申请日2016.08.05
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F9/10; B29D23/00; B29B13/08; B29B15/00
摘要
本发明公开了一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法，该设备由污水处理塔，进水管，加药管，排污管，清水管，智能电控系统组成。所述污水处理塔顶部设有进水管，所述污水处理塔底部设有清水管，所述清水管数量为2组，所述加药管位于污水处理塔图示左侧塔壁中间位置，所述排污管位于污水处理塔图示正面塔侧壁靠近下方位置，所述智能电控系统位于污水处理塔顶部表面;所述进水管、加药管、排污管、清水管上的电控阀与智能电控系统导线控制连接。本发明所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法结构新颖合理，操作方便快捷，有害物质去除率高，适用于处理不同种类污水。
权利要求书
1.一种集成法处理污水中有害物质的设备，包括：污水处理塔(1)，进水管(2)，加药管(3)，排污管(4)，清水管(5)，智能电控系统(6);其特征在于，所述污水处理塔(1)顶部设有进水管(2)，所述污水处理塔(1)底部设有清水管(5)，所述清水管(5)数量为2组，所述加药管(3)位于污水处理塔(1)图示左侧塔壁中间位置，所述排污管(4)位于污水处理塔(1)图示正面塔侧壁靠近下方位置，所述智能电控系统(6)位于污水处理塔(1)顶部表面;
所述进水管(2)、加药管(3)、排污管(4)、清水管(5)上的电控阀与智能电控系统(6)导线控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备，其特征在于，所述污水处理塔(1)包括：塔壳(1-1)，分水板(1-2)，搅拌进药混合装置(1-3)，药剂浓度检测仪(1-4)，蛇形加热管(1-5)，加热能力检测仪(1-6)，聚污引流板(1-7);所述塔壳(1-1)由耐腐蚀材料折弯焊接制成，塔壳(1-1)高度不低于2.5m，长宽均不低于1m;所述分水板(1-2)位于塔壳(1-1)内部上方位置，分水板(1-2)四壁与塔壳(1-1)内壁无缝焊接，分水板(1-2)表面设有规则的条形通孔，数量不少于15个，条形通孔外形大小为1cm(宽)×100cm(长);所述搅拌进药混合装置(1-3)位于分水板(1-2)下方，搅拌进药混合装置(1-3)距分水板(1-2)底平面10cm～20cm，搅拌进药混合装置(1-3)固定在塔壳(1-1)内壁;所述药剂浓度检测仪(1-4)位于塔壳(1-1)内壁，药剂浓度检测仪(1-4)与智能电控系统(6)导线控制连接;所述蛇形加热管(1-5)位于搅拌进药混合装置(1-3)下方，蛇形加热管(1-5)靠近塔壳(1-1)底部，蛇形加热管(1-5)阴阳两级分别与智能电控系统(6)导线控制连接;所述加热能力检测仪(1-6)位于塔壳(1-1)内壁，加热能力检测仪(1-6)与智能电控系统(6)导线控制连接;所述聚污引流板(1-7)位于塔壳(1-1)内底部位置，聚污引流板(1-7)与塔壳(1-1)内壁无缝焊接，聚污引流板(1-7)呈“V”字状，聚污引流板(1-7)表面设有大量过滤孔，数量不低于5000个，孔径范围值在100nm～600nm之间。
3.根据权利要求2所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备，其特征在于，所述搅拌进药混合装置(1-3)包括：动力电机(1-3-1)，主动转轴(1-3-2)，轴承(1-3-3)，药剂中间管(1-3-4)，搅拌齿(1-3-5)，分药孔(1-3-6);所述动力电机(1-3-1)与智能电控系统(6)导线控制连接，动力电机(1-3-1)输出端连接有主动转轴(1-3-2)，所述主动转轴(1-3-2)表面设有轴承(1-3-3)，主动转轴(1-3-2)端面位置焊接有药剂中间管(1-3-4)，所述药剂中间管(1-3-4)为中空结构，药剂中间管(1-3-4)表面设有大量的分药孔(1-3-6)，所述分药孔(1-3-6)数量不少于50个，分药孔(1-3-6)孔径范围值在2mm～8mm之间;所述搅拌齿(1-3-5)固定在药剂中间管(1-3-4)外径，搅拌齿(1-3-5)不少于6组，搅拌齿(1-3-5)平行排列，相邻两搅拌齿(1-3-5)间距在5cm～10cm之间。
4.根据权利要求2所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备，其特征在于，所述蛇形加热管(1-5)包括：上层蛇管(1-5-1)，下层蛇管(1-5-2)，连接管(1-5-3);所述上层蛇管(1-5-1)呈“S”状结构，上层蛇管(1-5-1)拉直总长度不低于2m，上层蛇管(1-5-1)管径大小在3cm～10cm之间;所述下层蛇管(1-5-2)结构大小与上层蛇管(1-5-1)完全相同;所述上层蛇管(1-5-1)与下层蛇管(1-5-2)之间通过连接管(1-5-3)相连通。
5.根据权利要求2所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备，其特征在于，所述蛇形加热管(1-5)由高分子材料压模成型，蛇形加热管(1-5)的组成成分和制造过程如下：
一、蛇形加热管(1-5)组成成分：
按重量份数计，聚二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯65～155份，聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯85～155份，FMOC-L-天门冬氨酸β-苄酯155～555份，β-N-甲氨基-L-丙氨酸85～195份，β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(ODAP)75～155份，N-甲基-N-(1-十四烷酰基)-β-丙氨酸钠盐155～555份，浓度为55ppm～95ppm的α,β-聚[(N-羟丙基/氨乙基)DL-天冬酰胺-CO-L-赖氨酸]85～155份，N-[1-(乙氧甲酰基)-3-苯丙基]-L-丙氨酸75～155份，N-(9-芴甲氧羰酰基)-L-3-甲基苯丙氨酸75～185份，交联剂95～165份，N-[1-(S)-乙氧羰基-3-苯丙基]-L-丙氨酸-N-羧基酸酐55～155份，L-3-(邻甲氧基苯甲酰基)丙氨酸95～175份，1-(3-(乙酰基硫)-2-甲基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸55～85份，N-[3-[3-(二甲基氨基)-1-氧基-2-丙烯基]-苯基]-乙酰胺55～155份;
所述交联剂为D,L-对羟基苯甘氨酸、L-3-(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙氨酸、对硝基-α-乙酰氨基-β-羟基苯丙酮中的任意一种;
二、蛇形加热管(1-5)的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.55μS/cm～0.75μS/cm的超纯水555～1505份，启动反应釜内搅拌器，转速为95rpm～255rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至65℃～85℃;依次加入聚二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、FMOC-L-天门冬氨酸β-苄酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.5～7.5，将搅拌器转速调至155rpm～255rpm，温度为95℃～165℃，酯化反应15～25小时;
第2步：取β-N-甲氨基-L-丙氨酸、β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(ODAP)进行粉碎，粉末粒径为115～255目;加N-甲基-N-(1-十四烷酰基)-β-丙氨酸钠盐混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为35mm～55mm，采用剂量为5.5kGy～8.5kGy、能量为5.5MeV～15MeV的α射线辐照55～155分钟，以及同等剂量的β射线辐照75～165分钟;
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于α,β-聚[(N-羟丙基/氨乙基)DL-天冬酰胺-CO-L-赖氨酸]中，加入反应釜，搅拌器转速为85rpm～185rpm，温度为95℃～155℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.55MPa～-0.85MPa，保持此状态反应15～35小时;泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.55MPa～0.75MPa，保温静置15～35小时;搅拌器转速提升至115rpm～255rpm，同时反应釜泄压至0MPa;依次加入N-[1-(乙氧甲酰基)-3-苯丙基]-L-丙氨酸、N-(9-芴甲氧羰酰基)-L-3-甲基苯丙氨酸完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.5～7.5，保温静置15～35小时;
第4步：在搅拌器转速为155rpm～265rpm时，依次加入N-[1-(S)-乙氧羰基-3-苯丙基]-L-丙氨酸-N-羧基酸酐、L-3-(邻甲氧基苯甲酰基)丙氨酸、1-(3-(乙酰基硫)-2-甲基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸、N-[3-[3-(二甲基氨基)-1-氧基-2-丙烯基]-苯基]-乙酰胺，提升反应釜压力，使其达到0.85MPa～1.65MPa，温度为155℃～275℃，聚合反应15～25小时;反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至25℃～35℃，出料，入压模机即可制得蛇形加热管(1-5)。
6.一种集成法处理污水中有害物质的设备的工作方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：
第1步：智能电控系统(6)开启进水管(2)上的电控阀，将含有害物质污水输送至污水处理塔(1)中，污水率先流经分水板(1-2)，分水板(1-2)使污水均匀向下分布;
第2步：智能电控系统(6)开启加药管(3)上的电控阀，将药剂输送至药剂中间管(1-3-4)中，并通过分药孔(1-3-6)均匀添加至污水中，此时智能电控系统(6)开启动力电机(1-3-1)，动力电机(1-3-1)通过主动转轴(1-3-2)带动搅拌齿(1-3-5)做匀速圆周转动，搅拌齿(1-3-5)将污水及药剂混合均匀，药剂与污水中的有害物质进行化学反应，使污水中的有害物质转化成无害物质;在化学反应过程中，药剂浓度检测仪(1-4)实时检测污水中药剂的浓度情况，当药剂浓度检测仪(1-4)检测到药剂浓度比小于15%时，药剂浓度检测仪(1-4)向智能电控系统(6)发送反馈信号，智能电控系统(6)控制加药管(3)上的电控阀加大药剂的投放量;
第3步：智能电控系统(6)启动蛇形加热管(1-5)，将2步处理后的污水进行加热处理，对污水中的残余有害物质进行二次处理;在加热处理过程中，加热能力检测仪(1-6)实时检测加热速度情况，当加热能力检测仪(1-6)检测到加热速度小于10℃/min～15℃/min时，加热能力检测仪(1-6)向智能电控系统(6)发送反馈信号，智能电控系统(6)加大蛇形加热管(1-5)阴阳两极的电压;
第4步：经加热后的热水向下继续流经聚污引流板(1-7)，热水中的杂质被过滤到聚污引流板(1-7)表面，并通过排污管(4)排出，清水流过聚污引流板(1-7)并通过清水管(5)排出。
说明书
一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法
技术领域
本发明属于污水净化装置领域，具体涉及一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法。
背景技术
水环境的污染治理是全球性可持续发展的重要战略问题之一。特别是我国人口众多、水资源十分匾乏，污水处理尤其重要。随着我国城镇数量以及人口总量的不断增加，城市污水处理厂作为重要的基础设施之一，必将随着城市化的进程得到迅猛发展，因此我国将成为世界范围内使用水处理设备的大国。
污水处理设备在我国的广泛应用与发展是从20世纪90年代初开始的，随着我国经济的高速发展，环境污染程度也日益严重，特别是水污染范围的不断扩大与程度的不断加深，已严重影响到我国国民经济的发展。污水治理已经成为刻不容缓的紧迫课题，主要城市污水处理厂的兴建初步缓解了环境污染，而污水处理设备的应用也随着污水处理规模的扩大而不断扩大。然而由于各种原因，我国污水处理行业所用设备中70%以上为国外进口。这不但浪费了我国大量资金，而且很大程度上不利于污水处理设备的国产化发展。由于我国水处理设备的起步较晚，目前，我国污水处理设备的技术水平与国际先进设备相比，尚有差距。随着我国污水处理规模的不断扩大，我国对污水处理的相关设备的需求也会日益增加，而且污水治理将是未来发展中必不可少的环节。因而，我国对污水处理设备的需求将会不断增加，而且也是持久的。污水处理设备有着广阔的发展空间，而污水处理设备的国产化有着巨大的经济价值与社会意义。
污水处理设备的发展同污水处理技术的发展是分不开的，社会资源的短缺必然使得污水处理向着经济、实用、节约、有效的方向发展，而对设备的要求则也会随之变化，购买成本低、使用方便、处理与使用效果好、节约能源的产品才能适应污水处理工业发展变化需求。因而，掌握先进技术、预见未来污水处理工业发展走向，在此基础上开发出经济、实效、节能、简洁的产品是发展的趋势，设备的机械化、自动化程度要求也会越来越高，这样会节约人力与物力成本，符合未来社会总体发展趋势，由于污水处理工艺多样性的需求，污水处理设备的多元化也是发展趋势。
污水处理过程是一个变量繁多的生化反应过程，对污水进行有效处理已成为当今世界为解决水环境问题的重要议题。为了提高污水处理装置运行效率、保证出水质量、降低运行费用，研究新型的智能优化控制方法来实现节能达标的目标，是当前污水处理行业的发展趋势。
现有的常用污水处理设备有:曝气系统设备、拦污设备、排泥排渣设备、分离设备、搅拌设备、过滤设备、提升设备、消毒设备、各式污泥浓缩机、污泥螺杆泵、污泥脱水机、污泥烘干机、污泥离心分离机、污泥堆肥机械、污泥焚烧机械、污泥厌氧消化气储存设备、发电设备、污水厂供电设备、溶药设备、水质水量监测设备、控制设备等。
在现有技术条件下，处理生活污水的设备建设成本和运行成本的增加将成为必然，现有的传统工艺、处理方法具有工艺流程长，控制复杂，占地大，处理成本高等缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种集成法处理污水中有害物质的设备，包括：污水处理塔1，进水管2，加药管3，排污管4，清水管5，智能电控系统6;所述污水处理塔1顶部设有进水管2，所述污水处理塔1底部设有清水管5，所述清水管5数量为2组，所述加药管3位于污水处理塔1图示左侧塔壁中间位置，所述排污管4位于污水处理塔1图示正面塔侧壁靠近下方位置，所述智能电控系统6位于污水处理塔1顶部表面;
所述进水管2、加药管3、排污管4、清水管5上的电控阀与智能电控系统6导线控制连接。
进一步的，所述污水处理塔1包括：塔壳1-1，分水板1-2，搅拌进药混合装置1-3，药剂浓度检测仪1-4，蛇形加热管1-5，加热能力检测仪1-6，聚污引流板1-7;所述塔壳1-1由耐腐蚀材料折弯焊接制成，塔壳1-1高度不低于2.5m，长宽均不低于1m;所述分水板1-2位于塔壳1-1内部上方位置，分水板1-2四壁与塔壳1-1内壁无缝焊接，分水板1-2表面设有规则的条形通孔，数量不少于15个，条形通孔外形大小为1cm(宽)×100cm(长);所述搅拌进药混合装置1-3位于分水板1-2下方，搅拌进药混合装置1-3距分水板1-2底平面10cm～20cm，搅拌进药混合装置1-3固定在塔壳1-1内壁;所述药剂浓度检测仪1-4位于塔壳1-1内壁，药剂浓度检测仪1-4与智能电控系统6导线控制连接;所述蛇形加热管1-5位于搅拌进药混合装置1-3下方，蛇形加热管1-5靠近塔壳1-1底部，蛇形加热管1-5阴阳两级分别与智能电控系统6导线控制连接;所述加热能力检测仪1-6位于塔壳1-1内壁，加热能力检测仪1-6与智能电控系统6导线控制连接;所述聚污引流板1-7位于塔壳1-1内底部位置，聚污引流板1-7与塔壳1-1内壁无缝焊接，聚污引流板1-7呈“V”字状，聚污引流板1-7表面设有大量过滤孔，数量不低于5000个，孔径范围值在100nm～600nm之间。
进一步的，所述搅拌进药混合装置1-3包括：动力电机1-3-1，主动转轴1-3-2，轴承1-3-3，药剂中间管1-3-4，搅拌齿1-3-5，分药孔1-3-6;所述动力电机1-3-1与智能电控系统6导线控制连接，动力电机1-3-1输出端连接有主动转轴1-3-2，所述主动转轴1-3-2表面设有轴承1-3-3，主动转轴1-3-2端面位置焊接有药剂中间管1-3-4，所述药剂中间管1-3-4为中空结构，药剂中间管1-3-4表面设有大量的分药孔1-3-6，所述分药孔1-3-6数量不少于50个，分药孔1-3-6孔径范围值在2mm～8mm之间;所述搅拌齿1-3-5固定在药剂中间管1-3-4外径，搅拌齿1-3-5不少于6组，搅拌齿1-3-5平行排列，相邻两搅拌齿1-3-5间距在5cm～10cm之间。
进一步的，所述蛇形加热管1-5包括：上层蛇管1-5-1，下层蛇管1-5-2，连接管1-5-3;所述上层蛇管1-5-1呈“S”状结构，上层蛇管1-5-1拉直总长度不低于2m，上层蛇管1-5-1管径大小在3cm～10cm之间;所述下层蛇管1-5-2结构大小与上层蛇管1-5-1完全相同;所述上层蛇管1-5-1与下层蛇管1-5-2之间通过连接管1-5-3相连通。
进一步的，所述蛇形加热管1-5由高分子材料压模成型，蛇形加热管1-5的组成成分和制造过程如下：
一、蛇形加热管1-5组成成分：
按重量份数计，聚二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯65～155份，聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯85～155份，FMOC-L-天门冬氨酸β-苄酯155～555份，β-N-甲氨基-L-丙氨酸85～195份，β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(ODAP)75～155份，N-甲基-N-(1-十四烷酰基)-β-丙氨酸钠盐155～555份，浓度为55ppm～95ppm的α,β-聚[(N-羟丙基/氨乙基)DL-天冬酰胺-CO-L-赖氨酸]85～155份，N-[1-(乙氧甲酰基)-3-苯丙基]-L-丙氨酸75～155份，N-(9-芴甲氧羰酰基)-L-3-甲基苯丙氨酸75～185份，交联剂95～165份，N-[1-(S)-乙氧羰基-3-苯丙基]-L-丙氨酸-N-羧基酸酐55～155份，L-3-(邻甲氧基苯甲酰基)丙氨酸95～175份，1-(3-(乙酰基硫)-2-甲基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸55～85份，N-[3-[3-(二甲基氨基)-1-氧基-2-丙烯基]-苯基]-乙酰胺55～155份;
所述交联剂为D,L-对羟基苯甘氨酸、L-3-(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙氨酸、对硝基-α-乙酰氨基-β-羟基苯丙酮中的任意一种;
二、蛇形加热管1-5的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.55μS/cm～0.75μS/cm的超纯水555～1505份，启动反应釜内搅拌器，转速为95rpm～255rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至65℃～85℃;依次加入聚二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、FMOC-L-天门冬氨酸β-苄酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.5～7.5，将搅拌器转速调至155rpm～255rpm，温度为95℃～165℃，酯化反应15～25小时;
第2步：取β-N-甲氨基-L-丙氨酸、β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(ODAP)进行粉碎，粉末粒径为115～255目;加N-甲基-N-(1-十四烷酰基)-β-丙氨酸钠盐混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为35mm～55mm，采用剂量为5.5kGy～8.5kGy、能量为5.5MeV～15MeV的α射线辐照55～155分钟，以及同等剂量的β射线辐照75～165分钟;
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于α,β-聚[(N-羟丙基/氨乙基)DL-天冬酰胺-CO-L-赖氨酸]中，加入反应釜，搅拌器转速为85rpm～185rpm，温度为95℃～155℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.55MPa～-0.85MPa，保持此状态反应15～35小时;泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.55MPa～0.75MPa，保温静置15～35小时;搅拌器转速提升至115rpm～255rpm，同时反应釜泄压至0MPa;依次加入N-[1-(乙氧甲酰基)-3-苯丙基]-L-丙氨酸、N-(9-芴甲氧羰酰基)-L-3-甲基苯丙氨酸完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.5～7.5，保温静置15～35小时;
第4步：在搅拌器转速为155rpm～265rpm时，依次加入N-[1-(S)-乙氧羰基-3-苯丙基]-L-丙氨酸-N-羧基酸酐、L-3-(邻甲氧基苯甲酰基)丙氨酸、1-(3-(乙酰基硫)-2-甲基-1-氧代丙基)-L-脯氨酸、N-[3-[3-(二甲基氨基)-1-氧基-2-丙烯基]-苯基]-乙酰胺，提升反应釜压力，使其达到0.85MPa～1.65MPa，温度为155℃～275℃，聚合反应15～25小时;反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至25℃～35℃，出料，入压模机即可制得蛇形加热管1-5。
本发明还公开了一种集成法处理污水中有害物质的设备的工作方法，该方法包括以下几个步骤：
第1步：智能电控系统6开启进水管2上的电控阀，将含有害物质污水输送至污水处理塔1中，污水率先流经分水板1-2，分水板1-2使污水均匀向下分布;
第2步：智能电控系统6开启加药管3上的电控阀，将药剂输送至药剂中间管1-3-4中，并通过分药孔1-3-6均匀添加至污水中，此时智能电控系统6开启动力电机1-3-1，动力电机1-3-1通过主动转轴1-3-2带动搅拌齿1-3-5做匀速圆周转动，搅拌齿1-3-5将污水及药剂混合均匀，药剂与污水中的有害物质进行化学反应，使污水中的有害物质转化成无害物质;在化学反应过程中，药剂浓度检测仪1-4实时检测污水中药剂的浓度情况，当药剂浓度检测仪1-4检测到药剂浓度比小于15%时，药剂浓度检测仪1-4向智能电控系统6发送反馈信号，智能电控系统6控制加药管3上的电控阀加大药剂的投放量;
第3步：智能电控系统6启动蛇形加热管1-5，将2步处理后的污水进行加热处理，对污水中的残余有害物质进行二次处理;在加热处理过程中，加热能力检测仪1-6实时检测加热速度情况，当加热能力检测仪1-6检测到加热速度小于10℃/min～15℃/min时，加热能力检测仪1-6向智能电控系统6发送反馈信号，智能电控系统6加大蛇形加热管1-5阴阳两极的电压;
第4步：经加热后的热水向下继续流经聚污引流板1-7，热水中的杂质被过滤到聚污引流板1-7表面，并通过排污管4排出，清水流过聚污引流板1-7并通过清水管5排出。
本发明专利公开的一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法，其优点在于：
(1)该装置集进药与搅拌于一体，设计新颖;
(2)该装置结构合理紧凑，集成度高;
(3)该装置蛇形加热管采用高分子材料制备，加热能力高。
本发明所述的一种集成法处理污水中有害物质的设备及其处理方法结构新颖合理，操作方便快捷，有害物质去除率高，适用于处理不同种类污水。
