(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910648970.5
(22)申请日 2019.07.18
(71)申请人 贵州财经大学
地址 550025 贵州省贵阳市花溪区花溪大
学城贵州财经大学
(72)发明人 刘云龙
(74)专利代理机构 成都方圆聿联专利代理事务
所(普通合伙) 51241
代理人 李鹏
(51)Int.Cl.
C02F 9/04(2006.01)
C02F 101/14(2006.01)
(54)发明名称一种羟基磷灰石除氟滤料装置及其工艺(57)摘要本发明涉及水处理领域，特别涉及一种羟基磷灰石除氟滤料装置及其工艺，包括进水单元，进水单元的出口端设有混合管路，还包括在线式更换器和用以容纳滤料的滤筒，滤料采用球状羟基磷灰石，滤筒的中段外部对称设有开设有两个开口，
每个开口内分别设有一个过滤布，混合管路的下游端呈倒置姿态，滤筒呈水平并且两个开口中的其中一个开口与混合管路下游端连通，滤筒的外部还设有澄清管路，澄清管路与另一个开口相连通，在线式更换器设于滤筒内，滤筒的两端分别开设有一个循环口和填充口，填充口处于循环口上方，且二者间通过循环转送器连通，填充口上方对称设有两个测距传感器，本发明的除
氟效果能够始终保持稳定范围。权利要求书2页 说明书8页 附图9页CN 110316872 A 2019.10.11
C N 110316872
A
1.一种羟基磷灰石除氟滤料装置，包括进水单元(1)以及设置在进水单元(1)的中段区域并且与之相连通的聚合氯化铝投加管路(111)和粉末羟基磷灰石投加管路(112)，进水单元(1)的出口端安装有混合管路(113)，其特征在于：还包括控制器、在线式更换器、循环单元以及用以容纳滤料的滤筒(4)，该滤料采用球状羟基磷灰石，滤筒(4)的中段外部对称设有开设有两个开口，每个开口内分别设有一个过滤布(414)，混合管路(113)的下游端呈倒置姿态，滤筒(4)呈水平并且两个开口中的其中一个开口与混合管路(113)的下游端相连通，滤筒(4)的外部还设有澄清管路(8)，澄清管路(8)与另一个开口相连通，在线式更换器安装在滤筒(4)内，滤筒(4)的两端分别开设有一个循环口(415)和填充口(416)，填充口(416)处于循环口(415)的上方，循环口(415)和填充口(416)之间通过循环转送器相连通，填充口(416)的上方对
称设有两个与控制器电性连接的测距传感器(7)，循环单元的两端分别与循环口(415)以及混合管路(113)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：滤筒(4)为不锈钢筒，并且其两端为封闭结构，滤筒(4)的中段外包裹有外衬套(411)，外衬套(411)的内壁与滤筒(4)的外壁之间预留有进水间距(412)，进水间距(412)内对称设有两个挡板(413)，每个挡板(413)与循环口(415)和填充口(416)之间的间隔角度分别为90°，混合管路(113)和澄清管路(8)分别通过一个散流件与进水间距(412)内相连通。
3.根据权利要求1所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：在线式更换器包括转轴(2)、螺旋叶片(211)以及第一电机(212)，转轴(2)铰接在滤筒(4)内，并且二者的轴线相重合，螺旋叶片(211)固定在转轴(2)上，螺旋叶片(211)由不锈钢材质铸造而成，螺旋叶片(211)的外表面与滤筒(4)的内壁之间间隙配合，第一电机(212)设于滤筒(4)外部，并且其输出转子与转轴(2)同轴相连。
4.根据权利要求3所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：螺旋叶片(211)的螺旋圈数至少为4圈。
5.根据权利要求2或4所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：每个散流件均包括一个进水管(6)和多个沿进水管(6)的轴向等距分布的出水管(611)，所有出水管(611)的一端均与进水管(6)相连通，
并且其另一端贯穿外衬套(411)与进水间距(412)内相连通，所有出水管(611)均正对过滤布(414)，每个散流件中的所有出水管(611)与螺旋叶片(211)中段区域的所有螺距分别一一对应。
6.根据权利要求4所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：循环转送器包括第一螺旋送料器(5)和不锈钢管道(511)，循环口(415)和填充口(416)处分别设有一个料仓(417)，对应循环口(415)处的料仓(417)与不锈钢管道(511)一端相连通，不锈钢管道(511)的另一端向下倾斜，并且第一螺旋送料器(5)的进料端与不锈钢管道(511)的该一端相连通，第一螺旋送料器(5)的出料端向上倾斜，并且与填充口(416)处的料仓(417)相连通，测距传感器(7)呈倒置安装在填充口(416)处的料仓(417)顶端，测距传感器(7)的检测端始终朝向螺旋叶片(211)位于滤筒(4)端部区域的螺距处，对应循环口(415)处的料仓(417)的底部为过滤结构，并且循环单元与该料仓(417)底部相连通，不锈钢管道(511)上方还设有补料装置。
7.根据权利要求6所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：循环单元包括循环管路(3)、杂质过滤器(311)和反冲阀门(312)，循环管路(3)的两端分别与循环口(415)处
的料仓(417)以及混合管路(113)相连通，循环管路(3)朝向混合管路(113)的一端设有循环泵(313)，杂质过滤器(311)设置在循环管路(3)的中段，循环管路(3)朝向料仓(417)的一端设有废料管(314)，反冲阀门(312)设于废料管(314)上，循环管路(3)还设有启闭阀(315)，启闭阀(315)处于料仓(417)和反冲阀门(312)之间，循环管路(3)上还设有单向阀(316)，单向阀(316)处于混合管路(113)和循环泵(313)之间。
8.根据权利要求6所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：补料装置包括第二螺旋送料器(9)和储料箱(911)，第二螺旋送料器(9)的出料端通过补料管与不锈钢管道(511)内相连通，储料箱(911)的底部与第二螺旋送料器(9)的进料端相连通。
9.根据权利要求1所述的一种羟基磷灰石除氟滤料装置，其特征在于：过滤布(414)呈绷直状态安装在开口内，过滤布(414)的过滤精度在0.5μm以下，并且滤料的规格大于过滤布(414)的过滤精度。
10.一种羟基磷灰石除氟工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、待处理水进入进水单元(1)，聚合氯化铝、粉末羟基磷灰石分别通过聚合氯化铝投加管路(111)和粉末羟基磷灰石投加管路(112)投入至进水单元(1)内，并且使得前述三者在混合管路(113)内实现混合，率先实现除氟；
步骤二、进水单元(1)内的流速为6.0-8.0m/h之间，混凝剂与粉末羟基磷灰石的质量比为1.2：1；
步骤三、由步骤一得到的混合水自上而下式灌入滤筒(4)内，由滤筒(4)内的球状羟基磷灰石作为滤料并对该混合水实施进一步的除氟，滤筒(4)内的滤料始终处于饱满状态，使得滤速控制在3.5-5.0m/h之间，在线式更换器每15min工作一次，达到在线更换新的滤料，并且将先前的滤料推动至循环口(415)区域，将事先由于除氟所致的废料通过循环口(415)处的料仓(417)排送至循环单元内，其余可以在使用的滤料经循环转送器循环递送至填充口(416)内，达到循环使用目的；
步骤四、由测距传感器(7)工作，判定其检测区域的填充高度，即滤料的堆积高度，达到设定高度后，由测距传感器(7)反馈至控制器，控制器指示在线式更换器到时间后可进行工作，其目的用于确保后续递送至滤筒(4)中段处的滤料是处于饱满状态的；
步骤五、步骤三中的废料进入循环单元后，废料由杂质过滤器(311)被截留在循环单元内，循环单元内的地下水则通过杂质过滤器(311)的过滤返回至混合管路(113)内。
一种羟基磷灰石除氟滤料装置及其工艺
技术领域
[0001]本发明涉及水处理领域，特别涉及一种羟基磷灰石除氟滤料装置及其工艺。
背景技术
[0002]中国的地下水氟污染问题突出，高氟水分布面积超过160万平方公里，涉及用水人口近亿人。通过饮用水途径摄入过量的氟后而导致的氟中毒，是世界范围内普遍存在的严重问题。羟基磷灰石为近期被用于地下水除氟的一种效果良好的新材料，由于材料本身没有毒害作用受到广泛关注。羟基磷灰石的形式包括粉状料和球形颗粒状滤料，并在一些实际工程中得到应用；然而，如何充分利用羟基磷灰石的吸附容量成为制约其推广应用的瓶颈之一。
[0003]根据上述问题：经检索中国专利号：CN201210102971.8公开的一种地下水除氟装置及除氟方法，该技术方案能够有效实现地下水的除氟，但是存在一定的用料成本过大，如果地下水的含氟量比较大的时候，那么则需要采用大量的粉末羟基磷灰石，进而大幅增加能耗；同时由于粉末羟基磷灰石不利于回收。另外经检索：中国专利号：CN201310022487.9公开了一种饮用水除氟工艺以及中国专利号：CN201220510288.3公开了一种新的地下水除氟装置，上述两个技术方案内均采用了球状羟基磷灰石，但是球状羟基磷灰石在配备聚合氯化铝使用过程中，会使得球状羟基磷灰石的除氟表面由于和含氟水的接触，而产生脱落，脱落的部分到底是如何进行排除的，并没有详细描述，如果不进行即刻的排除，产量过大，会导致除氟效果越来越差，除氟的水质效果/标准难以控制在一个范围标准内；同时球状羟基磷灰石滤料层是如何快速更换的也没有说明，由于球状羟基磷灰石是属于损耗品，在针对含氟量不一的地下水时，耗损程度也是难以掌控的。
发明内容
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种羟基磷灰石除氟滤料装置及其工艺。
[0005]为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
[0006]一种羟基磷灰石除氟滤料装置，包括进水单元以及设置在进水单元的中段区域并且与之相连通的聚合氯化铝投加管路和粉末羟基磷灰石投加管路，进水单元的出口端安装有混合管路，还包括控制
器、在线式更换器、循环单元以及用以容纳滤料的滤筒，该滤料采用球状羟基磷灰石，滤筒的中段外部对称设有开设有两个开口，每个开口内分别设有一个过滤布，混合管路的下游端呈倒置姿态，滤筒呈水平并且两个开口中的其中一个开口与混合管路的下游端相连通，滤筒的外部还设有澄清管路，澄清管路与另一个开口相连通，在线式更换器安装在滤筒内，滤筒的两端分别开设有一个循环口和填充口，填充口处于循环口的上方，循环口和填充口之间通过循环转送器相连通，填充口的上方对称设有两个与控制器电性连接的测距传感器，循环单元的两端分别与循环口以及混合管路相连通。
[0007]进一步地，滤筒为不锈钢筒，并且其两端为封闭结构，滤筒的中段外包裹有外衬
套，外衬套的内壁与滤筒的外壁之间预留有进水间距，进水间距内对称设有两个挡板，每个挡板与循环口和填充口之间的间隔角度分别为90°，混合管路和澄清管路分别通过一个散流件与进水间距内相连通。
[0008]进一步地，在线式更换器包括转轴、螺旋叶片以及第一电机，转轴铰接在滤筒内，并且二者的轴线相重合，螺旋叶片固定在转轴上，螺旋叶片由不锈钢材质铸造而成，螺旋叶片的外表面与滤筒的内壁之间间隙配合，第一电机设于滤筒外部，并且其输出转子与转轴同轴相连。
[0009]进一步地，螺旋叶片的螺旋圈数至少为4圈。
[0010]进一步地，每个散流件均包括一个进水管和多个沿进水管的轴向等距分布的出水管，所有出水管的一端均与进水管相连通，并且其另一端贯穿外衬套与进水间距内相连通，所有出水管均正对过滤布，每个散流件中的所有出水管与螺旋叶片中段区域的所有螺距分别一一对应。
[0011]进一步地，循环转送器包括第一螺旋送料器和不锈钢管道，循环口和填充口处分别设有一个料仓，对应循环口处的料仓与不锈钢管道一端相连通，不锈钢管道的另一端向下倾斜，并且第一螺旋送料器的进料端与不锈钢管道的该一端相连通，第一螺旋送料器的出料端向上倾斜，并且与填充口处的料仓相连通，测距传感器呈倒置安装在填充口处的料仓顶端，测距传感器的检测端始终朝向螺旋叶片位于滤筒端部区域的螺距处，对应循环口处的料仓的底部为过滤结构，并且循环单元与该料仓底部相连通，不锈钢管道上方还设有补料装置。
[0012]进一步地，循环单元包括循环管路、杂质过滤器和反冲阀门，循环管路的两端分别与循环口处的料仓以及混合管路相连通，循环管路朝向混合管路的一端设有循环泵，杂质过滤器设置在循环管路的中段，循环管路朝向料仓的一端设有废料管，反冲阀门设于废料管上，循环管路还设有启闭阀，启闭阀处于料仓和反冲阀门之间，循环管路上还设有单向阀，单向阀处于混合管路和循环泵之间。
[0013]进一步地，补料装置包括第二螺旋送料器和储料箱，第二螺旋送料器的出料端通过补料管与不锈钢管道内相连通，储料箱的底部与第二螺旋送料器的进料端相连通。[0014]进一步地，过滤布呈绷直状态安装在开口内，过滤布的过滤精度在0.5μm以下，并且滤料的规格大于过滤布的过滤精度。
[0015]一种羟基磷灰石除氟工艺，包括以下步骤：
[0016]步骤一、待处理水进入进水单元，聚合氯化铝、粉末羟基磷灰石分别通过聚合氯化铝投加管路和粉末羟基磷灰石投加管路投入至进水单元内，并且使得前述三者在混合管路内实现混合，率先实现除氟；
[0017]步骤二、进水单元内的流速为6.0-8.0m/h之间，混凝剂与粉末羟基磷灰石的质量比为1.2：1；
[0018]步骤三、由步骤一得到的混合水自上而下式灌入滤筒内，由滤筒内的球状羟基磷灰石作为滤料并对该混合水实施进一步的除氟，滤筒内的滤料始终处于饱满状态，使得滤速控制在3.5-5.0m/h之间，在线式更换器每15min工作一次，达到在线更换新的滤料，并且将先前的滤料推动至循环口区域，将事先由于除氟所致的废料通过循环口处的料仓排送至循环单元内，其余可以在使用的滤料经循环转送器循环递送至填充口内，达到循环使用目
