公布日：2024.03.19
申请日：2023.12.25
分类号：C02F1/26(2023.01)I;C02F1/62(2023.01)I;C02F1/64(2023.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/38(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/
22(2006.01)N;C02F103/04(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种污水萃取装置。其技术方案包括：水旋机构，包括折叠筒、螺旋槽、污水管和二氧化碳管，所述折叠筒的内部开设螺旋槽，所述污水管贯穿折叠筒，所述污水管的端部采用螺旋状，所述污水管贴靠在折叠筒的内壁并嵌入螺旋槽处，所述二氧化碳管设有多个且围绕搅拌桨环形分布。本发明利用污水进入折叠筒的速度，同时配合污水管的端部螺旋状结构和螺旋槽，使污水沿着螺旋槽的内壁进行螺旋旋转，后续折叠筒内加入污水，后加入的污水会直接在折叠筒形成漩涡，减少污水漩涡旋转速度与搅拌桨转速的差值，避免转速差值过大导致搅拌桨对污水进行拍击使已溶入污水的二氧化碳从污水中溢出。
权利要求书
1.一种污水萃取装置，其特征在于，包括：反应器(2)，所述反应器(2)的顶部中心处转动连接有搅拌桨(6)，所述反应器(2)的顶部固定安装有支撑搅拌桨(6)的顶架(4)，所述反应器(2)的侧部固定安装有对称设置的安装管(3)；水旋机构(5)，包括折叠筒(51)、螺旋槽(52)、污水管(53)和二氧化碳管(54)，所述折叠筒(51)的内部开设螺旋槽(52)，所述污水管(53)贯穿折叠筒(51)，所述污水管(53)的端部采用螺旋状，所述污水管(53)贴靠在折叠筒(51)的内壁并嵌入螺旋槽(52)处，所述二氧化碳管(54)设有多个且围绕搅拌桨(6)环形分布，所述二氧化碳管(54)内部流通二氧化碳气体；所述折叠筒(51)围成水合区，所述污水管(53)内流通污水，所述搅拌桨(6)位于折叠筒(51)的中心处，所述折叠筒(51)与反应器(2)之间形成分离区，所述折叠筒(51)的底部固定安装有底台(57)，所述底台(57)的底部与反应器(2)固定连接，所述二氧化碳管(54)的端部与反应器(2)固定连接；所述水旋机构(5)的顶部设置有折叠机构(7)，所述顶架(4)的内部且位于搅拌桨(6)的侧部设置有润滑机构(8)。
2.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述污水从污水管(53)内排出沿着污水管(53)形成螺旋，所述污水螺旋方向与搅拌桨(6)的旋转方向，所述搅拌桨(6)的旋转速度与污水从污水管(53)内流出速度相同，所述二氧化碳管(54)的端部采用波浪状结构，所述二氧化碳管(54)的位置与搅拌桨(6)的位置错开，所述二氧化碳管(54)上开设有多个排气孔(55)，同一个所述二氧化碳管(54)上的所有排气孔(55)处于同一平面，所述排气孔(55)的出口方向与污水螺旋方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述折叠筒(51)的顶部开口处固定安装有套筒(56)，所述套筒(56)采用中空的圆台状结构，所述套筒(56)的底部与底台(57)固定连接，所述底台(57)与反应器(2)之间形成储蓄仓收集折叠筒(51)开口处溢出的污水。
4.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述底台(57)的内部中心处固定安装有排出管(58)，所述排出管(58)的端部固定安装有单向阀，所述喷头(85)的另一端固定安装有抽滤瓶和真空泵。
5.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述折叠机构(7)包括滑杆(71)、限位环(72)、滑块(73)、联动杆(74)、下滑环(75)和嵌板(76)，所述滑杆(71)设有多个且等角度环形分布在搅拌桨(6)的轴上，在所述滑杆(71)的端部与限位环(72)固定连接，所述滑杆(71)的外壁与滑块(73)滑动连接，所述滑块(73)通过复位弹簧(78)与搅拌桨(6)弹性连接，所述滑块(73)的上下两侧均与联动杆(74)铰接，所述滑块(73)下侧的联动杆(74)的端部与下滑环(75)铰接，所述嵌板(76)嵌入下滑环(75)的中部，所述嵌板(76)远离下滑环(75)的一侧与折叠筒(51)固定连接，所述螺旋槽(52)作为所述折叠筒(51)折叠纹路。
6.根据权利要求5所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述下滑环(75)的中部开设有环形槽，所述嵌板(76)的底部滚动连接有滚珠，所述滚珠与下滑环(75)的环形槽内滚动，所述下滑环(75)与搅拌桨(6)同步转动，所述下滑环(75)在搅拌桨(6)的轴上滑动。所述下滑环(75)在搅拌桨(6)的轴上滑动，所述嵌板(76)的顶部固定安装有伸缩杆(77)，所述伸缩杆(77)的端部与反应器(2)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述润滑机构(8)包括重力杆(81)、活塞(83)、注射管(84)和润滑油箱(86)，所述重力杆(81)的端部与活塞(83)固定连接，所述润滑油箱(86)的底部与顶架(4)固定连接，所述润滑油箱(86)的侧部通过不锈钢管与注射管(84)连通，所述活塞(83)在注射管(84)的内部滑动，所述搅拌桨(6)通过轴承(9)与顶架(4)转动连接，所述轴承(9)位于注射管(84)的延长线上。
8.根据权利要求7所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述重力杆(81)的端部滚动连接有滚珠(82)，所述滑块(73)上侧的联动杆(74)铰接有上滑环(79)，所述滚珠(82)在上滑环(79)的顶部滚动，所述注射管(84)的端部连通有喷头(85)，所述喷头(85)的直径与轴承(9)的直径相同，所述喷头(85)上开设有多个开孔，所述开孔朝向轴承(9)内部滚珠。
9.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置，其特征在于：所述搅拌桨(6)通过转轴与电机固定连接，两个所述安装管(3)内分别固定安装有光源和摄像头，所述光源和摄像头均倾斜设置，所述折叠筒(51)位于光源和摄像头的延长线上，所述反应器(2)的底部固定安装有安装座(1)。
10.根据权利要求1所述的一种污水萃取装置萃取方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.填入污水：首先反应器(2)进行彻底地清洁与干燥,配置符合聚变堆冷却剂活化腐蚀物浓度的污水，倒入反应器(2)中,并在温度为温度＝288.2K下密封；S2.注入二氧化碳并增大气压：将二氧化碳气体注入反应器(2)加压至一定压力，将反应器在密封温度下稳定30分钟，在该步骤中确定了注入反应器中的二氧化碳的精确量；S3.增大二氧化碳与水接触面积：在密封温度下，搅拌桨(6)以600rpm的速率连续搅拌稳定60分钟，污水进入折叠筒(51)内形成的漩涡具有一定转速，搅拌桨(6)旋转维持漩涡的转速，搅拌桨(6)的转速与漩涡的转速差值小；S4.形成水合物：通过以6.0K/h的速率将反应器(2)冷却至温度＝275.2K来诱导二氧化碳水合物的形成，水合物的形成是通过突然的温度形断裂、随后的气压下降，通过摄像头观察水合物颗粒，水合物与重金属形成水合物沉淀并与污水产生分层，搅拌桨(6)转速降低，折叠筒(51)进行折叠将位于上层的不含有重金属的污水排出部分，减少抽取水合物沉淀和污水混合物的量，加快抽出速度；S5.分离水合物和污水：将反应后的水合物沉淀和未反应完的污水进行固液分离，在室温下真空抽滤30s，得到水合物沉淀以及剩余污水，在-5℃，4000r/min的条件下对水合物沉淀进行离心，持续时间为3min进一步脱除水合物沉淀内部的盐溶液以及残留在水合物沉淀表面的盐，水合物沉淀离心后放置于室温下使其自行分解得到纯水。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在污水在搅拌过程中翻涌导致溶于污水的二氧化碳溢出的问题，提出一种污水萃取装置。
本发明的技术方案：一种污水萃取装置，包括：
反应器，所述反应器的顶部中心处转动连接有搅拌桨，所述反应器的顶部固定安装有支撑搅拌桨的顶架，所述反应器的侧部固定安装有对称设置的安装管；
水旋机构，包括折叠筒、螺旋槽、污水管和二氧化碳管，所述折叠筒的内部开设螺旋槽，所述污水管贯穿折叠筒，所述污水管的端部采用螺旋状，所述污水管贴靠在折叠筒的内壁并嵌入螺旋槽处，所述二氧化碳管设有多个且围绕搅拌桨环形分布，所述二氧化碳管内部流通二氧化碳气体；
所述折叠筒围成水合区，所述污水管内流通污水，所述搅拌桨位于折叠筒的中心处，所述折叠筒与反应器之间形成分离区，所述折叠筒的底部固定安装有底台，所述底台的底部与反应器固定连接，所述二氧化碳管的端部与反应器固定连接；
所述水旋机构的顶部设置有折叠机构，所述顶架的内部且位于搅拌桨的侧部设置有润滑机构。
可选的，所述污水从污水管内排出沿着污水管形成螺旋，所述污水螺旋方向与搅拌桨的旋转方向，所述搅拌桨的旋转速度与污水从污水管内流出速度相同，所述二氧化碳管的端部采用波浪状结构，所述二氧化碳管的位置与搅拌桨的位置错开，所述二氧化碳管上开设有多个排气孔，同一个所述二氧化碳管上的所有排气孔处于同一平面，所述排气孔的出口方向与污水螺旋方向相同。
可选的，所述折叠筒的顶部开口处固定安装有套筒，所述套筒采用中空的圆台状结构，所述套筒的底部与底台固定连接，所述底台与反应器之间形成储蓄仓收集折叠筒开口处溢出的污水。
可选的，所述底台的内部中心处固定安装有排出管，所述排出管的端部固定安装有单向阀，所述喷头的另一端固定安装有抽滤瓶和真空泵。
可选的，所述折叠机构包括滑杆、限位环、滑块、联动杆、下滑环和嵌板，所述滑杆设有多个且等角度环形分布在搅拌桨的轴上，在所述滑杆的端部与限位环固定连接，所述滑杆的外壁与滑块滑动连接，所述滑块通过复位弹簧与搅拌桨弹性连接，所述滑块的上下两侧均与联动杆铰接，所述滑块下侧的联动杆的端部与下滑环铰接，所述嵌板嵌入下滑环的中部，所述嵌板远离下滑环的一侧与折叠筒固定连接，所述螺旋槽作为所述折叠筒折叠纹路。
可选的，所述下滑环的中部开设有环形槽，所述嵌板的底部滚动连接有滚珠，所述滚珠与下滑环的环形槽内滚动，所述下滑环与搅拌桨同步转动，所述下滑环在搅拌桨的轴上滑动。所述下滑环在搅拌桨的轴上滑动，所述嵌板的顶部固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆的端部与反应器固定连接。
可选的，所述润滑机构包括重力杆、活塞、注射管和润滑油箱，所述重力杆的端部与活塞固定连接，所述润滑油箱的底部与顶架固定连接，所述润滑油箱的侧部通过不锈钢管与注射管连通，所述活塞在注射管的内部滑动，所述搅拌桨通过轴承与顶架转动连接，所述轴承位于注射管的延长线上。
可选的，所述重力杆的端部滚动连接有滚珠，所述滑块上侧的联动杆铰接有上滑环，所述滚珠在上滑环的顶部滚动，所述注射管的端部连通有喷头，所述喷头的直径与轴承的直径相同，所述喷头上开设有多个开孔，所述开孔朝向轴承内部滚珠。
可选的，所述搅拌桨通过转轴与电机固定连接，两个所述安装管内分别固定安装有光源和摄像头，所述光源和摄像头均倾斜设置，所述折叠筒位于光源和摄像头的延长线上，所述反应器的底部固定安装有安装座。
一种污水萃取装置萃取方法，包括如下步骤：
S1.填入污水：首先反应器进行彻底地清洁与干燥,配置符合聚变堆冷却剂活化腐蚀物浓度的污水，倒入反应器中,并在温度为温度＝288.2K下密封；
S2.注入二氧化碳并增大气压：将二氧化碳气体注入反应器加压至一定压力，将反应器在密封温度下稳定30分钟，在该步骤中确定了注入反应器中的二氧化碳的精确量；
S3.增大二氧化碳与水接触面积：在密封温度下，搅拌桨以600rpm的速率连续搅拌稳定60分钟，污水进入折叠筒内形成的漩涡具有一定转速，搅拌桨旋转维持漩涡的转速，搅拌桨的转速与漩涡的转速差值小；
S4.形成水合物：通过以6.0K/h的速率将反应器冷却至温度＝275.2K来诱导二氧化碳水合物的形成，水合物的形成是通过突然的温度形断裂、随后的气压下降，通过摄像头观察水合物颗粒，水合物与重金属形成水合物沉淀并与污水产生分层，搅拌桨转速降低，折叠筒进行折叠将位于上层的不含有重金属的污水排出部分，减少抽取水合物沉淀和污水混合物的量，加快抽出速度；
S5.分离水合物和污水：将反应后的水合物沉淀和未反应完的污水进行固液分离，在室温下真空抽滤30s，得到水合物沉淀以及剩余污水，在-5℃，4000r/min的条件下对水合物沉淀进行离心，持续时间为3min进一步脱除水合物沉淀内部的盐溶液以及残留在水合物沉淀表面的盐，水合物沉淀离心后放置于室温下使其自行分解得到纯水。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明利用污水进入折叠筒的速度，同时配合污水管的端部螺旋状结构和螺旋槽，使污水沿着螺旋槽的内壁进行螺旋旋转，后续折叠筒内加入污水，后加入的污水会直接在折叠筒形成漩涡，减少污水漩涡旋转速度与搅拌桨转速的差值，避免转速差值过大导致搅拌桨对污水进行拍击使已溶入污水的二氧化碳从污水中溢出。
进一步的，搅拌桨从静止状态转变为转动状态，利用离心力使滑块远离搅拌桨并利用联动杆、下滑环和嵌板提升折叠筒高度，避免污水在搅拌时液面高度升高溢出或搅拌桨拍击污水使其溅出。
进一步的，在搅拌桨搅拌完毕后，二氧化碳溶于水萃取重金属产生沉淀，降低折叠筒顶部高度，利用沉淀与水分层进行初步分离，水从折叠筒的顶部溢出流入分离区，并利用其自身温度作为水浴控制折叠筒内的污水温度，同时避免直接排出水带走热量以及反应器中二氧化碳，从而维持温度和气压环境，以进行后续污水萃取。
进一步的，在搅拌桨长时间运作搅拌污水后进入静止状态时，活塞将润滑油箱和注射管内的润滑油挤出，喷头扩大覆盖范围，以便更好的润滑轴承，避免搅拌桨长时间运行产生磨损，搅拌桨转动速度达不到所需要的转速导致二氧化碳溶于污水的速度降低。
（发明人：李炜葆;杨雷;朱黎黎）