申请日2018.02.10
公开(公告)日2018.07.06
IPC分类号C02F9/08; B01J20/24; C09D133/04; C09D175/04; C09D183/04; C09D101/02; C09D7/61; C09D7/63
摘要
水处理循环利用系统，包括壳体，壳体内设有絮凝腔、杀菌腔和吸附腔，壳体底部设有控制器，絮凝腔两侧设有进水口和排污口，絮凝腔底部设有导流板，排污管管口的底部设置有凹槽，凹槽设在壳体上，导流板一端设有与所述排污管管径相配合的挡块，挡块下端设有弹性结构，凹槽内设有第一感应触点和电磁吸附器，挡块上设有第二感应触点和电磁吸附件，絮凝腔内涂覆有聚氨酯复合涂料，吸附腔设有进水口，吸附腔内填充有多个多孔吸附载体，吸附腔两侧分别设有吸附腔出水口和高压冲洗水入口，杀菌腔内设有旋转紫外灯，杀菌腔内壁设有反射层，杀菌腔上设有出水口。该发明具有自动清洗污垢的功能，全面除杂、除菌、除异味，具有良好的河水处理效果。
权利要求书
1.水处理循环利用系统，其特征在于，包括壳体，所述壳体内从下至上依次设有絮凝腔、杀菌腔和吸附腔，所述壳体底部设有控制器，所述絮凝腔两侧设有进水口和排污口，所述进水口通过进水管与外部的水泵连通，所述排污口外连接有排污管，所述进水管上设有进水电磁阀，所述排污管上设有排污电磁阀，所述水泵、进水电磁阀、排污电磁阀由控制器控制打开或关闭，所述絮凝腔内设有絮凝剂喷头，所述絮凝剂喷头通过絮凝剂输送管道和外部的絮凝剂泵连通，所述絮凝剂泵由控制器控制打开或关闭，所述絮凝腔上设有絮凝腔出水口，所述絮凝腔出水口通过输水管连通至吸附腔，所述絮凝腔底部设有导流板，所述排污管管口的底部设置有凹槽，所述凹槽设在壳体上，所述导流板一端设有与所述排污管管径相配合的挡块，所述挡块下端设有弹性结构，所述凹槽内设有第一感应触点和电磁吸附器，所述电磁吸附器由控制器控制运行，所述挡块上设有第二感应触点和电磁吸附件，所述絮凝腔内涂覆有聚氨酯复合涂料，所述吸附腔设有进水口，所述进水口与所述输水管连通，所述进水口的下方设有均水孔板，所述均水孔板的下方填充有多个多孔吸附载体，所述吸附腔两侧分别设有吸附腔出水口和高压冲洗水入口，所述吸附腔出水口通过旁路管道与杀菌腔连通，所述杀菌腔内安装有旋转紫外灯，所述旋转紫外灯通过转轴安装在电机下方，所述杀菌腔内壁上设有反射层，所述杀菌腔的上部设有出水口。
2.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述絮凝剂泵由控制器控制打开或关闭。
3.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述絮凝腔内还设有液位计，所述液位计与控制器的输入端连接。
4.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述吸附腔内设有柔性隔膜，所述柔性隔膜与吸附腔底板之间形成气体空腔，气体空腔上设有气体进口。
5.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述旋转紫外灯设在石英管中。
6.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述反射层为半球形突起结构、波浪状结构或锯齿状结构。
7.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述聚氨酯复合涂料以质量份数计各组分为：丙烯酸树脂40-60份、聚氨酯树脂30-40份、聚二甲硅氧烷1-2份、纳米纤维素6-12份、乳化剂0.5-1份、氟化石墨3-5份、纳米二氧化硅4-7份、纳米二氧化钛6-10份、氟硅烷偶联剂1-2份、二氯甲烷30-40份、丙酮20-30份、椰油酸二乙醇酰胺0.2-1份、十二碳醇酯1-3份、碳酸钙6-8份、流平剂0.2-0.8份。
8.如权利要求7所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述聚氨酯复合涂料的制备方法为：将氟硅烷偶联剂、聚二甲硅氧烷加入丙酮中，搅拌分散均匀，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛搅拌2h，在搅拌过程中每隔0.5h添加超声处理，超声处理的功率为600-800W，频率为100-140kHz，每次超声10-15min，得混合物料A;向混合物料A中加入丙烯酸树脂、氟化石墨，继续搅拌4-6h，得混合物料B;将乳化剂、椰油酸二乙醇酰胺加入二氯甲烷中搅拌分散均匀，然后加入聚氨酯树脂、纳米纤维素搅拌4-6h，得混合物料C;将混合物料B、混合物料C混合，搅拌1h后，加入十二碳醇酯、碳酸钙、流平剂，剪切乳化，即得所述聚氨酯复合涂料。
9.如权利要求1所述的水处理循环利用系统，其特征在于，所述多孔吸附载体的制备方法为：
(1)将丝瓜藤焚烧成灰分，备用;
(2)将麦饭石粉碎至粒度为325目，置于质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，固液比1:20，80℃条件下搅拌反应30min，用蒸馏水冲洗至中性，烘干得改性麦饭石;
(3)将明胶溶于热水中，然后加入麦饭石、步骤(1)制得的丝瓜藤灰分，搅拌混合均匀，得到胶状物料，然后加入酒精使明胶析出，过滤，得到麦饭石复合海绵体;
(4)将步骤(3)制得的麦饭石复合海绵体700℃高温焙烧2h，降温后，研磨粉碎至200目，得到麦饭石复合粉末;
(5)将羟丙纤维素、海藻酸钠、致孔剂置于蒸馏水中，在搅拌条件下加热至55±5℃并分散均匀，然后加入活性炭、碳纳米管、步骤(4)制得的麦饭石复合粉末，继续搅拌6h，然后将所述混合物料置于模具中，放入液氮中急冻5min，然后进行冷冻干燥，得到所述多孔吸附载体。
说明书
水处理循环利用系统
技术领域
本发明涉及一种水处理系统，属于水源净化技术领域，尤其涉及一种为自来水或循环水提供快速初步有效过滤的水处理循环利用系统。
背景技术
水是生命之源，是人类生存最基本的条件，饮用水安全关系到人类的健康与生存质量。进入千家万户的自来水是通过自来水厂处理、消毒后，生产出的符合标准的工人们生活、生产使用的水，主要是通过自来水厂以江河湖泊、地下水等水源通过絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺流程的处理后，输送入各个用户。
随着工农业生产和经济的快速发展，城市化程度和人民生活水平得到了不断提高，日益增加的生活污水和工业废水则由于处理效率较低或任意排放，导致了我国的河流大多数污染严重，水体中含有大量的化合物、重金属离子以及细菌，水体的环境功能和使用功能逐渐地减弱;地下水源也存在氟、砷、铁、锰等超标的现象。而传统的给水处理工艺不能够有效地去除这些微污染物。所以，结合现有的自来水生产系统，改造或增加河水预处理装置，以提高自来水的水质有着重要的意义。
目前，市场上的水处理设备结构比较复杂，体积较大，处理过程中水中的的污物等杂质会粘附在水处理设备内壁或内部构造上形成污垢，不易清理，影响水处理的质量。中国发明专利(申请号201711007839.8)公开了“一种带超声波清洗的膜过滤设备及方法及污水净化系统”，该膜过滤设备包括过滤膜组件、超声波发生器、反冲洗器，超滤膜组件包括净水出口，反冲洗器与净水出口相连，压力筒体上设有进水口、排污口，过滤膜组件置于压力筒体内，超声波发生器包括若干换能器，若干换能器布置于压力筒体上并朝向过滤膜组。超声波发生器产生的超声震动波带动过滤膜组件，使位于过滤膜组件上的污垢脱落下来，但是该方法不仅耗能大，超声震动对设备也具有一定的损伤。
而且现在的水处理设备多采用臭氧对水质进行杀菌处理，但是臭氧会溶解在水中，虽然有后续过程除去臭氧，但是存在不能将臭氧完全除去的问题，臭氧存在于水中，具有刺激性，人们不能立即饮用，需要放置一段时间才能饮用。
发明内容
本发明提供一种水处理循环利用系统，用于解决现有技术中水处理设备难以清洗，以及净化处理后的水中残留臭氧的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
水处理循环利用系统，包括壳体，所述壳体内从下至上依次设有絮凝腔、集水腔、杀菌腔和吸附腔，所述壳体底部设有控制器，所述絮凝腔两侧设有进水口和排污口，所述进水口通过进水管与外部的水泵连通，所述排污口外连接有排污管，所述进水管上设有进水电磁阀，所述排污管上设有排污电磁阀，所述进水电磁阀、排污电磁阀由控制器控制打开或关闭，所述絮凝腔内设有絮凝剂喷头，所述絮凝剂喷头通过絮凝剂输送管道和外部的絮凝剂泵连通，所述絮凝剂泵由控制器控制打开或关闭，所述絮凝腔上设有絮凝腔出水口，所述絮凝腔出水口通过输水管连通至吸附腔，底部设有导流板，所述排污管管口的底部设置有凹槽，所述凹槽设在壳体上，所述导流板一端设有与所述排污管管径相配合的挡块，所述挡块下端设有弹性结构，所述凹槽内设有第一感应触点和电磁吸附器，所述挡块上设有第二感应触点和电磁吸附件，所述絮凝腔内涂覆有聚氨酯复合涂料，所述吸附腔设有进水口，所述进水口与所述输水管连通，所述进水口的下方设有均水孔板，所述均水孔板的下方填充有多个多孔吸附载体，所述吸附腔两侧分别设有吸附腔出水口和高压冲洗水入口，所述吸附腔出水口通过第一旁路管道与杀菌腔连通;所述杀菌腔内安装有旋转紫外灯，所述旋转紫外灯通过转轴安装在电机下方，所述杀菌腔内壁上设有反射层，所述杀菌腔出水口通过第二旁路管道与所述集水腔连通，所述集水腔设有出水口。
为进一步实现本发明的效果，还可以采用如下技术方案：
如上所述的水处理循环利用系统，所述絮凝剂泵由控制器控制打开或关闭。
如上所述的水处理循环利用系统，所述絮凝腔内还设有液位计，所述液位计与控制器的输入端连接。
如上所述的水处理循环利用系统，所述吸附腔内设有柔性隔膜，所述柔性隔膜与吸附腔底板之间形成气体空腔，气体空腔上设有气体进口。所述气体进口安装电磁阀后连接气源泵。在对多孔吸附载体进行高压力反冲洗时，向气体空腔内充气使柔性隔膜向上凸起，可以压缩吸附腔的空间，进而可以将多孔吸附载体较好的固定，保证对其反冲洗的效果。
如上所述的水处理循环利用系统，所述旋转紫外灯设在石英管中，以增加运行过程中的安全性。
如上所述的水处理循环利用系统，所述反射层为多个半球形突起结构或锯齿状结构。所述反射层可以反射紫外灯照射出来的紫外光，因为反射层为半球形突起结构或锯齿状结构，角度各异，这样就会将紫外光束反复多次在杀菌腔内进行全反射，光束会相互交叉，形成整体的漫反射效应，而且紫外灯没于水中，在电机的带动下处于旋转状态，可以带动杀菌腔内的水流动，其发射出的紫外光束也处于流动状态，可以使处于杀菌腔内的水接收到最高强度、最长时间的紫外光照射，能够完全将残留在水内的细菌杀灭。
如上所述的水处理循环利用系统，所述聚氨酯复合涂料以质量份数计各组分为：丙烯酸树脂40-60份、聚氨酯树脂30-40份、聚二甲硅氧烷1-2份、纳米纤维素6-12份、乳化剂0.5-1份、氟化石墨3-5份、纳米二氧化硅4-7份、纳米二氧化钛6-10份、氟硅烷偶联剂1-2份、二氯甲烷30-40份、丙酮20-30份、椰油酸二乙醇酰胺0.2-1份、十二碳醇酯1-3份、碳酸钙6-8份、流平剂0.2-0.8份。
如上所述的水处理循环利用系统，所述聚氨酯复合涂料的制备方法为：将氟硅烷偶联剂、聚二甲硅氧烷加入丙酮中，搅拌分散均匀，然后加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛搅拌2h，在搅拌过程中每隔0.5h添加超声处理，超声处理的功率为600-800W，频率为100-140kHz，每次超声10-15min，得混合物料A;向混合物料A中加入丙烯酸树脂、氟化石墨，继续搅拌4-6h，得混合物料B;将乳化剂、椰油酸二乙醇酰胺加入二氯甲烷中搅拌分散均匀，然后加入聚氨酯树脂、纳米纤维素搅拌4-6h，得混合物料C;将混合物料B、混合物料C混合，搅拌1h后，加入十二碳醇酯、碳酸钙、流平剂，剪切乳化，即得所述聚氨酯复合涂料。
如上所述的水处理循环利用系统，所述多孔吸附载体的制备方法为：
(1)将丝瓜藤焚烧成灰分，备用;
(2)将麦饭石粉碎至粒度为325目，置于质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，固液比1:20，80℃条件下搅拌反应30min，用蒸馏水冲洗至中性，烘干得改性麦饭石;
(3)将明胶溶于热水中，然后加入麦饭石、步骤(1)制得的丝瓜藤灰分，搅拌混合均匀，得到胶状物料，然后加入酒精使明胶析出，过滤，得到麦饭石复合海绵体;
(4)将步骤(3)制得的麦饭石复合海绵体700℃高温焙烧2h，降温后，研磨粉碎至200目，得到麦饭石复合粉末;
(5)将羟丙纤维素、海藻酸钠、十六烷基三甲基溴化铵置于蒸馏水中，在搅拌条件下加热至55±5℃并分散均匀，然后加入活性炭、碳纳米管、步骤(4)制得的麦饭石复合粉末，继续搅拌6h，然后将所述混合物料置于模具中，放入液氮中急冻5min，然后进行冷冻干燥，得到所述多孔吸附载体。
本发明的水处理循环利用系统在工作时，控制器控制进水电磁阀打开，水泵运行，水泵通过进水管向絮凝腔内输送待处理的河水，同时控制器控制絮凝剂泵运行，絮凝剂通过絮凝剂输送管道输送入絮凝腔，絮凝剂喷头喷洒絮凝剂，待处理河水中的重金属及高分子污染物与絮凝剂反应生成沉淀，沉积入絮凝腔底部的导流板上，因为絮凝腔内涂覆有疏水疏油性能良好的聚氨酯复合涂料，絮凝腔壁上不易粘附沉淀物，沉淀随着导流板的斜度流向接近排污口的一端。
处理后的河水通过絮凝腔上部的输水管流入吸附腔进行吸附处理，吸附腔中的多孔吸附载体吸附流经此处的河水中的异味、极少量细小沉淀物等。经过吸附腔处理后的河水经过旁路管道流入杀菌腔，经紫外线杀菌后，经杀菌腔上部的出水口排出。
当随着沉积到导流板上的沉淀逐渐累积，超过导流板一端挡块下的弹性结构的承载力，弹性结构逐渐压缩，挡块逐渐进入壳体上的凹槽内，当凹槽内的第一触点与挡块上的第二触点接触后，向控制器输送信号，控制器控制水泵停止运行，进水电磁阀关闭，排污电磁阀打开，絮凝剂泵停止运行，沉淀在絮凝腔内待处理河水的推动下通过排污阀一起流出。同时凹槽内的电磁吸附器通电产生电磁力，牢牢吸附电磁吸附件，防止当沉淀逐渐排出后，导向板所受的压力逐渐减小，弹性结构慢慢回弹，影响排污的效果。
当絮凝腔内的液位计检测到絮凝腔内的河水流净后，向控制器发出信号，电磁吸附器断电，导流板在弹性结构的作用下回复原位，控制器控制排污电磁阀关闭，水泵运行，进水电磁阀打开，絮凝剂泵运行，待处理的河水及絮凝剂进入絮凝腔，继续处理河水。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的水处理循环利用系统的絮凝腔内涂覆的聚氨酯复合涂料采用特定比例的丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、纳米纤维素、氟化石墨、二氧化钛等制备得到，丙烯酸树脂具有良好的耐水、耐腐蚀性，聚氨酯树脂具有较好的力学性能和生理适应性，将丙烯酸树脂和聚氨酯树脂结合，可以使材料性能互补，使材料具有优异的疏水疏油性、耐腐蚀性、抗水流冲击性能、耐磨性、耐热性;其中，用氟硅烷偶联剂、聚二甲硅氧烷改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛，能够改善它们在有机体系中的相容性和分散性，且通过超声处理后，氟硅烷偶联剂、聚二甲硅氧烷能够均匀的链接二氧化硅和二氧化钛，大大提高了该涂料的疏水疏油性能;丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、二氧化钛等成分与纳米纤维素、氟化石墨配合，在椰油酸二乙醇酰胺、聚二甲硅氧烷及高速剪切的作用下，能够快速、稳定的形成交联高分子聚合物。该涂料形成的涂层能快速成膜，表面具有疏水疏油性能，既具有很强的拒水能力，又能防止油性物质的沾粘，且具有良好的耐腐蚀性、抗水流冲击性能、耐磨性、耐热性。本发明清洗腔及限位腔体涂覆该涂料后，其表面不易沾粘脏污，清洗方便，且耐酸碱腐蚀，对壳体具有保护作用。
(2)本发明的水处理循环利用系统在壳体底部设有控制器，絮凝腔内设有凹槽、挡块和液位计，凹槽内设有第一感应触点、电磁吸附器和弹性结构，挡块上设有第二感应触点和电磁吸附件，当随着沉积到导流板上的沉淀逐渐累积，超过导流板一端挡块下的弹性结构的承载力，弹性结构逐渐压缩，挡块逐渐进入壳体上的凹槽内，当凹槽内的第一触点与挡块上的第二触点接触后，向控制器输送信号，控制器控制水泵停止运行，进水电磁阀关闭，排污电磁阀打开，絮凝剂泵停止运行，沉淀在絮凝腔内待处理河水的推动下通过排污阀一起流出。同时凹槽内的电磁吸附器通电产生电磁力，牢牢吸附电磁吸附件，防止当沉淀逐渐排出后，导向板所受的压力逐渐减小，弹性结构慢慢回弹，影响排污的效果;当絮凝腔内的液位计检测到絮凝腔内的河水流净后，向控制器发出信号，电磁吸附器断电，导流板在弹性结构的作用下回复原位，控制器控制排污电磁阀关闭，水泵运行，进水电磁阀打开，絮凝剂泵运行，待处理的河水及絮凝剂进入絮凝腔，继续处理河水，即本发明的水处理循环利用系统具有自动清洗污垢的作用。
(3)本发明的吸附腔内的多孔吸附载体由丝瓜藤、麦饭石、明胶、羟丙纤维素、海藻酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、活性炭、碳纳米管为原材料制成，其中，在丝瓜藤焚烧成灰分、麦饭石改性处理后，将丝瓜藤灰分、改性后的麦饭石用明胶处理，酒精析出后，得到麦饭石复合海绵体，将该麦饭石复合海绵体焙烧后，麦饭石表面生成一层连续的多孔结构的碳层，可以增强麦饭石的吸附性，同时麦饭石可以支撑其表面生成的多孔结构碳层，抑制其多孔结构的坍塌，具有更高的比表面积;将羟丙纤维素、海藻酸钠、十六烷基三甲基溴化铵分散于蒸馏水中后，加入活性炭、碳纳米管及麦饭石复合粉末，混合均匀后置于模具中，放入液氮中急冻，可以保持其混合均匀后各物料的状态，不会发生沉淀的问题，然后进行冷冻干燥，除了材料本身的多孔结构外，羟丙纤维素与海藻酸钠配合作用形成凝胶骨架，支撑整个材料的结构，同时致孔剂挥发，生成新的孔结构，使制成的多孔吸附载体表面及内部具有丰富的各种尺寸的孔结构，孔隙率高，机械性能好，同时丝瓜藤灰分赋予了该多孔吸附载体具有杀菌作用，且该多孔吸附载体质轻，可以在水中浮起，可对水质的处理效果保持统一，使该多孔吸附载体可以更好的吸附河水中的杂质及细菌。
(4)本发明的杀菌腔内壁上设有反射层，所述反射层为多个规则或不规则的半球形突起结构、波浪状结构或锯齿状结构。所述反射层可以反射紫外灯照射出来的紫外光，因为反射层为半球形突起结构、波浪状结构或锯齿状结构，反射的紫外线光角度各异，这样就会将紫外光束反复多次在杀菌腔内进行全反射，光束会相互交叉，形成整体的漫反射效应，而且紫外灯没于水中，在电机的带动下处于旋转状态，可以带动杀菌腔内的水流动，其发射出的紫外光束也处于流动状态，反射的紫外线光束也处于活动状态，可以使处于杀菌腔内的水接收到最高强度、最长时间、全方位无死角的紫外光照射，能够完全将残留在水内的细菌杀灭。
(5)本发明整体采用立式结构，占地面积小，工艺简单，操作方便，具有良好的河水处理效果。
