公布日：2024.06.28
申請日：2024.05.07
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/469(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F1/48(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/
20(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種重金屬污水處理設備及處理方法，屬于污水處理技術領域，包括吸附箱，吸附箱下方設有分離箱并通過螺絲連接，吸附箱內側設有電極吸附裝置，吸附箱一端固定設有第一連接管，吸附箱頂部固定設有通氣管，分離箱內側設有隔離板塊與曝氣機構，分離箱兩端皆固定設有若干第二連接管，吸附箱底部設有開口與分離箱貫通并通過閥門控制開啟與關閉，隔離板塊與分離箱轉動連接并在封閉狀態和開放狀態之間切換；本發明整體上具有便于分離去除有機物污染物、對污水內部污染物處理分離效果較好等優點。
權利要求書
1.一種重金屬污水處理設備，包括吸附箱（1），所述吸附箱（1）下方設有分離箱（2）并通過螺絲連接，其特征在于：所述吸附箱（1）內側設有電極吸附裝置（3），所述吸附箱（1）一端固定設有第一連接管（11），所述吸附箱（1）頂部固定設有通氣管（12），所述分離箱（2）內側設有隔離板塊（4）與曝氣機構（5），所述分離箱（2）兩端皆固定設有若干第二連接管（21），所述吸附箱（1）底部設有開口與所述分離箱（2）貫通并通過閥門控制開啟與關閉，所述隔離板塊（4）與所述分離箱（2）轉動連接并在封閉狀態和開放狀態之間切換。
2.根據權利要求1所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述電極吸附裝置（3）包括雙層設置的U型安裝架（31），兩個所述U型安裝架（31）皆與所述吸附箱（1）通過螺絲連接，兩個所述U型安裝架（31）內側底部等距鋪設有若干第一陶瓷絕緣塊（32），兩個所述U型安裝架（31）內側頂部皆等距間設有若干第二陶瓷絕緣塊（33），所述第一陶瓷絕緣塊（32）及所述第二陶瓷絕緣塊（33）皆與所述U型安裝架（31）通過卡扣連接，上層的所述第一陶瓷絕緣塊（32）上每隔一段距離都固定設有若干陶瓷絕緣柱（34），上層的所述第二陶瓷絕緣塊（33）底部設有條型電極片（35），下層的所述第一陶瓷絕緣塊（32）上每隔一段距離都設有條型電極片（35），下層的所述第二陶瓷絕緣塊（33）底部固定設有陶瓷絕緣柱（34），所述陶瓷絕緣柱（34）外側包裹設有筒型電極片（36），上層的所述U型安裝架（31）遠離所述第一連接管（11）的一端底壁上設有開口與下層的所述U型安裝架（31）貫通，下層的所述U型安裝架（31）靠近所述第一連接管（11）的一端底壁上設有開口與分離箱（2）貫通。
3.根據權利要求2所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述隔離板塊（4）包括中空板體（41），所述中空板體（41）內側固定設有隔板（42），所述隔板（42）將所述中空板體（41）分為第一腔體（411）與第二腔體（412），所述中空板體（41）兩端皆固定設有圓軸（413），所述圓軸（413）與所述分離箱（2）轉動連接，所述中空板體（41）頂部固定設有若干噴頭（43），所述噴頭（43）與所述第一腔體（411）貫通相連，所述第二腔體（412）內側固定設有方管（44），所述第二腔體（412）一側設有若干滴淋頭（45）并與所述中空板體（41）通過卡扣連接，所述滴淋頭（45）與所述方管（44）通過管道相連。
4.根據權利要求3所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述中空板體（41）一端所述圓軸（413）的外側設有套筒水閥（46），所述套筒水閥（46）與所述圓軸（413）轉動連接，所述套筒水閥（46）位于所述分離箱（2）外側，所述套筒水閥（46）上貫穿設有一拖二管件（47）并固定連接，所述套筒水閥（46）內側的所述圓軸（413）上設有兩個管孔（414），兩個所述管孔（414）分別與所述第一腔體（411）及所述第二腔體（412）貫通相連，所述中空板體（41）為水平狀態時，所述第一腔體（411）通過所述管孔（414）及所述一拖二管件（47）貫通相連，所述第二腔體（412）與所述一拖二管件（47）斷開，所述中空板體（41）為垂直狀態時，所述第二腔體（412）通過所述管孔（414）及所述一拖二管件（47）貫通相連，所述第一腔體（411）與所述一拖二管件（47）斷開。
5.根據權利要求4所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述第一腔體（411）兩側外側皆設有三角密封件（48），兩個所述三角密封件（48）為相對方向設置，所述三角密封件（48）斜面中部設有圓形凹槽，一側所述三角密封件（48）的所述圓形凹槽內側設有柱形橡膠條（49）。
6.根據權利要求5所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述曝氣機構（5）包括傳輸主管（51），所述傳輸主管（51）兩側皆固定設有若干傳輸分管（52）并貫通相連，所述傳輸分管（52）下方設有第一曝氣管（53）并通過螺紋連接，所述第一曝氣管（53）外側套設有第二曝氣管（54），所述第一曝氣管（53）及所述第二曝氣管（54）上皆設有若干氣孔（55）。
7.根據權利要求6所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：同排若干所述第二曝氣管（54）之間通過連桿焊接相連，若干排所述第二曝氣管（54）縱向之間通過連桿焊接相連，所述傳輸主管（51）兩端下方皆設有滑動方桿（56），所述滑動方桿（56）與所述第二曝氣管（54）之間通過連桿焊接相連，所述滑動方桿（56）與所述分離箱（2）滑動連接，兩個所述滑動方桿（56）外側皆設有電動機（57），所述電動機（57）與所述分離箱（2）通過螺絲連接，所述電動機（57）輸出端設有絞輪并通過卡扣連接，所述絞輪與所述滑動方桿（56）通過絞索傳動相連。
8.根據權利要求7所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述隔離板塊（4）處于封閉狀態時，所述分離箱（2）內部分割為儲水腔體（22）和沉淀腔體（23），所述沉淀腔體（23）位于所述分離箱（2）的箱底，所述隔離板塊（4）處于開放狀態時，所述儲水腔體（22）和所述沉淀腔體（23）相貫通。
9.根據權利要求8所述的一種重金屬污水處理設備，其特征在于：所述第二連接管（21）至少設置有四根，所述分離箱（2）兩側的外壁上分別設有兩根所述第二連接管（21），其中一側的兩根所述第二連接管（21）通過管路串接解絮機（6）和超導磁介質分離機（7），另一側的兩根所述第二連接管（21）分別用于連接水泵（8）及排水池（9），所述隔離板塊（4）處于封閉狀態時，所述第二連接管（21）僅與所述沉淀腔體（23）相貫通。
10.一種重金屬污水處理處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：將污水從第一連接管注入吸附箱，并通過通氣管注入氧化劑，電極吸附裝置通電后對污水進行吸附電解；S2：打開閥門將吸附箱內初步處理的污水注入分離箱，通過外部的傳動設備將隔離板塊調節至開放狀態，并投入超導磁粉末作為絮凝核；S3：曝氣機構中的電動機啟動，通過絞輪和傳動使第二曝氣管進入沉淀腔體內曝氣攪動污水，使污水充分接觸超導磁粉末進行凝絮；S4：凝絮完畢后，回收第二曝氣管至儲水腔體內，待凝絮團沉淀至沉淀腔體內；S5：將隔離板塊調節至封閉狀態，解絮機和超導磁介質分離機工作，沉淀腔體內的水體通過第二連接管進入解絮機，以將水體中的超導磁粉末恢復自由狀態，再由超導磁介質分離機分離出超導磁粉末，并排出污泥；S6：待沉淀腔體內的水體排出時，由水泵通過另一根第二連接管向沉淀腔體補水，充分沖刷沉淀腔體使沉淀的凝絮完全排出；S7：排空儲水腔體內的水體，然后重復步驟S1~S5。
發明內容
本發明針對以上現有技術中存在的缺陷，提供一種重金屬污水處理設備及處理方法，解決的問題是重金屬中的有機物污染物難以分離去除、污水內部污染物難以完全處理等。
本發明的目的是通過以下技術方案得以實現的：一方面，本發明提供了一種重金屬污水處理設備，包括吸附箱，所述吸附箱下方設有分離箱并通過螺絲連接，所述吸附箱內側設有電極吸附裝置，所述吸附箱一端固定設有第一連接管，所述吸附箱頂部固定設有通氣管，所述分離箱內側設有隔離板塊與曝氣機構，所述分離箱兩端皆固定設有若干第二連接管，所述吸附箱底部設有開口與所述分離箱貫通并通過閥門控制開啟與關閉，所述隔離板塊與所述分離箱轉動連接并在封閉狀態和開放狀態之間切換。
進一步的，所述電極吸附裝置包括雙層設置的U型安裝架，兩個所述U型安裝架皆與所述吸附箱通過螺絲連接，兩個所述U型安裝架內側底部等距鋪設有若干第一陶瓷絕緣塊，兩個所述U型安裝架內側頂部皆等距間設有若干第二陶瓷絕緣塊，所述第一陶瓷絕緣塊及所述第二陶瓷絕緣塊皆與所述U型安裝架通過卡扣連接，上層的所述第一陶瓷絕緣塊上每隔一段距離都固定設有若干陶瓷絕緣柱，上層的所述第二陶瓷絕緣塊底部設有條型電極片，下層的所述第一陶瓷絕緣塊上每隔一段距離都設有條型電極片，下層的所述第二陶瓷絕緣塊底部固定設有陶瓷絕緣柱，所述陶瓷絕緣柱外側包裹設有筒型電極片，上層的所述U型安裝架遠離所述第一連接管的一端底壁上設有開口與下層的所述U型安裝架貫通，下層的所述U型安裝架靠近所述第一連接管的一端底壁上設有開口與分離箱貫通，筒型電極片與條型電極片交錯設置，并不處于同一垂直線上，單質鐵制成的筒型電極片作為陽極，以碳材料，優選為碳化鐵制成的條型電極片作為陰極，碳化鐵和單質鐵之間存在著較大的氧化還原電勢差，向單質鐵陽極及碳材料陰極施加直流電壓在兩極之間形成穩定的電場，使流經兩極之間的污水中的重金屬離子和其他無機鹽離子以電泳、電滲流或電遷移的方式向電極移動，從而在兩極之間形成電解反應體系，污水中金屬活潑性排在鐵之后的重金屬元素會與鐵元素發生置換反應，從而對重金屬元素實現吸附祛除作用，高價態的重金屬離子當其氧化性較強時，該重金屬離子或化合物也會與鐵離子或者電解反應產生的亞鐵離子發生氧化還原反應，促使高價態重金屬離子被還原呈低價態，鐵單質上發生的電化學反應會產生大量的亞鐵離子，亞鐵離子在有氧或堿性條件下，會生成大量的Fe(OH)2+、Fe(OH)2+等絡合離子，絡合離子會與陽極上被吸附的重金屬離子通過絡合反應產生不溶于污水的沉淀物，從而將重金屬元素從污水中分離出來，同時將電作為催化劑，以雙氧水、氧氣、臭氧等作為氧化劑而進行的氧化反應，通過氧化反應能夠有效祛除污水中的有機雜質，從而避免有機雜質含量較高時，會使污水形成溶膠并降低污水流速造成吸附設備堵塞的問題。
進一步的，所述隔離板塊包括中空板體，所述中空板體內側固定設有隔板，所述隔板將所述中空板體分為第一腔體與第二腔體，所述中空板體兩端皆固定設有圓軸，所述圓軸與所述分離箱轉動連接，所述中空板體頂部固定設有若干噴頭，所述噴頭與所述第一腔體貫通相連，所述第二腔體內側固定設有方管，所述第二腔體一側設有若干滴淋頭并與所述中空板體通過卡扣連接，所述滴淋頭與所述方管通過管道相連。
進一步的，所述中空板體一端所述圓軸的外側設有套筒水閥，所述套筒水閥與所述圓軸轉動連接，所述套筒水閥位于所述分離箱外側，所述套筒水閥上貫穿設有一拖二管件并固定連接，所述套筒水閥內側的所述圓軸上設有兩個管孔，兩個所述管孔分別與所述第一腔體及所述第二腔體貫通相連，所述中空板體為水平狀態時，所述第一腔體通過所述管孔及所述一拖二管件貫通相連，所述第二腔體與所述一拖二管件斷開，所述中空板體為垂直狀態時，所述第二腔體通過所述管孔及所述一拖二管件貫通相連，所述第一腔體與所述一拖二管件斷開，一拖二管件與外部的加藥箱相連接，中空板體為水平狀態時第一腔體內充滿藥液，并在壓力作用下從噴頭噴出至儲水腔體中，中空板體為垂直狀態時第二腔體內充滿藥液，并從孔洞方向已經向下的滴淋頭滴落至沉淀腔體中。
進一步的，所述第一腔體兩側外側皆設有三角密封件，兩個所述三角密封件為相對方向設置，所述三角密封件斜面中部設有圓形凹槽，一側所述三角密封件的所述圓形凹槽內側設有柱形橡膠條，中空板體為水平狀態時，相鄰兩個中空板體之間的三角密封件斜面互相貼合形成密封，柱形橡膠條嵌入另一個所述三角密封件上的圓形凹槽中，加強密封效果。
進一步的，所述曝氣機構包括傳輸主管，所述傳輸主管兩側皆固定設有若干傳輸分管并貫通相連，所述傳輸分管下方設有第一曝氣管并通過螺紋連接，所述第一曝氣管外側套設有第二曝氣管，所述第一曝氣管及所述第二曝氣管上皆設有若干氣孔，隔離板塊處于封閉狀態時，第二曝氣管收縮在第一曝氣管外側并且皆位于儲水腔體內，隔離板塊處于開放狀態時，第二曝氣管伸入沉淀腔體進行曝氣。
進一步的，同排若干所述第二曝氣管之間通過連桿焊接相連，若干排所述第二曝氣管縱向之間通過連桿焊接相連，所述傳輸主管兩端下方皆設有滑動方桿，所述滑動方桿與所述第二曝氣管之間通過連桿焊接相連，所述滑動方桿與所述分離箱滑動連接，兩個所述滑動方桿外側皆設有電動機，所述電動機與所述分離箱通過螺絲連接，所述電動機輸出端設有絞輪并通過卡扣連接，所述絞輪與所述滑動方桿通過絞索傳動相連，兩個滑動方桿通過連桿與所有第二曝氣管相連，電動機與絞輪通過傳動絞索使滑動方桿進行垂直升降，帶動第二曝氣管收縮或延伸。
進一步的，所述隔離板塊處于封閉狀態時，所述分離箱內部分割為儲水腔體和沉淀腔體，所述沉淀腔體位于所述分離箱的箱底，所述隔離板塊處于開放狀態時，所述儲水腔體和所述沉淀腔體相貫通，凝絮團沉積在沉淀腔體內形成污泥后，封閉隔離板塊將儲水腔體與沉淀腔體隔開，再通過第二連接管排出至解絮機和超導磁介質分離機進行解絮分離充分回收超導磁粉末，還可使用水泵沖刷沉淀腔體，提高污泥排出率及超導磁粉末的回收率。
進一步的，所述第二連接管至少設置有四根，所述分離箱兩側的外壁上分別設有兩根所述第二連接管，其中一側的兩根所述第二連接管通過管路串接解絮機和超導磁介質分離機，另一側的兩根所述第二連接管分別用于連接水泵及排水池，所述隔離板塊處于封閉狀態時，所述第二連接管僅與所述沉淀腔體相貫通，在絮機和超導磁介質分離機的串接水路中，還設置有泥水分離器，其中一個第二連接管與解絮機的進水口相連，解絮機的出水口與超導磁介質分離機的進水口相連，超導磁介質分離機的排污口與泥水分離器的進水口相連，泥水分離器的出水口通過另一個第二連接管與分離箱相連接，通過第二連接管與排水池相連用于排空沉淀腔體。
另一方面，本發明提供了一種重金屬污水處理處理方法，包括以下步驟：S1：將污水從第一連接管注入吸附箱，并通過通氣管注入氧化劑，電極吸附裝置通電后對污水進行吸附電解；S2：打開閥門將吸附箱內初步處理的污水注入分離箱，通過外部的傳動設備將隔離板塊調節至開放狀態，并投入超導磁粉末作為絮凝核；S3：曝氣機構中的電動機啟動，通過絞輪和傳動使第二曝氣管進入沉淀腔體內曝氣攪動污水，使污水充分接觸超導磁粉末進行凝絮；S4：凝絮完畢后，回收第二曝氣管至儲水腔體內，待凝絮團沉淀至沉淀腔體內；S5：將隔離板塊調節至封閉狀態，解絮機和超導磁介質分離機工作，沉淀腔體內的水體通過第二連接管進入解絮機，以將水體中的超導磁粉末恢復自由狀態，再由超導磁介質分離機分離出超導磁粉末，并排出污泥；S6：待沉淀腔體內的水體排出時，由水泵通過另一根第二連接管向沉淀腔體補水，充分沖刷沉淀腔體使沉淀的凝絮完全排出；S7：排空儲水腔體內的水體，然后重復步驟S1~S5。
綜上所述，本發明與現有技術相比，具有以下優點：1、本發明中，在電極吸附裝置中設置了若干筒型電極片與條型電極片并交錯排布，使得電場的面積并不僅僅局限于筒型電極片周圍，能夠對第一陶瓷絕緣塊留過的污水進行較大程度的電解和吸附，提高置換和去除重金屬離子的效果，雙層設置的電極吸附裝置能夠最大限度的提升對重金屬的吸附效果；2、本發明中，隔離板塊內部具有第一腔體、噴頭以及第二腔體、滴淋頭，并通過一拖二管件與外部的加藥箱相連，套筒水閥從中進行調節管路的開啟與閉合，中空板體為水平狀態時第一腔體內充滿藥液，并在壓力作用下從噴頭噴出至儲水腔體中，中空板體為垂直狀態時第二腔體內充滿藥液，并從孔洞方向已經向下的滴淋頭滴落至沉淀腔體中，使得隔離板塊在不同狀態時能夠進行精準加藥；3、本發明中，中空板體為水平狀態時，相鄰兩個中空板體之間的三角密封件斜面互相貼合形成密封，柱形橡膠條嵌入另一個所述三角密封件上的圓形凹槽中，加強密封效果，避免儲水腔體與沉淀腔體內的水混合影響到絮凝沉降效果；4、本發明中，通過將第一陶瓷絕緣塊鋪設在U型安裝架上作為電極吸附裝置的底板，平滑的陶瓷表面能夠增大污泥堆積形成黏性沉淀物后粘附在電極吸附裝置上的難度，減少維護難度；5、本發明中，將電作為催化劑，以雙氧水、氧氣、臭氧等作為氧化劑而進行的氧化反應，通過氧化反應能夠有效祛除污水中的有機雜質，從而避免有機雜質含量較高時，會使污水形成溶膠并降低污水流速造成吸附設備堵塞的問題；6、本發明中，曝氣機構具有活動設置的第二曝氣管，其在隔離板塊處于開放狀態時通過傳動伸入沉淀腔體內進行曝氣，隔離板塊轉為封閉狀態時，則第二曝氣管收縮至儲水腔體內，防止內部組件工作時互相干涉，充分對污水處理池底部的水體進行攪動，以提高絮凝效果；7、本發明中，通過將電極吸附與超導磁粉末絮凝聯用，電極吸附將重金屬離子吸附后形成沉淀同時使機物氧化形成沉淀，混合著沉淀的污水在通過投入超導磁粉末進行二次絮凝，將為完全處理的污水進行二次絮凝，同時去除沉淀物，提升對污水的處理效果。
（發明人：張雷;傅生元;張筱敏）
