专利名称：去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用岩矿材料治理重金属废水的装置，特别是利用岩矿材料治理含氟和含镉或者砷和镉的废水的装置。
背景技术：
氟和镉或者砷和镉是水中常见的污染物，对人体健康和生态环境危害极大。传统的去除水中重金属的方法包括沉淀、电解、超滤、反渗透、吸附、离子交换、溶剂萃取和生物方法等。传统的去除水中氟的方法包括沉淀和吸附两类方法传统的去除水中镉的方法包括包括沉淀、电解、超滤、反渗透、吸附、离子交换、溶剂萃取和生物方法等。近年来，研究者们提出了不同的廉价高效的去除氟和镉的水处理材料，如沸石、菱铁矿-灰岩、红泥、粉煤灰等；去除废水中砷和镉的水处理材料，如零价铁、沸石、红泥、粉煤灰等。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种廉价、高效的去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是它包括柱1、柱2、岩矿材料、气管4、原水罐5、水管7、水管8，气管4的一端与CO2气瓶相连接，另一端插入原水罐5内下部，原水罐5的下端部与柱1的底端由水管7相连接，并使原水罐5与柱1相连通，柱1内为空腔，柱1的上端部与柱2的上端部由水管8相连接，并使柱1与柱2相连通，柱2内为空腔，柱2的底端设有出水口12，柱2的下部设有注空气口11、上部设有出气口10；所述的柱1、柱2的空腔内分别填满有岩矿材料，使用时，原水罐5内注有原水6。
所述的柱1、柱2的空腔内填满的岩矿材料都为粉碎的灰岩3。
所述的柱1的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的菱铁矿13、柱2的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的灰岩3。
所述的柱1、柱2的空腔内两端设有防堵件9，防堵件9为玻璃羊毛或细纱网。
所述的柱1、柱2为PVC柱或玻璃钢柱。
所述的粉碎的灰岩3，其CaCO3含量大于90％。
所述的原水6为含有氟和镉或砷和镉的废水。
本实用新型去除废水中氟和镉的技术原理是柱1、柱2的空腔内填满的岩矿材料都为粉碎的灰岩3。碳酸化的废水流经柱1，溶解CaCO3，进入柱2，产生CaF2和CaCO3沉淀，由于CaF2的沉淀和Cd与CaCO3的共沉淀作用，氟和镉从水中去除。本实用新型将碳酸化的废水通过分别充填灰岩的双柱装置，达到去除废水中氟和镉的目的。
本实用新型去除废水中砷和镉的技术原理是柱1的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的菱铁矿13、柱2的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的灰岩3。碳酸化的废水流经柱1，溶解FeCO3，进入柱2，产生Fe(OH)3和CaCO3沉淀，由于Fe(OH)3对砷的化合物的吸附作用和Cd与CaCO3的共沉淀作用，砷和镉从水中去除。将碳酸化的废水通过分别充填菱铁矿和灰岩的双柱系统，达到去除废水中砷和镉的目的。
本实用新型的特点(1)所用材料十分廉价、易得；反应器结构简单，成本低。(2)可处理氟和镉浓度分别达500mg/L和4mg/L的废水；出水氟和镉的浓度分别低于4mg/L和检出限(20μg/L)；具有高效的特点。可处理砷和镉浓度分别达2mg/L和4mg/L的废水；出水砷和镉的浓度均低于检出限(分别为5μg/L和20μg/L)；具有高效的特点。(3)系统维护成本低、操作简单、安全，可长期稳定运行。
图1是本实用新型实施例1结构示意图图2是本实用新型实施例2结构示意图其中1-柱、2-柱、3-粉碎的灰岩、4-气管、5-原水罐、6-原水、7-水管、8-水管、9-防堵件、10-出气口、11-注空气口、12-出水口、13-粉碎的菱铁矿。
具体实施方式
实施例1如图1所示，去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，它主要由柱1、柱2、粉碎的灰岩3、气管4、原水罐5、水管7、水管8、防堵件9组成，气管4的一端与CO2气瓶相连接，另一端插入原水罐5内下部，原水罐5的下端部与柱1的底端由水管7相连接，并使原水罐5与柱1相连通；柱1内为空腔，粉碎的灰岩3填满于柱1的空腔内，柱1的上端部与柱2的上端部由水管8相连接，并使柱1与柱2相连通，柱2内为空腔，粉碎的灰岩3填满于柱2的空腔内，柱2的底端设有出水口12，柱2的下部设有注空气口11、上部设有出气口10。使用时，原水罐5内注有原水6。所述的柱1、柱2的空腔内两端设有防堵件9，防堵件9为玻璃羊毛或细纱网。所述的柱1、柱2为PVC柱或玻璃钢柱。
废水经碳酸化后，从柱1底部流入、从柱1顶部流出，进入柱2顶部，最后从柱2底部流出。柱1和柱2的上下端口均密封堵塞，开口与进、出水管的连接处均严格密封。柱1内为饱和水流条件；柱2内为非饱和水流条件，在其下部距出水口5cm处开口、通过软管与空气泵相连，压入轻微空气流，在其上部距出水口5cm处设出气口。
所用灰岩成分应尽可能纯净(CaCO3含量大于90％)。
去除废水中氟和镉的方法如下1)、灰岩的粉碎和筛分将所选用的灰岩粗碎、过筛，过80目筛者留用。
2)、将留用的灰岩填入PVC柱或玻璃钢柱中，应密实、填满，为防止与进、出水管接口处堵塞，应在两端放置玻璃羊毛或细纱网。
3)、含氟和镉的废水(即原水)收集在原水罐中，通入CO2气体，其压力控制在略高于大气压，通入CO2气体30min后，系统即可运行。系统运行的全过程，需持续向原水通入CO2气体。
4)、系统运行过程中，通过控制流速，使废水在柱1中的滞留时间保持在1h以上。
5)、当出水流速明显减慢时，需停止系统运行，将柱2的灰岩震荡使之不再团聚或更换。然后即可重新运行系统。
实施例2如图2所示，去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，它主要由柱1、柱2、粉碎的灰岩3、气管4、原水罐5、水管7、水管8、防堵件9、粉碎的菱铁矿13组成，气管4的一端与CO2气瓶相连接，另一端插入原水罐5内下部，原水罐5的下端部与柱1的底端由水管7相连接，并使原水罐5与柱1相连通；柱1内为空腔，粉碎的菱铁矿13填满于柱1的空腔内，柱1的上端部与柱2的上端部由水管8相连接，并使柱1与柱2相连通，柱2内为空腔，粉碎的灰岩3填满于柱2的空腔内，柱2的底端设有出水口12，柱2的下部设有注空气口11、上部设有出气口10。使用时，原水罐5内注有原水6。所述的柱1、柱2的空腔内两端设有防堵件9，防堵件9为玻璃羊毛或细纱网。所述的柱1、柱2为PVC柱或玻璃钢柱。
废水经碳酸化后，从柱1底部流入、从柱1顶部流出，进入柱2顶部，最后从柱2底部流出系统。柱1和柱2的上下端口均密封堵塞，开口与进、出水管的连接处均严格密封。柱1内为饱和水流条件；柱2内为非饱和水流条件，在其下部距出水口5cm处开口、通过软管与空气泵相连，压入轻微空气流，在其上部距出水口5cm处设出气口。
所用的菱铁矿采自菱铁矿区，用前需测定其可淋滤的Cr，As，Se和Cd含量，低于检出限者方可使用。所用灰岩成分应尽可能纯净(CaCO3含量大于90％)。
去除废水中砷和镉的方法如下(1)菱铁矿和灰岩的粉碎和筛分将所选用的菱铁矿和灰岩分别粗碎、过筛，过80目筛者留用。
(2)将留用的菱铁矿和灰岩分别填入PVC柱或玻璃钢柱中，应密实、填满，为防止与进、出水管接口处堵塞，应在两端放置玻璃羊毛或细纱网。
(3)将含砷和镉的废水(原水)收集在原水罐中，通入CO2气体，其压力控制在略高于大气压，通入CO2气体30min后，系统即可运行。系统运行的全过程，需持续向原水通入CO2气体。
(4)系统运行过程中，通过控制流速，使废水在柱1中的滞留时间保持在1h以上。
(5)在出水口每15天采集1次样品，当出水浓度高出检测限时，需停止系统运行，将连接原水的管接至5％盐酸溶液，按柱1的5个孔隙体积量冲洗系统后，再接至蒸馏水，按柱1的5个孔隙体积量冲洗系统，即可重新运行系统。
权利要求1.去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是它包括柱(1)、柱(2)、岩矿材料、气管(4)、原水罐(5)、水管(7)、水管(8)，气管(4)的一端与C02气瓶相连接，另一端插入原水罐(5)内下部，原水罐(5)的下端部与柱(1)的底端由水管(7)相连接，并使原水罐(5)与柱(1)相连通，柱(1)内为空腔，柱(1)的上端部与柱(2)的上端部由水管(8)相连接，并使柱(1)与柱(2)相连通，柱(2)内为空腔，柱(2)的底端设有出水口(12)，柱(2)的下部设有注空气口(11)、上部设有出气口(10)；所述的柱(1)、柱(2)的空腔内分别填满有岩矿材料，使用时，原水罐(5)内注有原水(6)。
2.根据权利要求1所述的去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是所述的柱(1)、柱(2)的空腔内填满的岩矿材料都为粉碎的灰岩(3)。
3.根据权利要求1所述的去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是所述的柱(1)的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的菱铁矿(13)、柱(2)的空腔内填满的岩矿材料为粉碎的灰岩(3)。
4.根据权利要求1或2或3所述的去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是所述的柱(1)、柱(2)的空腔内两端设有防堵件(9)，防堵件(9)为玻璃羊毛或细纱网。
专利摘要本实用新型涉及一种利用岩矿材料治理重金属废水的装置。去除废水中氟和镉或砷和镉的反应器，其特征是它包括柱(1)、柱(2)、岩矿材料、气管(4)、原水罐(5)、水管(7)、水管(8)，气管(4)的一端与CO
文档编号C02F1/62GK2633869SQ0325504
公开日2004年8月18日 申请日期2003年8月6日 优先权日2003年8月6日
发明者王焰新 申请人:中国地质大学(武汉)