申请日2016.07.21
公开(公告)日2016.11.23
IPC分类号C02F9/08; B01D39/16; B01D39/20; E03F1/00; E03F5/10; E03F5/14; E03F5/22
摘要
本发明涉及一种城市建筑污水处理系统及施工方法及滤芯材料制备工艺，包括依次连接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密过滤装置、消毒装置以及清水池，所述沉沙池的侧面设有以利建筑雨污水流入的进水管，所述清水池内设有清水回用装置。该城市建筑污水处理系统设计合理，实现污水的重复利用，有效保证回用水的水质问题。
权利要求书
1.一种城市建筑污水处理系统，其特征在于：包括依次连接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密过滤装置、消毒装置以及清水池，所述沉沙池的侧面设有以利建筑雨污水流入的进水管，所述清水池内设有清水回用装置。
2.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述分流井的内部为溢流堰结构，其溢流腔的侧面下端设有溢流管，所述截污井内部设有过滤沉淀装置，过滤沉淀装置包括格栅和沉淀池。
3.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述蓄水池沿污水流动方向依次设有吸污井、透气帽以及提升井，所述吸污井的底部设有排污泵，排污泵的输出端连接有延伸至蓄水池外部的排污管;所述透气帽与蓄水池顶面固定连接;所述提升井的底部设有提升泵，提升泵的输出端与精密过滤装置的输入端之间连接有提升管。
4.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述精密过滤装置的内部设有用以过滤污水的石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯。
5.根据权利要求4所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述精密过滤装置的旁侧设有消毒装置，所述消毒装置包括外部套有石英套管的紫外灯，所述消毒装置的输出端与清水池的顶端用水管连通，所述精密过滤装置和消毒装置均设于地面，且外部设有防护罩。
6.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述清水池内设有位于清水回用装置旁侧的液位井，所述清水回用装置包括回用井，所述回用井的底部设有回用泵，所述回用泵的输出端连接有延伸至清水池外部的回用出水管。
7.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述沉沙池的上端与分流井的上端用第一管道连通，所述分流井的下端与配水井的下端用第二管道连通，所述配水井的下端与截污井的下端用第三管道连通，所述截污井的下端与蓄水池的顶端用第四管道连通，所述第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道的内部均设有滤网。
8.根据权利要求1所述的城市建筑污水处理系统，其特征在于：所述蓄水池和清水池均为PP模块组合水池，其外部设有HDPE防渗膜。
9.一种城市建筑污水处理系统施工方法，其特征在于：包括如权利要求1-8所述的任意一种城市建筑污水处理系统，包括如下步骤：
(1)根据设计要求土方开挖蓄水池基础和清水池基础，将蓄水池基础的底面平整处理，并平整铺设100mm河沙;
(2)在蓄水池基础和清水池基础的内部均依次平整的铺装无纺布和PE膜;
(3)在蓄水池基础和清水池基础的PE膜上分别安放pp蓄水模块，分别形成PP模块蓄水池和pp模块清水池，在PP模块蓄水池内安装吸污井和提升井，在PP模块清水池内安装液位井和回用井;
(4)在pp模块蓄水池和pp模块清水池的顶部铺设无纺布，无纺布的上层铺设厚度不小于20cm的洁净河沙;
(5)蓄水池基础和清水池基础分别回填夯实;
(6)用管道依次将沉沙池、分流井、配水井、截污井和pp模块蓄水池连通，用水管将pp模块蓄水池、精密过滤装置、紫外线消毒装置和pp模块清水池连通;将进水管与污水收集设施相连，溢流管、排污管分别与市政管网相连，回用出水管与用水设施相连;
(7)系统调试，并试运行。
10.一种城市建筑污水处理系统滤芯材料制备工艺，其特征在于：包括如权利要求4所述的石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯，其制备步骤如下：
(1)在两个相同的5 L尼龙罐中各装入50颗直径为5 mm的不锈钢球和40颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入石墨粉2.6 kg，再分别滴加360 ml无水乙醇，并用尼龙盖密封;将两个球磨罐对称地放入行星式球磨机中，在转速为350 rpm、且每30分钟自动转换旋转方向的条件下球磨50 h;
(2)取步骤(1)处理后的石墨粉加入到pH为8、浓度为15 wt%的Tween 20的水溶液中超声36 h，过滤并用水洗净后，于65℃下真空干燥24 h后待用;
(3)取步骤(2)处理后的石墨粉加入到浓度为2.5 M 的HCl溶液中，超声24 h，过滤并用纯水洗净后，于68℃下真空干燥24 h后待用;
(4)取步骤(3)处理后的石墨粉加入到36 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比为9.3:0.7组成的混酸中，在3℃下超声处理8 h后，加入0.7 kg硝酸钠和2.5 kg高锰酸钾，在6℃下搅拌30h;升温，在35℃搅拌15 h;然后在搅拌下缓慢加入55 L水，并控制加水时间为1.5 h;再升温至93℃继续搅拌20 h;然后，在搅拌下缓慢加入80 L水，并控制加水时间为2 h;再在搅拌下缓慢加入4 L双氧水，并控制添加时间为3.5 h;然后继续搅拌20 h后，过滤并用水洗净，在70℃下真空干燥30 h，得到2.36 kg石墨烯材料;
(5)取步骤(4)制备的石墨烯材料2.3 kg，加入到24 L氯化亚砜中，在80 ℃和搅拌条件下反应40 h后，按4000 rpm的转速离心处理20 min，粉末经无水丙酮洗净，并在室温下真空干燥10 h后待用;
(6)将步骤(5)处理后的石墨烯材料，加入到30 L无水吡啶溶中，在室温下超声处理3 h后;在剧烈搅拌下缓慢滴加溶解有0.65 kg羟乙基纤维素的20 L吡啶溶液，并控制滴加时间为2 h;滴加完毕升温至50℃继续搅拌反应16 h后，蒸除溶剂;再加入20 L蒸馏水，超声1 h，再通过0.22μm尼龙微孔滤膜抽滤，并用20 L蒸馏水润洗滤饼;将滤饼在50℃下真空干燥24h后即得到2.74 kg石墨烯/羟乙基纤维素复合滤芯材料产品。
说明书
城市建筑污水处理系统及施工方法及滤芯材料制备工艺
技术领域：
本发明属于城市建筑水体净化及污水处理技术领域，尤其涉及一种城市建筑污水处理系统及施工方法及滤芯材料制备工艺。
背景技术：
构建节水型社会是促进和谐社会发展的重要内容之一，是解决水资源匮乏问题的必然选择。随着经济的高速发展，资源浪费日益严重，海绵城市在建筑业中追求节约以及环保，因此，在海绵城市中的建筑污水处理系统显得十分重要。目前，现有的海绵城市建筑物中生活用水及雨水的处理技术均存在难以有效保证回用水质的问题。
发明内容：
本发明的目的是针对以上不足之处，提供一种城市建筑污水处理系统，该城市建筑污水处理系统成本低、节能和可靠性高，且可以有效保证回用水的水质问题。
还提供一种城市建筑污水处理系统施工方法。
还提供一种城市建筑污水处理系统滤芯材料制备工艺。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种城市建筑污水处理系统，包括依次连接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密过滤装置、消毒装置以及清水池，所述沉沙池的侧面设有以利建筑雨污水流入的进水管，所述清水池内设有清水回用装置。
进一步的，上述分流井的内部为溢流堰结构，其溢流腔的侧面下端设有溢流管，所述截污井内部设有过滤沉淀装置，过滤沉淀装置包括格栅和沉淀池。
进一步的，上述蓄水池沿污水流动方向依次设有吸污井、透气帽以及提升井，所述吸污井的底部设有排污泵，排污泵的输出端连接有延伸至蓄水池外部的排污管;所述透气帽与蓄水池顶面固定连接;所述提升井的底部设有提升泵，提升泵的输出端与精密过滤装置的输入端之间连接有提升管。
进一步的，上述精密过滤装置的内部设有用以过滤污水的石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯。
进一步的，上述精密过滤装置的旁侧设有消毒装置，所述消毒装置包括外部套有石英套管的紫外灯，所述消毒装置的输出端与清水池的顶端用水管连通，所述精密过滤装置和消毒装置均设于地面，且外部设有防护罩。
进一步的，上述清水池内设有位于清水回用装置旁侧的液位井，所述清水回用装置包括回用井，所述回用井的底部设有回用泵，所述回用泵的输出端连接有延伸至清水池外部的回用出水管。
进一步的，上述沉沙池的上端与分流井的上端用第一管道连通，所述分流井的下端与配水井的下端用第二管道连通，所述配水井的下端与截污井的下端用第三管道连通，所述截污井的下端与蓄水池的顶端用第四管道连通，所述第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道的内部均设有滤网。
进一步的，上述蓄水池和清水池均为PP模块组合水池，其外部设有HDPE防渗膜。
本发明一种城市建筑污水处理系统施工方法，包括如下步骤：
(1)根据设计要求土方开挖蓄水池基础和清水池基础，将蓄水池基础的底面平整处理，并平整铺设100mm河沙;
(2)在蓄水池基础和清水池基础的内部均依次平整的铺装无纺布和PE膜;
(3)在蓄水池基础和清水池基础的PE膜上分别安放pp蓄水模块，分别形成PP模块蓄水池和pp模块清水池，在PP模块蓄水池内安装吸污井和提升井，在PP模块清水池内安装液位井和回用井;
(4)在pp模块蓄水池和pp模块清水池的顶部铺设无纺布，无纺布的上层铺设厚度不小于20cm的洁净河沙;
(5)蓄水池基础和清水池基础分别回填夯实;
(6)用管道依次将沉沙池、分流井、配水井、截污井和pp模块蓄水池连通，用水管将pp模块蓄水池、精密过滤装置、紫外线消毒装置和pp模块清水池连通，将进水管与污水收集设施相连，溢流管、排污管分别与市政管网相连，回用出水管与用水设施相连;
(7)系统调试，并试运行。
本发明一种城市建筑污水处理系统滤芯材料制备工艺，所述滤芯材料为石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯，其制备工艺如下：
(1)在两个相同的5 L尼龙罐中各装入50颗直径为5 mm的不锈钢球和40颗直径为10 mm的不锈钢球，然后分别加入石墨粉2.6 kg，再分别滴加360 ml无水乙醇，并用尼龙盖密封;将两个球磨罐对称地放入行星式球磨机中，在转速为350 rpm、且每30分钟自动转换旋转方向的条件下球磨50 h;
(2)取步骤(1)处理后的石墨粉加入到pH为8、浓度为15 wt%的Tween 20的水溶液中超声36 h，过滤并用水洗净后，于65℃下真空干燥24 h后待用;
(3)取步骤(2)处理后的石墨粉加入到浓度为2.5 M 的HCl溶液中，超声24 h，过滤并用纯水洗净后，于68℃下真空干燥24 h后待用;
(4)取步骤(3)处理后的石墨粉加入到36 L由浓硫酸和浓硝酸按体积比为9.3:0.7组成的混酸中，在3℃下超声处理8 h后，加入0.7 kg硝酸钠和2.5 kg高锰酸钾，在6℃下搅拌30h;升温，在35℃搅拌15 h;然后在搅拌下缓慢加入55 L水，并控制加水时间为1.5 h;再升温至93℃继续搅拌20 h;然后，在搅拌下缓慢加入80 L水，并控制加水时间为2 h;再在搅拌下缓慢加入4 L双氧水，并控制添加时间为3.5 h;然后继续搅拌20 h后，过滤并用水洗净，在70℃下真空干燥30 h，得到2.36 kg石墨烯材料;
(5)取步骤(4)制备的石墨烯材料2.3 kg，加入到24 L氯化亚砜中，在80 ℃和搅拌条件下反应40 h后，按4000 rpm的转速离心处理20 min，粉末经无水丙酮洗净，并在室温下真空干燥10 h后待用;
(6)将步骤(5)处理后的石墨烯材料，加入到30 L无水吡啶溶中，在室温下超声处理3 h后;在剧烈搅拌下缓慢滴加溶解有0.65 kg羟乙基纤维素的20 L吡啶溶液，并控制滴加时间为2 h;滴加完毕升温至50℃继续搅拌反应16 h后，蒸除溶剂;再加入20 L蒸馏水，超声1 h，再通过0.22μm尼龙微孔滤膜抽滤，并用20 L蒸馏水润洗滤饼;将滤饼在50℃下真空干燥24h后即得到2.74 kg石墨烯/羟乙基纤维素复合滤芯材料产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、建筑污水通过沉淀、分流、配流、截污、蓄水、过滤、消毒多级处理后，可得到能用于灌溉、道路广场冲洗等的回用水，实现污水的重复利用，且其施工方法合理、安全;2、精密过滤装置的过滤功能采用石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯材料实现，石墨烯羟乙基纤维素复合滤芯材料能够很好的实现污染重金属的吸附作用，实现海绵城市中的建筑施工污水零排放;3、本系统在提高城市建筑污水处理效率的同时有效降低处理能耗，节约处理成本;4、本系统的蓄水池和清水池均采用PP模块组合水池，节约空间、成本低、安装维护方便。