一种可循环使用的除氟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可循环使用的除氟装置，属于水处理装置【技术领域】，主要由除氟反应系统和再生系统，通过除氟反应系统吸收高氟饮用水中的氟栗子，通过再生系统实现除氟反应系统实现可循环使用，该装置成本低、操作简单、易维护、除氟能力强并且可循环使用。
【专利说明】-种可循环使用的除氟装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于水处理装置【技术领域】，尤其涉及一种可循环使用的除氟装置。
【背景技术】
[0002] 目前我国氟中毒事件时有发生，高氟饮用水问题比较突出。国家卫生部门和水利 部门调查表明，目前全国农村饮用水氟含量超标的约有6500万人，高氟水遍布我国29个 省、市、自治区，其中西北和东北偏远地区尤为明显。长期饮用高氟水易导致氟斑牙、骨骼变 形、疼痛、关节僵硬、行走困难甚至瘫痪、贫血等症状。目前我国生产及使用的高氟水处理装 置，绝大部分除氟装置存在一些不足之处如：成本高、除氟容量低、再生困难、装置操作复杂 等，因此，需采用更高效、成本低的工艺。
[0003] 随着社会经济的飞速发展，人们对饮用水安全问题日益关注。针对农村高氟水处 理，目前广泛采用活性氧化铝吸附法处理技术，该处理技术具有运行费用低、易于再生等优 点，但同时存在前期投资大、处理过程需要调节pH值、操作复杂、容易造成二次污染等不 足。 实用新型内容
[0004] 为解决现有技术的不足，本实用新型的目的是要提供一种运行成本低、操作简单、 易维护、除氟能力强的可循环再生的可循环使用的除氟装置。
[0005] -种可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，其中除氟反应系统 包括过滤罐进水管、出水管、再生排水管和过滤罐，滤罐进水管、出水管和再生排水管连接 在过滤罐的顶部，过滤罐自上而下分为砂滤层和除氟反应层；所述的再生系统锅炉进水管、 热水锅炉和再生进水管，锅炉进水管分别连接在热水锅炉的底部，再生进水管连接在热水 锅炉的顶部，再生进水管的另一头连接在过滤罐的顶部。
[0006] 进一步的，所述的再生系统还包括曝气泵，过滤罐中还有曝气层，位于过滤罐的底 部，曝气层多个排列整齐的曝气器，曝气器通过通气管与曝气泵连接。
[0007] 进一步的，所述的再生系统还包括反冲洗进水管，连接在滤罐底部。
[0008] 进一步的，所述的砂滤层为粒径为0. 5?1. 0_的石英砂填充而成。
[0009] 进一步的，所述的除氟反应层为粒径为1?3mm、比表面积120?125cm2/g的球状 羟基磷灰石填充而成。
[0010] 进一步的，所述的过滤罐还包括隔板，隔板将砂滤层、除氟反应层隔断，曝气层保 持连通，过滤罐被隔板隔成左右两个区域；所述的再生进水管连接在过滤罐一个区域，再生 排水管连接在另一区域；所述的过滤罐进水管连接在过滤罐一个区域，出水管连接在另一 区域。
[0011] 进一步的，所述的过滤罐还包括隔板，隔板将砂滤层、除氟反应层隔断，曝气层保 持连通，过滤罐被隔板隔成左右两个区域；所述的再生进水管连接在过滤罐任意一个区域； 所述的再生排水管和出水管有两个，分别连接在过滤罐的两个区域；所述的过滤罐进水管 分为连个支路，分别连接在过滤罐的两个区域。
[0012] 进一步的，所述的过滤罐外包裹了一层由聚乙烯泡沫制成的保温层，
[0013] 其中羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(P04)3(0H))的自然矿物化。 0H-基能被氟化物代替，生成氟基磷灰石，羟基磷灰石能够对高氟饮用水中氟化物其吸收作 用，研究表明羟基磷灰石除氟容量高，合成方法多，制备成本低等优点，为这项技术的推广 应用奠定了基础，同时，球状羟基磷灰石可以通过加热的方式进行再生，能够继续保持高效 的除氟效能，详见期刊《给水排水》2013年04期公开作者为刘成等人的《球状羟基磷灰石 对地下水中氟的去除效能及应用》一文。
[0014] 本技术的工作原理为：先将高氟饮用水通入除氟反应系统中，当过滤罐中的球状 羟基磷灰石吸收氟化物饱和时，开启再生系统中的热水锅炉、曝气泵和反冲洗管，通过对水 加热，气体对流和水冲刷等联合反冲洗摩擦球状羟基磷灰石，磨损剥落表面饱和的羟基磷 灰石，使羟基磷灰石还原到不饱和。
[0015] 本实用新型有益效果在于：通过在除氟反应系统与再生系统的配合使用，不仅能 高效地吸收水中的氟化物，持续除氟能力强，除氟稳定性好，出水水质稳定；而且具有一下 特点：
[0016] (1)再生方法简单、易实现。通过再生系统的热水锅炉对除氟反应系统加热，使饱 和的球状羟基磷灰石除氟剂表面获得能量，加快球状羟基磷灰石除氟剂表面F-向内部迁 移的速度，使球状羟基磷灰石除氟剂表面活性位点空出来，使得球状羟基磷灰石除氟剂的 除氟能力得到恢复，再生过程简单容易实现；并且还有再生系统的曝气泵和反冲洗进水管 可对的球状羟基磷灰石进行摩擦，当热再生无法恢复除氟效果时，可通过磨损的方式恢复 除氟效果，此后可以通过加热方式进行再生，如此反复实现循环多次再生。
[0017] (2)再生效果明显。通过该装置的使用，使球状羟基磷灰石热再生效果明显，再生 后除氟容量的恢复率能够达到73. 84%，此外球状羟基磷灰石能连续进行多次再生（约6? 8次），控制磨损量5?10 %，再生容量恢复率可达到68. 57 %。
[0018] (3)不会引起二次污染。目前常用的除氟材料主要通过化学药剂（硫酸、硫酸铝、 氢氧化钠）进行再生，不但操作繁琐，而且会带来二次污染。而球状羟基磷灰石可以通过加 热的方式进行再生，热再生排出的废水中氟离子浓度很低，不会对环境造成危害，可以直接 排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
[0020] 其中：1-源水进水管,2-电磁阀，3-锅炉进水管，4-反冲洗进水管，5-热水锅炉， 6_曝气泵，7-通气管，8-过滤罐进水管，9-再生进水管，10-出水管，11-再生排水管，12-砂 滤层，13-除氟反应层，14-曝气层，15-过滤罐，16-曝气器，17-隔板。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本实用新型的具体技术方案进行详细说明。
[0022] 实施例一
[0023] 如图1所示的一种可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，其中 除氟反应系统包括过滤罐进水管8、出水管10、再生排水管11和过滤罐15,滤罐进水管8、 出水管10和再生排水管11连接在过滤罐15的顶部，过滤罐15自上而下分为砂滤层12和 除氟反应层13,再生系统包括锅炉进水管3、热水锅炉5和再生进水管9,锅炉进水管3分别 连接在热水锅炉5的底部，再生进水管9连接在热水锅炉5的顶部，再生进水管9的另一头 连接在过滤罐15的顶部。过滤罐进水管8和锅炉进水管3都连接在源水进水管1上，每根 管子上都安装有电磁阀。过滤罐15外包裹了一层由聚乙烯泡沫制成的保温层。
[0024] 在本实施方式中，过滤罐15为钢制结构净高3m、长2m、宽2m，过滤罐15内上部分 砂滤层12滤料为石英砂，其中砂滤层12石英砂的粒径为0. 5?1. 0mm，砂滤层12厚度宜 为0. 6?0. 8m，下部分为除氟反应层13,除氟反应层13滤料为球状羟基磷灰石，其中球状 轻基磷灰石粒径主要分布在1?3mm之间、比表面积123. 49cm2/g。除氟反应层13的高度 为1.8?2m，重6.5吨；
[0025] 操作时，打开过滤罐进水管8和出水管10,对高氟饮用水进行净化处理，原水通过 砂滤层12均匀流入球状羟基磷灰石除氟反应层13,原水在球状羟基磷灰石的吸附作用下， 大量除氟原水中氟离子，同时能够有效去除水中钙镁离子、降低原水浊度，出水符合饮用水 标准。当球状羟基磷灰石吸收高氟饮用水的氟化物达到饱和时，关闭过滤罐进水管8,同时 将热水锅炉5开启，加热到80°C时，打开再生进水管9和再生排水管11，将过滤罐15中的 冷水全部替换，保证过滤罐15中的达到80°C水温超过2h，球状羟基磷灰石除氟效能可以得 到恢复。
[0026] 实施例二
[0027] 再生系统还包括曝气泵6,过滤罐15中还有曝气层14,位于过滤罐15的底部，曝 气层14多个排列整齐的曝气器16,曝气器16通过通气管7与曝气泵6连接，通气管7上安 装有电磁阀，其他结构部件同实施例一。
[0028] 在本实施方式中，过滤罐15为钢制结构，净高3m、长2m、宽2m，过滤罐15内上部分 砂滤层12滤料为石英砂，其中砂滤层12石英砂的粒径为0. 5?1. 0mm，砂滤层12厚度宜 为0. 6?0. 8m，中间部分为除氟反应层13,除氟反应层13滤料为球状羟基磷灰石，其中球 状羟基磷灰石粒径主要分布在1?3mm之间、比表面积123. 49cm2/g。除氟反应层的高度为 1. 8?2m，重6. 5吨，下部为曝气层14 ;
[0029] 操作时，打开过滤罐进水管8和出水管10,对高氟饮用水进行净化处理，原水通过 砂滤层12均匀流入球状羟基磷灰石除氟反应层，原水在球状羟基磷灰石的吸附作用下，大 量除氟原水中氟离子，同时能够有效去除水中钙镁离子、降低原水浊度，出水符合饮用水标 准。当球状羟基磷灰石吸收高氟饮用水的氟化物达到饱和时，关闭过滤罐进水管8,同时将 热水锅炉5开启，加热到80°C时，打开再生进水管9和再生排水管11，将过滤罐15中的冷 水全部替换，保证过滤罐15中的达到80°C水温超过2h，球状羟基磷灰石除氟效能可以得到 恢复。此外，多次热再生后，可启动曝气泵6,通过气压冲洗摩擦球状羟基磷灰石，磨损剥落 表面饱和的羟基磷灰石。
[0030] 实施例三
[0031 ] 再生系统还包括反冲洗进水管4,连接在滤罐15底部，反冲洗进水管4上安装有电 磁阀。其他结构部件同实施例二。
[0032] 在本实施例中，过滤罐15为钢制结构，净高3m、长2m、宽2m，过滤罐内上部分砂滤 层12滤料为石英砂，其中砂滤层12石英砂的粒径为0. 5?1. 0_，砂滤层厚度宜为0. 6? 0. 8m，中间部分为除氟反应层13,除氟反应层14滤料为球状羟基磷灰石，其中球状羟基磷 灰石粒径主要分布在1?3mm之间、比表面积123. 49cm2/g。除氟反应层的高度为1. 8? 2m，重6. 5吨，下部为曝气层14。
[0033] 操作时，打开过滤罐进水管8和出水管10,对高氟饮用水进行净化处理，原水通过 砂滤层12均匀流入球状羟基磷灰石除氟反应层，原水在球状羟基磷灰石的吸附作用下，大 量除氟原水中氟离子，同时能够有效去除水中钙镁离子、降低原水浊度，出水符合饮用水标 准。当球状羟基磷灰石吸收高氟饮用水的氟化物达到饱和时，关闭过滤罐进水管8,同时将 热水锅炉5开启，加热到80°C时，打开再生进水管9和再生排水管11，将过滤罐15中的冷 水全部替换，保证过滤罐15中的达到80°C水温超过2h，球状羟基磷灰石除氟效能可以得到 恢复。再生5?6次之后，热再生效果不能满足除氟要求，打开曝气泵6和反冲洗进水管4， 进行气水联合反冲洗，如此可循环再生3?5次，充分利用球状羟基磷灰石的除氟效能，减 少球状羟基磷灰石的更换频率，降低除氟运行成本。
[0034] 实施例四
[0035] 过滤罐还包括隔，17,隔板17将砂滤层12、除氟反应层13隔断，曝气层14保持连 通，过滤罐15被隔板17隔成左右两个区域；再生进水管9连接在过滤罐左区域上，再生排 水管11连接在右区域上；过滤罐进水管8连接在过滤罐15左区域上，出水管10连接在右 区域上，各管道上都安装有电磁阀。其他结构部件同实施例三。
[0036] 在本实施例中，过滤罐15为钢制结构，净高3m、长2m、宽2m，过滤罐内上部分砂滤 层12滤料为石英砂，其中砂滤层12石英砂的粒径为0. 5?1. 0_，砂滤层厚度宜为0. 6? 0. 8m，中间部分为除氟反应层13,除氟反应层14滤料为球状羟基磷灰石，其中球状羟基磷 灰石粒径主要分布在1?3mm之间、比表面积123. 49cm2/g。除氟反应层的高度为1. 8? 2m，重6. 5吨，下部为曝气层14。
[0037] 操作时，打开过滤罐进水管8和出水管10,可以实现氟饮用水的双层净化处理，原 水通过砂滤层12均匀流入球状羟基磷灰石除氟反应层，原水在球状羟基磷灰石的吸附作 用下，大量除氟原水中氟离子，同时能够有效去除水中钙镁离子、降低原水浊度，出水符合 饮用水标准。当球状羟基磷灰石吸收高氟饮用水的氟化物达到饱和时，关闭过滤罐进水管 8,同时将热水锅炉5开启，加热到80°C时，打开再生进水管9和再生排水管11，将过滤罐15 中的冷水全部替换，保证过滤罐15中的达到80°C水温超过2h，球状羟基磷灰石除氟效能可 以得到恢复。再生5?6次之后，热再生效果不能满足除氟要求，打开曝气泵6和反冲洗进 水管4,进行气水联合反冲洗，如此可循环再生3?5次，充分利用球状羟基磷灰石的除氟效 能，减少球状羟基磷灰石的更换频率，降低除氟运行成本。
[0038] 实施例五
[0039] 过滤罐还包括隔板17,隔板17将砂滤层12、除氟反应层13隔断，曝气层14保持 连通，过滤罐15被隔板17隔成左右两个区域；所述的再生进水管9连接在过滤罐15任意 左区域；再生排水管9和出水管11有两个，分别连接在过滤罐15的两个区域；过滤罐进水 管8分为连个支路，分别连接在过滤罐15的两个区域，各管道上都安装有电磁阀。其他结 构部件同实施例四。
[0040] 在本实施例中，过滤罐15为钢制结构，净高3m、长2m、宽2m，过滤罐内上部分砂滤 层12滤料为石英砂，其中砂滤层12石英砂的粒径为0. 5?1. 0_，砂滤层厚度宜为0. 6? 0. 8m，中间部分为除氟反应层13,除氟反应层14滤料为球状羟基磷灰石，其中球状羟基磷 灰石粒径主要分布在1?3mm之间、比表面积123. 49cm2/g。除氟反应层的高度为1. 8? 2m，重6. 5吨，下部为曝气层14。
[0041] 操作时，过滤罐15顶部左右两侧均设有过滤罐进水管8和出水管10,可以改变源 水进水方向，当源水从左侧进右侧出时，左侧球状羟基磷灰石失效时间比右侧要早后，此时 可以仅更换左侧滤料改变源水进水方式为右进左出，可以充分利用右侧部分球状羟基磷灰 石的剩余除氟效能，从而提高其除氟效能的利用率，进一步降低除氟成本，出水符合饮用水 标准。当球状羟基磷灰石吸收高氟饮用水的氟化物达到饱和时，关闭过滤罐进水管8,同时 将热水锅炉5开启，加热到80°C时，打开再生进水管9和再生排水管11，将过滤罐15中的 冷水全部替换，保证过滤罐15中的达到80°C水温超过2h，球状羟基磷灰石除氟效能可以得 到恢复。再生5?6次之后，热再生效果不能满足除氟要求，打开曝气泵6和反冲洗进水管 4,进行气水联合反冲洗，如此可循环再生3?5次，充分利用球状羟基磷灰石的除氟效能， 减少球状羟基磷灰石的更换频率，降低除氟运行成本。
[〇〇42] 上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该【技术领域】 的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护 范围，凡根据本实用新型精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本实用新型的保护 范围内。
【权利要求】
1. 一种可循环使用的除氟装置，主要由除氟反应系统和再生系统，其中除氟反应系统 包括过滤罐进水管、出水管、再生排水管和过滤罐，滤罐进水管、出水管和再生排水管连接 在过滤罐的顶部，过滤罐自上而下分为砂滤层和除氟反应层；所述的再生系统锅炉进水管、 热水锅炉和再生进水管，锅炉进水管分别连接在热水锅炉的底部，再生进水管连接在热水 锅炉的顶部，再生进水管的另一头连接在过滤罐的顶部。
2. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的再生系统还包括曝气泵，过滤罐中还有曝气层，位于过滤罐的底部，曝气层多个排列整 齐的曝气器，曝气器通过通气管与曝气泵连接。
3. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的再生系统还包括反冲洗进水管，连接在滤罐底部。
4. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的砂滤层为粒径为〇. 5?1. 0_的石英砂填充而成。
5. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的除氟反应层为粒径为1?3mm、比表面积120?125cm 2/g的球状羟基磷灰石填充而成。
6. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的过滤罐还包括隔板，隔板将砂滤层、除氟反应层隔断，曝气层保持连通，过滤罐被隔板 隔成左右两个区域；所述的再生进水管连接在过滤罐一个区域，再生排水管连接在另一区 域；所述的过滤罐进水管连接在过滤罐一个区域，出水管连接在另一区域。
7. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的过滤罐还包括隔板，隔板将砂滤层、除氟反应层隔断，曝气层保持连通，过滤罐被隔板 隔成左右两个区域；所述的再生进水管连接在过滤罐任意一个区域；所述的再生排水管和 出水管有两个，分别连接在过滤罐的两个区域；所述的过滤罐进水管分为连个支路，分别连 接在过滤罐的两个区域。
8. 根据权利要求1所述的可循环使用的除氟装置主要由除氟反应系统和再生系统，所 述的过滤罐外包裹了一层由聚乙烯泡沫制成的保温层。
【文档编号】C02F1/58GK203890110SQ201420199549
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】李俊林 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院有限公司