[发明专利]一种基于水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术的应用领域，具体涉及一种基于水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的方法及装置。

背景技术

原生富氟、砷劣质天然水(地质成因)和天然水体的氟、砷污染(人类活动成因)在世界范围内广泛存在，且水中同时富集氟、砷的情况屡见不鲜。高氟和/或高砷环境人群经各种途径长期摄入过量氟和/或砷后可导致不同种类和程度的病变。我国不少地区的天然水体中氟、砷富集情况较为严重，危及人口2000多万。

目前，针对水体中氟、砷的去除方法主要包括生物降解法、化学沉淀法和吸附法等。这些方法虽能获得一定水处理效果，但也各有不足之处。生物降解法作用周期长，不适用于大面积分布的富氟、砷水体，也不适用于以快速、便捷为特点的小型水处理装置(如家用水处理装置)；化学沉淀法不能一次性将水中高浓度的氟、砷降低至饮用水标准以下，要获得令人满意的水处理效果需结合其他水处理方法进行多级处理操作，过程繁琐；吸附法的水处理效果因所选吸附剂而各有差异，但目前广为使用的吸附材料大多仅适用于水中低浓度的氟、砷处理(在水中氟、砷含量高时水处理效率极差)，且不能同时、有效去除水中氟和砷。鉴于以上原因，本发明基于水铝钙石进行水中氟和砷酸盐的处理。水铝钙石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物，属阴离子黏土材料，具有独特的层状结构和结构记忆效应。其比表面积大、阴离子交换容量高，对水中氟和砷酸盐(在含量较低的情况下)均吸附效果良好；在水中氟和砷酸盐含量较高时，则可通过沉淀过程实现氟、砷去除。水铝钙石制备方法简单、成本低廉、可大规模生产，且对使用后的、附着有害组分的水铝钙石可通过焙烧处理恢复其水处理能力，实现循环再利用。

在本发明相关领域，目前已公开专利包括中电投山西铝业有限公司“一种水铝钙石的生产方法(专利号CN105271343A)”；华南理工大学“一种煅烧阴离子黏土可见光催化剂及其制备方法和用途(专利号CN103055872A)”；华南理工大学“一种石墨烯/阴离子黏土复合光催化剂及其制法与应用(专利号CN104226289A)”；华东交通大学“处理污水中磷的水滑石制备方法(专利号CN106179178A)”；南京农业大学“一种铁锰型水滑石焙烧物的制备及其在砷污染废水吸附中的应用(专利号CN103769037A)”；上海大学“一种调控形成类水滑石化合物深度处理渗滤液尾水的方法(专利号CN102674515A)”等，以上专利均为阴离子黏土材料的制备方法或其在水处理中基于吸附过程的应用。迄今为止，未见将水铝钙石应用于去除水中不同含量范围的氟和砷酸盐的发明。本发明设计了一种利用水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的方法(基于吸附过程或沉淀过程，视氟和砷酸盐的含量而定)及装置，以同时、高效处理水中不同浓度范围的氟和砷酸盐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的方法及装置，以水铝钙石为水处理填充材料，去除水中不同浓度范围的氟和砷酸盐。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是，一种基于水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的装置，包括：待处理水进口、蠕动泵、滤芯、储水箱和水质监测装置。所述蠕动泵一端与所述待处理水进口连通，另一端与所述滤芯的底部连通；所述滤芯的顶部与所述储水箱连通，所述水质监测装置位于所述储水箱内。

优选地，所述滤芯安装于自动转换圆盘上，提供多组备用滤芯，其内部从下至上依次填充PP棉层、水铝钙石和石英砂混合层、PP棉层、活性炭层和超滤膜层。

优选地，所述滤芯的上下两端分别设置卡扣。

优选地，所述滤芯与所述储水箱通过处理后水溢出端连通，所述滤芯与所述处理后水溢出端之间设置流速监测表。

优选地，所述储水箱的底端设有排污口和处理后水出口，底端处理后水出口与所述匀速抽水泵连接。

优选地，所述水铝钙石为利用氯化钙、六水合氯化铝和氢氧化钠经共沉淀法合成的固体产物，经研磨过65目筛网后获得粒径小于250μm的粉末；石英砂为25-50目的颗粒。

本发明实施例还提供了一种基于水铝钙石同时去除水中氟和砷酸盐的方法，具体包括以下步骤：

(1)采集待处理水样品，并检测其氟、砷的含量；

(2)根据氟、砷含量确定滤芯的尺寸及填充材料的比例，并安装所述待处理水进口、蠕动泵、滤芯、流速监测表、储水箱、水质监测装置、匀速抽水泵；

(3)将待处理水连接于待处理水进口，根据待处理水量调节蠕动泵的转速以控制其流入滤芯的速率；