公布日：2024.06.28
申请日：2024.05.07
分类号：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
本发明涉及一种重金属污水处理设备及处理方法，属于污水处理技术领域，包括吸附箱，吸附箱下方设有分离箱并通过螺丝连接，吸附箱内侧设有电极吸附装置，吸附箱一端固定设有第一连接管，吸附箱顶部固定设有通气管，分离箱内侧设有隔离板块与曝气机构，分离箱两端皆固定设有若干第二连接管，吸附箱底部设有开口与分离箱贯通并通过阀门控制开启与关闭，隔离板块与分离箱转动连接并在封闭状态和开放状态之间切换；本发明整体上具有便于分离去除有机物污染物、对污水内部污染物处理分离效果较好等优点。
权利要求书
1.一种重金属污水处理设备，包括吸附箱（1），所述吸附箱（1）下方设有分离箱（2）并通过螺丝连接，其特征在于：所述吸附箱（1）内侧设有电极吸附装置（3），所述吸附箱（1）一端固定设有第一连接管（11），所述吸附箱（1）顶部固定设有通气管（12），所述分离箱（2）内侧设有隔离板块（4）与曝气机构（5），所述分离箱（2）两端皆固定设有若干第二连接管（21），所述吸附箱（1）底部设有开口与所述分离箱（2）贯通并通过阀门控制开启与关闭，所述隔离板块（4）与所述分离箱（2）转动连接并在封闭状态和开放状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述电极吸附装置（3）包括双层设置的U型安装架（31），两个所述U型安装架（31）皆与所述吸附箱（1）通过螺丝连接，两个所述U型安装架（31）内侧底部等距铺设有若干第一陶瓷绝缘块（32），两个所述U型安装架（31）内侧顶部皆等距间设有若干第二陶瓷绝缘块（33），所述第一陶瓷绝缘块（32）及所述第二陶瓷绝缘块（33）皆与所述U型安装架（31）通过卡扣连接，上层的所述第一陶瓷绝缘块（32）上每隔一段距离都固定设有若干陶瓷绝缘柱（34），上层的所述第二陶瓷绝缘块（33）底部设有条型电极片（35），下层的所述第一陶瓷绝缘块（32）上每隔一段距离都设有条型电极片（35），下层的所述第二陶瓷绝缘块（33）底部固定设有陶瓷绝缘柱（34），所述陶瓷绝缘柱（34）外侧包裹设有筒型电极片（36），上层的所述U型安装架（31）远离所述第一连接管（11）的一端底壁上设有开口与下层的所述U型安装架（31）贯通，下层的所述U型安装架（31）靠近所述第一连接管（11）的一端底壁上设有开口与分离箱（2）贯通。
3.根据权利要求2所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述隔离板块（4）包括中空板体（41），所述中空板体（41）内侧固定设有隔板（42），所述隔板（42）将所述中空板体（41）分为第一腔体（411）与第二腔体（412），所述中空板体（41）两端皆固定设有圆轴（413），所述圆轴（413）与所述分离箱（2）转动连接，所述中空板体（41）顶部固定设有若干喷头（43），所述喷头（43）与所述第一腔体（411）贯通相连，所述第二腔体（412）内侧固定设有方管（44），所述第二腔体（412）一侧设有若干滴淋头（45）并与所述中空板体（41）通过卡扣连接，所述滴淋头（45）与所述方管（44）通过管道相连。
4.根据权利要求3所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述中空板体（41）一端所述圆轴（413）的外侧设有套筒水阀（46），所述套筒水阀（46）与所述圆轴（413）转动连接，所述套筒水阀（46）位于所述分离箱（2）外侧，所述套筒水阀（46）上贯穿设有一拖二管件（47）并固定连接，所述套筒水阀（46）内侧的所述圆轴（413）上设有两个管孔（414），两个所述管孔（414）分别与所述第一腔体（411）及所述第二腔体（412）贯通相连，所述中空板体（41）为水平状态时，所述第一腔体（411）通过所述管孔（414）及所述一拖二管件（47）贯通相连，所述第二腔体（412）与所述一拖二管件（47）断开，所述中空板体（41）为垂直状态时，所述第二腔体（412）通过所述管孔（414）及所述一拖二管件（47）贯通相连，所述第一腔体（411）与所述一拖二管件（47）断开。
5.根据权利要求4所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述第一腔体（411）两侧外侧皆设有三角密封件（48），两个所述三角密封件（48）为相对方向设置，所述三角密封件（48）斜面中部设有圆形凹槽，一侧所述三角密封件（48）的所述圆形凹槽内侧设有柱形橡胶条（49）。
6.根据权利要求5所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述曝气机构（5）包括传输主管（51），所述传输主管（51）两侧皆固定设有若干传输分管（52）并贯通相连，所述传输分管（52）下方设有第一曝气管（53）并通过螺纹连接，所述第一曝气管（53）外侧套设有第二曝气管（54），所述第一曝气管（53）及所述第二曝气管（54）上皆设有若干气孔（55）。
7.根据权利要求6所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：同排若干所述第二曝气管（54）之间通过连杆焊接相连，若干排所述第二曝气管（54）纵向之间通过连杆焊接相连，所述传输主管（51）两端下方皆设有滑动方杆（56），所述滑动方杆（56）与所述第二曝气管（54）之间通过连杆焊接相连，所述滑动方杆（56）与所述分离箱（2）滑动连接，两个所述滑动方杆（56）外侧皆设有电动机（57），所述电动机（57）与所述分离箱（2）通过螺丝连接，所述电动机（57）输出端设有绞轮并通过卡扣连接，所述绞轮与所述滑动方杆（56）通过绞索传动相连。
8.根据权利要求7所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述隔离板块（4）处于封闭状态时，所述分离箱（2）内部分割为储水腔体（22）和沉淀腔体（23），所述沉淀腔体（23）位于所述分离箱（2）的箱底，所述隔离板块（4）处于开放状态时，所述储水腔体（22）和所述沉淀腔体（23）相贯通。
9.根据权利要求8所述的一种重金属污水处理设备，其特征在于：所述第二连接管（21）至少设置有四根，所述分离箱（2）两侧的外壁上分别设有两根所述第二连接管（21），其中一侧的两根所述第二连接管（21）通过管路串接解絮机（6）和超导磁介质分离机（7），另一侧的两根所述第二连接管（21）分别用于连接水泵（8）及排水池（9），所述隔离板块（4）处于封闭状态时，所述第二连接管（21）仅与所述沉淀腔体（23）相贯通。
10.一种重金属污水处理处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将污水从第一连接管注入吸附箱，并通过通气管注入氧化剂，电极吸附装置通电后对污水进行吸附电解；S2：打开阀门将吸附箱内初步处理的污水注入分离箱，通过外部的传动设备将隔离板块调节至开放状态，并投入超导磁粉末作为絮凝核；S3：曝气机构中的电动机启动，通过绞轮和传动使第二曝气管进入沉淀腔体内曝气搅动污水，使污水充分接触超导磁粉末进行凝絮；S4：凝絮完毕后，回收第二曝气管至储水腔体内，待凝絮团沉淀至沉淀腔体内；S5：将隔离板块调节至封闭状态，解絮机和超导磁介质分离机工作，沉淀腔体内的水体通过第二连接管进入解絮机，以将水体中的超导磁粉末恢复自由状态，再由超导磁介质分离机分离出超导磁粉末，并排出污泥；S6：待沉淀腔体内的水体排出时，由水泵通过另一根第二连接管向沉淀腔体补水，充分冲刷沉淀腔体使沉淀的凝絮完全排出；S7：排空储水腔体内的水体，然后重复步骤S1~S5。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种重金属污水处理设备及处理方法，解决的问题是重金属中的有机物污染物难以分离去除、污水内部污染物难以完全处理等。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：一方面，本发明提供了一种重金属污水处理设备，包括吸附箱，所述吸附箱下方设有分离箱并通过螺丝连接，所述吸附箱内侧设有电极吸附装置，所述吸附箱一端固定设有第一连接管，所述吸附箱顶部固定设有通气管，所述分离箱内侧设有隔离板块与曝气机构，所述分离箱两端皆固定设有若干第二连接管，所述吸附箱底部设有开口与所述分离箱贯通并通过阀门控制开启与关闭，所述隔离板块与所述分离箱转动连接并在封闭状态和开放状态之间切换。
进一步的，所述电极吸附装置包括双层设置的U型安装架，两个所述U型安装架皆与所述吸附箱通过螺丝连接，两个所述U型安装架内侧底部等距铺设有若干第一陶瓷绝缘块，两个所述U型安装架内侧顶部皆等距间设有若干第二陶瓷绝缘块，所述第一陶瓷绝缘块及所述第二陶瓷绝缘块皆与所述U型安装架通过卡扣连接，上层的所述第一陶瓷绝缘块上每隔一段距离都固定设有若干陶瓷绝缘柱，上层的所述第二陶瓷绝缘块底部设有条型电极片，下层的所述第一陶瓷绝缘块上每隔一段距离都设有条型电极片，下层的所述第二陶瓷绝缘块底部固定设有陶瓷绝缘柱，所述陶瓷绝缘柱外侧包裹设有筒型电极片，上层的所述U型安装架远离所述第一连接管的一端底壁上设有开口与下层的所述U型安装架贯通，下层的所述U型安装架靠近所述第一连接管的一端底壁上设有开口与分离箱贯通，筒型电极片与条型电极片交错设置，并不处于同一垂直线上，单质铁制成的筒型电极片作为阳极，以碳材料，优选为碳化铁制成的条型电极片作为阴极，碳化铁和单质铁之间存在着较大的氧化还原电势差，向单质铁阳极及碳材料阴极施加直流电压在两极之间形成稳定的电场，使流经两极之间的污水中的重金属离子和其他无机盐离子以电泳、电渗流或电迁移的方式向电极移动，从而在两极之间形成电解反应体系，污水中金属活泼性排在铁之后的重金属元素会与铁元素发生置换反应，从而对重金属元素实现吸附祛除作用，高价态的重金属离子当其氧化性较强时，该重金属离子或化合物也会与铁离子或者电解反应产生的亚铁离子发生氧化还原反应，促使高价态重金属离子被还原呈低价态，铁单质上发生的电化学反应会产生大量的亚铁离子，亚铁离子在有氧或碱性条件下，会生成大量的Fe(OH)2+、Fe(OH)2+等络合离子，络合离子会与阳极上被吸附的重金属离子通过络合反应产生不溶于污水的沉淀物，从而将重金属元素从污水中分离出来，同时将电作为催化剂，以双氧水、氧气、臭氧等作为氧化剂而进行的氧化反应，通过氧化反应能够有效祛除污水中的有机杂质，从而避免有机杂质含量较高时，会使污水形成溶胶并降低污水流速造成吸附设备堵塞的问题。
进一步的，所述隔离板块包括中空板体，所述中空板体内侧固定设有隔板，所述隔板将所述中空板体分为第一腔体与第二腔体，所述中空板体两端皆固定设有圆轴，所述圆轴与所述分离箱转动连接，所述中空板体顶部固定设有若干喷头，所述喷头与所述第一腔体贯通相连，所述第二腔体内侧固定设有方管，所述第二腔体一侧设有若干滴淋头并与所述中空板体通过卡扣连接，所述滴淋头与所述方管通过管道相连。
进一步的，所述中空板体一端所述圆轴的外侧设有套筒水阀，所述套筒水阀与所述圆轴转动连接，所述套筒水阀位于所述分离箱外侧，所述套筒水阀上贯穿设有一拖二管件并固定连接，所述套筒水阀内侧的所述圆轴上设有两个管孔，两个所述管孔分别与所述第一腔体及所述第二腔体贯通相连，所述中空板体为水平状态时，所述第一腔体通过所述管孔及所述一拖二管件贯通相连，所述第二腔体与所述一拖二管件断开，所述中空板体为垂直状态时，所述第二腔体通过所述管孔及所述一拖二管件贯通相连，所述第一腔体与所述一拖二管件断开，一拖二管件与外部的加药箱相连接，中空板体为水平状态时第一腔体内充满药液，并在压力作用下从喷头喷出至储水腔体中，中空板体为垂直状态时第二腔体内充满药液，并从孔洞方向已经向下的滴淋头滴落至沉淀腔体中。
进一步的，所述第一腔体两侧外侧皆设有三角密封件，两个所述三角密封件为相对方向设置，所述三角密封件斜面中部设有圆形凹槽，一侧所述三角密封件的所述圆形凹槽内侧设有柱形橡胶条，中空板体为水平状态时，相邻两个中空板体之间的三角密封件斜面互相贴合形成密封，柱形橡胶条嵌入另一个所述三角密封件上的圆形凹槽中，加强密封效果。
进一步的，所述曝气机构包括传输主管，所述传输主管两侧皆固定设有若干传输分管并贯通相连，所述传输分管下方设有第一曝气管并通过螺纹连接，所述第一曝气管外侧套设有第二曝气管，所述第一曝气管及所述第二曝气管上皆设有若干气孔，隔离板块处于封闭状态时，第二曝气管收缩在第一曝气管外侧并且皆位于储水腔体内，隔离板块处于开放状态时，第二曝气管伸入沉淀腔体进行曝气。
进一步的，同排若干所述第二曝气管之间通过连杆焊接相连，若干排所述第二曝气管纵向之间通过连杆焊接相连，所述传输主管两端下方皆设有滑动方杆，所述滑动方杆与所述第二曝气管之间通过连杆焊接相连，所述滑动方杆与所述分离箱滑动连接，两个所述滑动方杆外侧皆设有电动机，所述电动机与所述分离箱通过螺丝连接，所述电动机输出端设有绞轮并通过卡扣连接，所述绞轮与所述滑动方杆通过绞索传动相连，两个滑动方杆通过连杆与所有第二曝气管相连，电动机与绞轮通过传动绞索使滑动方杆进行垂直升降，带动第二曝气管收缩或延伸。
进一步的，所述隔离板块处于封闭状态时，所述分离箱内部分割为储水腔体和沉淀腔体，所述沉淀腔体位于所述分离箱的箱底，所述隔离板块处于开放状态时，所述储水腔体和所述沉淀腔体相贯通，凝絮团沉积在沉淀腔体内形成污泥后，封闭隔离板块将储水腔体与沉淀腔体隔开，再通过第二连接管排出至解絮机和超导磁介质分离机进行解絮分离充分回收超导磁粉末，还可使用水泵冲刷沉淀腔体，提高污泥排出率及超导磁粉末的回收率。
进一步的，所述第二连接管至少设置有四根，所述分离箱两侧的外壁上分别设有两根所述第二连接管，其中一侧的两根所述第二连接管通过管路串接解絮机和超导磁介质分离机，另一侧的两根所述第二连接管分别用于连接水泵及排水池，所述隔离板块处于封闭状态时，所述第二连接管仅与所述沉淀腔体相贯通，在絮机和超导磁介质分离机的串接水路中，还设置有泥水分离器，其中一个第二连接管与解絮机的进水口相连，解絮机的出水口与超导磁介质分离机的进水口相连，超导磁介质分离机的排污口与泥水分离器的进水口相连，泥水分离器的出水口通过另一个第二连接管与分离箱相连接，通过第二连接管与排水池相连用于排空沉淀腔体。
另一方面，本发明提供了一种重金属污水处理处理方法，包括以下步骤：S1：将污水从第一连接管注入吸附箱，并通过通气管注入氧化剂，电极吸附装置通电后对污水进行吸附电解；S2：打开阀门将吸附箱内初步处理的污水注入分离箱，通过外部的传动设备将隔离板块调节至开放状态，并投入超导磁粉末作为絮凝核；S3：曝气机构中的电动机启动，通过绞轮和传动使第二曝气管进入沉淀腔体内曝气搅动污水，使污水充分接触超导磁粉末进行凝絮；S4：凝絮完毕后，回收第二曝气管至储水腔体内，待凝絮团沉淀至沉淀腔体内；S5：将隔离板块调节至封闭状态，解絮机和超导磁介质分离机工作，沉淀腔体内的水体通过第二连接管进入解絮机，以将水体中的超导磁粉末恢复自由状态，再由超导磁介质分离机分离出超导磁粉末，并排出污泥；S6：待沉淀腔体内的水体排出时，由水泵通过另一根第二连接管向沉淀腔体补水，充分冲刷沉淀腔体使沉淀的凝絮完全排出；S7：排空储水腔体内的水体，然后重复步骤S1~S5。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、本发明中，在电极吸附装置中设置了若干筒型电极片与条型电极片并交错排布，使得电场的面积并不仅仅局限于筒型电极片周围，能够对第一陶瓷绝缘块留过的污水进行较大程度的电解和吸附，提高置换和去除重金属离子的效果，双层设置的电极吸附装置能够最大限度的提升对重金属的吸附效果；2、本发明中，隔离板块内部具有第一腔体、喷头以及第二腔体、滴淋头，并通过一拖二管件与外部的加药箱相连，套筒水阀从中进行调节管路的开启与闭合，中空板体为水平状态时第一腔体内充满药液，并在压力作用下从喷头喷出至储水腔体中，中空板体为垂直状态时第二腔体内充满药液，并从孔洞方向已经向下的滴淋头滴落至沉淀腔体中，使得隔离板块在不同状态时能够进行精准加药；3、本发明中，中空板体为水平状态时，相邻两个中空板体之间的三角密封件斜面互相贴合形成密封，柱形橡胶条嵌入另一个所述三角密封件上的圆形凹槽中，加强密封效果，避免储水腔体与沉淀腔体内的水混合影响到絮凝沉降效果；4、本发明中，通过将第一陶瓷绝缘块铺设在U型安装架上作为电极吸附装置的底板，平滑的陶瓷表面能够增大污泥堆积形成黏性沉淀物后粘附在电极吸附装置上的难度，减少维护难度；5、本发明中，将电作为催化剂，以双氧水、氧气、臭氧等作为氧化剂而进行的氧化反应，通过氧化反应能够有效祛除污水中的有机杂质，从而避免有机杂质含量较高时，会使污水形成溶胶并降低污水流速造成吸附设备堵塞的问题；6、本发明中，曝气机构具有活动设置的第二曝气管，其在隔离板块处于开放状态时通过传动伸入沉淀腔体内进行曝气，隔离板块转为封闭状态时，则第二曝气管收缩至储水腔体内，防止内部组件工作时互相干涉，充分对污水处理池底部的水体进行搅动，以提高絮凝效果；7、本发明中，通过将电极吸附与超导磁粉末絮凝联用，电极吸附将重金属离子吸附后形成沉淀同时使机物氧化形成沉淀，混合着沉淀的污水在通过投入超导磁粉末进行二次絮凝，将为完全处理的污水进行二次絮凝，同时去除沉淀物，提升对污水的处理效果。
（发明人：张雷;傅生元;张筱敏）