砂級配濾料，粒徑范圍為0.5～1.0ｍｍ，有效粒徑d10為0.8mm，不均勻系數K80為1.3，濾料厚度在0.8m以上，且采用上向流過濾方式，濾速控制在8～12ｍ/ｈ之間。

????一種去除地下水氟離子的方法，其特征在于：原水、混凝劑、粉末羥基磷灰石分別經進水管、混凝劑投加口、粉末羥基磷灰石投加口在進水單元的布水裝置混合后上行，輸入澄清單元；在澄清單元經懸浮泥渣層澄清后從頂部濾板輸至過濾單元，泥渣排除口用于保持澄清池泥渣層厚度穩定；在過濾單元經濾料過濾后從出水口排出。

????前述的去除地下水氟離子的方法，其特征在于進水單元的混凝劑選用鋁系混凝劑，投加量控制在5-20mg/L之間；羥基磷灰石可選用天然的或人工合成的羥基磷灰石，尺寸采用微米級或者納米級，投加量根據需去除氟離子數量確定。

????前述的去除地下水氟離子的方法，其特征在于澄清單元的懸浮泥渣層主要由混凝劑和羥基磷灰石粉末形成的絮體組成，厚度在0.8～1.2ｍ。

????前述的去除地下水氟離子的方法，其特征在于過濾單元的濾料采用級配石英砂濾料；粒徑范圍為0.5～1.0ｍｍ，有效粒徑d10為0.8mm，不均勻系數K80為1.3，濾料厚度在0.8m以上，濾速控制在8～12ｍ/ｈ之間。

本發明具有以下特點：