专利名称：一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于环境工程饮用水处理技术领域，特别是一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法及装置。
背景技术：
微电解是指低压直流状态下的电解，可以有效除去水中的钙、镁离子从而降低水的硬度，也可以降低水中重金属离子的含量，同时电解产生可灭菌消毒的活性氢氧自由基和活性氯，且电极表面的吸附作用也能杀死细菌。在难降解工业废水的处理技术中，微电解技术正日益受到重视，并且逐渐进入到工程的实际运用中。铁在地球表面分布很广，地壳中的铁质多半分散在各种晶质岩和沉积岩中，而锰作为铁的伴生物，也随之产生。但是铁锰也有一下几种途径进入地下水1)含碳酸的地下， 对岩层中的二价铁的氧化物起溶解的作用；2)三价铁的氧化物在还原条件下被还原而溶于水；3)有机物质对铁质的溶解作用。含铁锰地下水在地层中经过长期的渗透过滤，几乎不含油悬浮物，也不含溶解氧，一般水质清澈透明，但是当含铁地下水被抽至地面时，空气中的氧便迅速溶解于水中，产生不溶于水的氢氧化铁沉淀。地下水中铁锰含量超标的情况在南方并不多见，但是在气候寒冷的北方则很常见。现阶段处理地下饮用水中铁锰的方法主要有曝气过滤法、选择性膜法和两者相结合的方法。但是以上的方法有各自的缺点，除了反应时间过长和价格昂贵外，其共同的特点在于如果要在冬季继续运行，就要提供大量的保暖措施，耗能较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种廉价、方便、耐寒的处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法及装置。一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法，通过导线将放置在容器中的石墨电极板并联连接并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端施加直流电压，使容器内地下饮用水中的铁锰向阴极聚集并产生沉淀，再通过多级过滤除去地下饮用水中过量的铁锰，从而使地下饮用水中的铁锰含量达到饮用水标准。所述导线两端施加的电压为利用变压器将220V交流电转化为的电压，电压的范围为 MV-60V。一种所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，由地下水进水管、进水槽、电解槽、多级滤柱和处理后出水管组成，地下水槽内设有潜水泵，潜水泵出水管道从上部接入电解槽内，电解槽底部设有出水管，电解槽内设有通过导线并联连接的石墨电极板并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端与变压器连接并在线路中设有电压表，多级滤柱的级数为2-6级，电解槽出水管、多级滤柱和处理后出水管通过管道串联连接。
所述并联连接的石墨电极板的数量为4-8块。所述滤柱为圆筒型密封结构，上端盖和下端盖均为螺纹密封连接，滤柱内上部和下部分别固定一块均布水帽的分水板，水帽的筛孔及缝隙为0. 5-lmm，在两块分水板之间装填滤料，滤料为石英砂、锰砂和活性炭，滤料的粒径为2-5mm，滤柱上端盖和下端盖中心分别设有进水管和出水管。本发明的工作过程高铁锰含量地下饮用水通过潜水泵进入电解池中，充满整个电解池，有利于反应效率的提高。然后接通电源，在分别代表正负极的纯石墨电极板上进行反应，水中的铁锰迅速被转化为沉淀析出或成为悬浮物，再通过分级滤柱进行过滤，通过不同的滤料对处理后的水进行分级处理，最后出水。本发明的优点是1)变压器改变电流设计，降低了电耗的成本；2)采用纯石墨电极板，能使微电解反应顺利进行并且不会向水中增加新的金属离子；3)处理含铁锰地下饮用水的效率比其他方法更便捷，更经济；4)后续的滤料过滤能更好的将水中悬浮或残留的胶体状颗粒处理彻底，使出水达到饮用水标准；5)该方法适用于地下饮用水中铁锰含量较高的地区，同时也适用于较为寒冷地区的地下饮用水处理。
图1为该装置流程示意图。图2为滤柱结构放大示意图。图中1.地下水进水管 2.进水槽 3.电解槽 4.多级滤柱 5.处理后出水管 6.潜水泵 7.变压器 8.电压表 9.分水板 10.滤料 11.石墨电极板
具体实施方式
实施例
一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法，通过导线将放置在容器中的四块石墨电极板并联连接并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端施加24V直流电压，使容器内地下饮用水中的铁锰向阴极聚集并产生沉淀，再通过四级过滤柱除去地下饮用水中过量的铁锰，从而使地下饮用水中的铁锰含量达到饮用水标准。一种所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，由地下水进水管1、进水槽2、电解槽3、多级滤柱4和处理后出水管5组成，地下水槽2内设有潜水泵6，潜水泵6出水管道从上部接入电解槽3内，电解槽3底部设有出水管，电解槽3内设有通过导线并联连接的四块石墨电极板11并将石墨电极11板分别设置为阳极和阴极，导线两端与变压器7连接，变压器7将220V交流电压转换为24V直流电压，在线路中设有电压表8 ；多级滤柱4为四级， 滤柱为圆筒型密封结构，上端盖和下端盖均为螺纹密封连接，方便维修及更换填料，滤柱内上部和下部分别固定一块均布水帽的分水板9，水帽的筛孔及缝隙为0. 5-lmm，用于布水和缓流，在两块分水板9之间装填滤料10，在该实施例中，第一级滤柱填充石英砂，第二、三级滤柱填充锰砂，最后一级滤柱填充活性炭，滤料10的粒径均为2-5mm，滤柱上端盖和下端盖中心分别设有进水管和出水管；电解槽3出水管、多级滤柱4和处理后出水管5通过管道串联连接。该实施例中，进水槽采用PVC板粘接，长、宽、高为50cm X 50cm X 70cm ；电解槽有机玻璃制作，长、宽、高为150cmX30cmX30cm ；石墨电极板长、宽、厚为30cmX20cmX0. 2cm ；滤柱直径为20cm、壁厚1cm、高50cm，分水板采用PVC板，滤料装填高度为30cm。潜水泵为森森集团生产的多功能潜水泵，型号JP-055 ；变压器为香港铭纬股份有限公司生产的变压器，型号S-25-24 ；电压表为普通电压表。采用所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，对两种水样进行处理和检测。第一个水样是来自辽宁省抚顺市清原县某村庄的深层地下水，经当地环保部门检测，该地下水铁含量为15mg/L，锰含量为1. 5mg/L，远远超过国家规定的饮用水标准。第二个水样是由实验室用硫酸亚铁和硫酸锰配置的实验模拟水，铁含量为15mg/L，锰含量为1.5mg/L，作为处理效果的对比。装置采用4块石墨电极板，采用电解1小时，沉淀10分钟的间歇运行方式，经过滤柱的过滤后最终出水。检测结果显示，两种水样的出水中铁含量小于0. ;3mg/L，锰含量小于 0. lmg/L，均达到我国制定的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。
权利要求
1.一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法，其特征在于通过导线将放置在容器中的石墨电极板并联连接并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端施加直流电压， 使容器内地下饮用水中的铁锰向阴极聚集并产生沉淀，再通过多级过滤除去地下饮用水中过量的铁锰，从而使地下饮用水中的铁锰含量达到饮用水标准。
2.根据权利要求1所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法，其特征在于所述导线两端施加的电压为利用变压器将220V交流电转化为的电压，电压的范围为MV-60V。
3.—种如权利要求1所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，其特征在于由地下水进水管、进水槽、电解槽、多级滤柱和处理后出水管组成，地下水槽内设有潜水泵，潜水泵出水管道从上部接入电解槽内，电解槽底部设有出水管，电解槽内设有通过导线并联连接的石墨电极板并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端与变压器连接并在线路中设有电压表，多级滤柱的级数为2-6级，电解槽出水管、多级滤柱和处理后出水管通过管道串联连接。
4.根据权利要求3所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，其特征在于所述并联连接的石墨电极板的数量为4-8块。
5.根据权利要求3所述处理含高浓度铁锰地下饮用水的装置，其特征在于所述滤柱为圆筒型密封结构，上端盖和下端盖均为螺纹密封连接，滤柱内上部和下部分别固定一块均布水帽的分水板，水帽的筛孔及缝隙为0. 5-lmm，在两块分水板之间装填滤料，滤料为石英砂、锰砂和活性炭，滤料的粒径为2-5mm，滤柱上端盖和下端盖中心分别设有进水管和出水管。
全文摘要
一种处理含高浓度铁锰地下饮用水的方法及装置，通过导线将放置在容器中的石墨电极板并联连接并将石墨电极板分别设置为阳极和阴极，导线两端施加直流电压，使容器内地下饮用水中的铁锰向阴极聚集并产生沉淀，再通过多级过滤除去地下饮用水中过量的铁锰，从而使地下饮用水中的铁锰含量达到饮用水标准。本发明的优点是采用纯石墨电极板，使微电解反应顺利进行并且不会向水中增加新的金属离子；处理装置结构简单、易于实施，且电耗低、处理效率高；成本低、易于推广应用，该方法适用于地下饮用水中铁锰含量较高的地区，同时也适用于较为寒冷地区的地下饮用水处理。
文档编号C02F101/20GK102381790SQ201110308800
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者张克强, 李军幸, 翟中葳 申请人:农业部环境保护科研监测所