申请日2018.08.16
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F1/66; C02F1/62; C02F1/28; C02F1/52; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种市政污水处理装置及其使用方法，涉及环保领域，其技术方案要点包括反应池，所述反应池上方一侧连接有进水管、下方一侧连接有出水管，所述进水管连接有进水泵，所述出水管连接有出水泵，所述反应池底部呈锥状且通过排泥管连接有压滤机，所述排泥管中部连接有排泥泵，所述压滤机出水口处通过回流管与反应池连接，所述回流管中部连接有回流泵，所述反应池内通过固定架固定连接有搅拌器，所述反应池内壁上侧设置有投料器，所述投料器内装有重金属捕集剂。污水通过重金属捕集剂进行处理，利用螯合方式结合重金属离子，对于重金属的处理效果大大提高，处理后的污水不含有重金属或含有极少的重金属，不会对环境造成危害。
权利要求书
1.一种市政污水处理装置，包括反应池(1)，其特征在于：所述反应池(1)上方一侧连接有进水管(3)、下方一侧连接有出水管(4)，所述进水管(3)连接有进水泵(5)，所述出水管(4)连接有出水泵(6)，所述反应池(1)底部呈锥状且通过排泥管(7)连接有压滤机(8)，所述排泥管(7)中部连接有排泥泵(9)，所述压滤机(8)出水口处通过回流管(10)与反应池(1)连接，所述回流管(10)中部连接有回流泵(11)，所述反应池(1)内通过固定架(13)固定连接有搅拌器(12)，所述反应池(1)内壁上侧设置有投料器(2)，所述投料器(2)内装有重金属捕集剂。
2.根据权利要求1所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述重金属捕集剂为粉末状，所述投料器(2)包括集料斗(21)，所述集料斗(21)上侧开口处设置有顶盖(22)、下侧开口处连接有分料通道(23)，所述分料通道(23)包括与集料斗(21)固定连接的固定通道(231)，所述固定通道(231)背离集料斗(21)的一侧设置有活动通道(232)，所述活动通道(232)内侧固定连接有与固定通道(231)内壁紧贴的导向环形板(233)，所述活动通道(232)活动穿设有与固定通道(231)螺纹连接的调节螺栓(24)，所述固定通道(231)和活动通道(232)分别设置有与其内腔连通的上滑孔(2311)和下滑孔(2321)，所述上滑孔(2311)和下滑孔(2321)处分别设置有分料片(25)和挡板(26)，所述分料片(25)和挡板(26)之间的空腔为定量腔(234)，所述分料片(25)设置有能够与固定通道(231)内腔连通的进料孔(251)。
3.根据权利要求2所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述活动通道(232)外侧固定连接有与固定通道(231)外壁紧贴的定位环形板(235)，所述固定通道(231)一侧壁沿其纵向设置有刻度线(2312)。
4.根据权利要求2所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述分料片(25)于上滑孔(2311)两侧均固定连接有限位板(252)，其中一所述限位板(252)与固定通道(231)紧贴时进料孔(251)与固定通道(231)内腔连通、另一所述限位板(252)与固定通道(231)紧贴时进料孔(251)与固定通道(231)错位，所述挡板(26)一侧固定连接有宽板(261)。
5.根据权利要求2所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述分料片(25)和挡板(26)均连接有驱动气缸(27)。
6.根据权利要求1所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述重金属捕集剂的制备过程如下：
步骤A：先将30-50份壳聚糖加入到过量乙酸中搅拌溶解，再调节PH值至中性，接着加入15-20份苯甲醛，搅拌25-30H，抽滤后用无水乙醇洗净，最后真空干燥，温度为40℃;
步骤B：将步骤A所得产物、100-120份稀碱液、4-6份环氧氯丙烷投入到搅拌罐中，搅拌均匀后升温至30-35℃，再加入10-15份稀碱液，反应15-20H，最后调节PH值至中性，抽滤、水洗并于35℃下真空干燥;
步骤C：将步骤B所得产物加入到52-56份环氧氯丙烷中，搅拌均匀后加入1-2份高氯酸，再升温至75-85℃，反应15-20H，最后冷却、抽滤、水洗、乙醇洗、甲醇洗、丙酮脱水，再于35℃下真空干燥;
步骤D：将步骤C所得产物加入150-200份去离子水中，再加入1-3份无水碳酸钠，搅拌均匀，然后缓慢加入20-25份二乙烯三胺，升温至55-65℃，反应30min，再升温至75-85℃，反应4H，反应结束后用盐酸洗、水洗、调节PH至中性后抽滤、丙酮脱水，于35℃真空干燥;
步骤E：将步骤D所得产物加入到200-250份甲醇中，搅拌均匀，再加入80-90份40%氢氧化钠溶液，反应2小时后，加入35-40份二硫化碳、72-80份乙醇，反应30min，然后升温至45℃，反应16H，再升温至50℃，反应2H，最后冷却、乙醇洗、盐酸洗、氢氧化钠洗、水洗、丙酮脱水，再于35℃真空干燥，得到改性壳聚糖。
7.根据权利要求6所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述重金属捕集剂还包括改性蒙脱石，所述改性蒙脱石和改性壳聚糖的重量份之比为1:1。
8.根据权利要求7所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述改性蒙脱石由蒙脱石经铝交联剂改性而得。
9.根据权利要求7所述的一种市政污水处理装置，其特征在于：所述重金属捕集剂还包括植物粉剂，所述植物粉剂、改性蒙脱石和改性壳聚糖的重量份之比为0.5:1:1，所述植物粉剂的制备过程如下：先将花生壳、稻壳和玉米茎秆洗净，再放置于烘箱中烘干，温度为62-65℃，冷却至室温后用于粉碎机粉碎，经过1mm尼龙筛过滤，得到各自的粉体，最后将花生壳、稻壳和玉米茎秆的粉体按重量份之比2:1:1进行配比，得到植物粉剂。
10.一种根据权利要求2所述的市政污水处理装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：使用进水泵(5)，将污水抽至反应池(1)内直至满于进水管(3)处;
第二步：先调节污水的PH值至4.5-7，再拉动挡板(26)，使得定量腔(234)内的重金属捕集剂投入污水中，接着加入絮凝剂，静置25-30min;
第三步：通过排泥泵(9)将反应池(1)底部的重金属沉淀抽至压滤机(8)内，再通过出水泵(6)，将反应池(1)内处理后的污水抽走;
第四步：压滤机(8)工作，将重金属沉淀内含有的水分挤出，并回流至反应池(1)内，与下一批污水一同处理，而压滤后的沉淀排出，进行填埋处理。
说明书
一种市政污水处理装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及环保领域，特别涉及一种市政污水处理装置及其使用方法。
背景技术
随着环保意识深入人心，废水废气的处理渐渐被重视。污水处理是指为使污水达到排水或再次使用的水质要求而对其进行净化的过程，是保护城市环境、节能减排的重要手段，工业污水排放前均需经过污水处理。目前，市政污水处理一般分为三级，一级处理，是指应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵;二级处理，是指应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质;三级处理，是指应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等，去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等。
公告号为CN103420455B的中国专利公开了一种污水处理装置，包括保护层和碳棒，所述的保护层为具有透水性的材质，保护层内放置有碳棒，碳棒一端伸出保护层外，保护层内填充有颗粒状的活性炭，保护层外壁上固定有若干个锌片，相邻的两个锌片相距有间隙，并且所有锌片并联。
上述污水处理装置采用的是电解法处理污水，污水中的有害物质在阴阳两极发生氧化还原反应，进而转化成无害物质，适用于含氰废水，但对于重金属类污水的处理效果较差，因为稀溶液的电解效率低，当重金属离子浓度降低至低浓度后便无法继续去除，排出的污水中仍含有少许重金属，会对环境造成严重破坏，有待改进。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种市政污水处理装置，对于重金属类污水的处理效果好，具有重大环保意义。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种市政污水处理装置，包括反应池，所述反应池上方一侧连接有进水管、下方一侧连接有出水管，所述进水管连接有进水泵，所述出水管连接有出水泵，所述反应池底部呈锥状且通过排泥管连接有压滤机，所述排泥管中部连接有排泥泵，所述压滤机出水口处通过回流管与反应池连接，所述回流管中部连接有回流泵，所述反应池内通过固定架固定连接有搅拌器，所述反应池内壁上侧设置有投料器，所述投料器内装有重金属捕集剂。
通过采用上述技术方案，进水泵将一定量的污水抽入反应池内后，先调节污水PH值，再通过投料器往其内加入重金属捕集剂，并配合絮凝剂，使得重金属沉淀至反应池底部而被排泥泵抽至压滤机中，随后压滤机将固液分离，多余的水分被回流泵抽至反应池内，重新进行处理。污水通过重金属捕集剂进行处理，利用螯合方式结合重金属离子，进而使得重金属沉淀，对于重金属的处理效果大大提高，处理后的污水不含有重金属或含有极少的重金属，不会对环境造成危害。
本发明进一步设置为：所述重金属捕集剂为粉末状，所述投料器包括集料斗，所述集料斗上侧开口处设置有顶盖、下侧开口处连接有分料通道，所述分料通道包括与集料斗固定连接的固定通道，所述固定通道背离集料斗的一侧设置有活动通道，所述活动通道内侧固定连接有与固定通道内壁紧贴的导向环形板，所述活动通道活动穿设有与固定通道螺纹连接的调节螺栓，所述固定通道和活动通道分别设置有与其内腔连通的上滑孔和下滑孔，所述上滑孔和下滑孔处分别设置有分料片和挡板，所述分料片和挡板之间的空腔为定量腔，所述分料片设置有能够与固定通道内腔连通的进料孔。
通过采用上述技术方案，污水处理前需要先抽样检测，测定重金属含量占比，进而根据反应池的容量而换算所需投入重金属捕集剂的份量。大量重金属捕集剂投入到集料斗中后，受到分料片的阻挡而无法掉出，拧转调节螺栓后，活动通道相对固定通道轴向移动，调整分料片和挡板之间的距离，进而调整定量腔的大小以配合所需投入重金属捕集剂的份量，拉动分料片直至进料孔与固定通道内腔连通，使得定量腔被重金属捕集剂填满，再推动分料片直至分料片封闭固定通道，最后拉动挡板，使得定量腔内的重金属捕集剂掉至反应池内，参与反应。污水一批批处理时重复上述操作，便能每次定量添加重金属捕集剂，相对于每次定量称重的方式，效率大大提高。
本发明进一步设置为：所述活动通道外侧固定连接有与固定通道外壁紧贴的定位环形板，所述固定通道一侧壁沿其纵向设置有刻度线。
通过采用上述技术方案，根据定位环形板上沿处于刻度线何处，便能得到定量腔内可容纳重金属捕集剂的重量，便于工作人员快速调节定量腔的大小。
本发明进一步设置为：所述分料片于上滑孔两侧均固定连接有限位板，其中一所述限位板与固定通道紧贴时进料孔与固定通道内腔连通、另一所述限位板与固定通道紧贴时进料孔与固定通道错位，所述挡板一侧固定连接有宽板。
通过采用上述技术方案，两个限位板一方面能够对分料片进行限位，避免分料片掉出的麻烦;另一方面能够起定位作用，便于工作人员快速拉动分料片至所需位置，还能起把手作用，便于人们拉动分料片。
本发明进一步设置为：所述分料片和挡板均连接有驱动气缸。
通过采用上述技术方案，分料片和挡板可以实现自动移动，更加节省人力。
本发明进一步设置为：所述重金属捕集剂的制备过程如下：
步骤A：先将30-50份壳聚糖加入到过量乙酸中搅拌溶解，再调节PH值至中性，接着加入15-20份苯甲醛，搅拌25-30H，抽滤后用无水乙醇洗净，最后真空干燥，温度为40℃;
步骤B：将步骤A所得产物、100-120份稀碱液、4-6份环氧氯丙烷投入到搅拌罐中，搅拌均匀后升温至30-35℃，再加入10-15份稀碱液，反应15-20H，最后调节PH值至中性，抽滤、水洗并于35℃下真空干燥;
步骤C：将步骤B所得产物加入到52-56份环氧氯丙烷中，搅拌均匀后加入1-2份高氯酸，再升温至75-85℃，反应15-20H，最后冷却、抽滤、水洗、乙醇洗、甲醇洗、丙酮脱水，再于35℃下真空干燥;
步骤D：将步骤C所得产物加入150-200份去离子水中，再加入1-3份无水碳酸钠，搅拌均匀，然后缓慢加入20-25份二乙烯三胺，升温至55-65℃，反应30min，再升温至75-85℃，反应4H，反应结束后用盐酸洗、水洗、调节PH至中性后抽滤、丙酮脱水，于35℃真空干燥;步骤E：将步骤D所得产物加入到200-250份甲醇中，搅拌均匀，再加入80-90份40%氢氧化钠溶液，反应2小时后，加入35-40份二硫化碳、72-80份乙醇，反应30min，然后升温至45℃，反应16H，再升温至50℃，反应2H，最后冷却、乙醇洗、盐酸洗、氢氧化钠洗、水洗、丙酮脱水，再于35℃真空干燥，得到改性壳聚糖。
通过采用上述技术方案，壳聚糖分子链段中含有大量的氨基、氧基和N-乙酰基等活性功能团，能够使壳聚糖通过氢键或盐键形成类似于网状结构的笼形分子。尤其是分子中的氨基能够提供与多种金属离子反应的活性吸附位点，能够低浓度下通过螯合、离子交换的方式吸附金属离子，进而有效地去除重金属离子。
通过交联剂环氧氯丙烷，使壳聚糖进行表面交联，一方面可以改善壳聚糖在酸性条件下的稳定性，避免氨基在酸中形成游离态而失去对重金属的吸附性，另一方面在吸附完重金属后还可以回收再利用。壳聚糖交联前，先与苯甲醛反应以保护氨基，最后再用盐酸将氨基释放出来，所得产物具有更有的吸附能力。
壳聚糖交联后表面接枝了DTC基团，而DTC基团具有极强螯合能力，因此改性壳聚糖兼具有高分子化合物和DTC基团的双重结构，其络合性能和产品稳定性均高于原壳聚糖，重金属去除效果加强。
本发明进一步设置为：所述重金属捕集剂还包括改性蒙脱石，所述改性蒙脱石和改性壳聚糖的重量份之比为1∶1。
通过采用上述技术方案，其一，改性蒙脱石起到帮助絮凝的作用，重金属捕集剂投入到污水中后，壳聚糖因其分子链上含有多个羟基和氨基，并在水中易与氢离子质子化而化成阳离子型聚电解质，进而与蒙脱石之间发生物化反应，由于二者之间存在较强的电协同和分子协同，蒙脱石主要起吸附水溶性物质和粘附水中悬浮粒子的作用，壳聚糖起架桥作用，使得蒙脱石和壳聚糖结合后可以加速絮凝过程;
其二，改性蒙脱石起到吸附重金属的作用，蒙脱石由二层硅氧四面体和一层氢氧八面体组成一个晶层，属于2∶1型晶格，晶格中硅、铝原子极易被同晶离子取代，使得晶体内部电荷不平衡，从而能够吸附重金属离子;
其三，改性蒙脱石起到干燥剂的作用，蒙脱石晶层之间主要靠弱分子间作用力连接，因此连接不紧密，孔隙大，因此具有较好的吸水性，重金属捕集剂放置于投料器内时，蒙脱石能够降低空气湿度，进而避免改性壳聚糖受潮而导致吸附性下降的麻烦。
本发明进一步设置为：所述改性蒙脱石由蒙脱石经铝交联剂改性而得。
通过采用上述技术方案，改性后蒙脱石的比表面增大，层间域进一步开放、撑大，使其吸附范围进一步扩大，吸附性能更好。
本发明进一步设置为：所述重金属捕集剂还包括植物粉剂，所述植物粉剂、改性蒙脱石和改性壳聚糖的重量份之比为0.5∶1∶1，所述植物粉剂的制备过程如下：先将花生壳、稻壳和玉米茎秆洗净，再放置于烘箱中烘干，温度为62-65℃，冷却至室温后用于粉碎机粉碎，经过1mm尼龙筛过滤，得到各自的粉体，最后将花生壳、稻壳和玉米茎秆的粉体按重量份之比2∶1∶1进行配比，得到植物粉剂。
通过采用上述技术方案，花生壳、稻壳和玉米茎秆中纤维素含量均较高，对重金属离子具有吸附能力。植物粉剂的原材料均为价格低廉的农作物废料，混入到重金属捕集剂中，可大大减少改性壳聚糖的用量，并保证重金属去除效果，成本下降。
一种市政污水处理装置的使用方法，包括如下步骤：
第一步：使用进水泵，将污水抽至反应池内直至满于进水管处;
第二步：先调节污水的PH值至4.5-7，再拉动挡板，使得定量腔内的重金属捕集剂投入污水中，接着加入絮凝剂，静置25-30min;
第三步：通过排泥泵将反应池底部的重金属沉淀抽至压滤机内，再通过出水泵，将反应池内处理后的污水抽走;
第四步：压滤机工作，将重金属沉淀内含有的水分挤出，并回流至反应池内，与下一批污水一同处理，而压滤后的沉淀排出，进行填埋处理。
通过上述技术方案，污水中的重金属能够较好的去除。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.重金属捕集剂对于污水中的重金属处理效果好，经处理后的污水不含或者含有极少重金属，不会对环境造成危害;
2.重金属捕集剂通过投料器可实现快速定量投放，省时省力。