CN105251267B - 一种水泥污水处理与循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种水泥污水处理与循环利用系统，包括水泥污水处理装置和污水循环利用装置；所述水泥污水处理装置包括混凝土水池，混凝土水池的底部呈台阶状，且第一台阶面所处的高度高于第二台阶面；第一台阶面上方自左至右依次设置有沉淀池、分离池、一级过滤池和二级过滤池，第二台阶面上方设置有集水池。本发明既处理了含有水泥颗粒的污水，又将水泥颗粒回收用作建筑材料，同时可以将净化处理后的污水得到循环利用，既可避免环境污染，又可节约资源，经济和社会效益显著。

Description

一种水泥污水处理与循环利用系统

技术领域

本发明属于环境保护污水处理技术领域，具体涉及一种水泥污水处理与循环利用系统。

背景技术

当前，中国建筑业的发展带来对水泥及其制品的大量需求，水泥生产带来的环境污染和资源消耗问题也愈加严重。因此，在建筑业和水泥材料工业，注重节能减排已成为共识，在对水泥这种高耗能材料的使用中，尽量做到物尽其用。而在科研或检测机构的水泥搅拌室或生产企业的混凝土搅拌站，冲洗由水泥粘附污染的器具时都将产生大量携带水泥颗粒的污水，如果将这些污水直接排入常规市政排水系统将造成管道堵塞，随意露天排放不仅污染周围环境，也浪费水资源，而污水中的水泥颗粒也有回收利用价值，为此，在资源日趋短缺，环境污染不断加重的今天，很有必要设计一种水泥污水处理与循环利用系统，以获得较好的经济效益和环境效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、处理效果好的水泥污水处理与循环利用系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种水泥污水处理与循环利用系统，包括水泥污水处理装置和污水循环利用装置；所述水泥污水处理装置包括混凝土水池，混凝土水池的底部呈台阶状，且第一台阶面所处的高度高于第二台阶面；第一台阶面上方自左至右依次设置有沉淀池、分离池、一级过滤池和二级过滤池，第二台阶面上方设置有集水池；沉淀池和分离池通过防水隔板隔开，分离池和一级过滤池通过第一透水隔板隔开，一级过滤池和二级过滤池通过第二透水隔板隔开，二级过滤池和集水池通过第三透水隔板隔开；所述污水循环利用装置包括自下而上顺次连接的网篮、抽水管、水泵和水塔，网篮位于集水池底部，水塔位于集水池上方。

所述第一台阶面为一倾斜面，倾斜面高度较低的一侧与第二台阶面邻接：所述倾斜面的坡度优选为3-5%。

所述沉淀池、分离池、一级过滤池和集水池上方均设置有盖板。

所述沉淀池、分离池、一级过滤池和二级过滤池的内侧壁及第一台阶面的上方均设置有像胶内衬。

所述沉淀池内设置有用橡胶材料制成的砌块成型模具，所述砌块成型模具是一种内部设置有多个隔室的箱型容器，箱型容器内壁与隔室之间、以及隔室与隔室之间设置有相互连通用以方便取出砌块成型模具内已硬化水泥石的气囊腔，隔室靠近防水隔板的一侧开有多个排水孔；砌块成型模具上设置有把手。

防水隔板上方连接有便于提升操作的起吊滑轮，在将沉淀硬化的水泥石和澄清液分离时要将防水隔板提起，砌块成型模具隔室内的澄清液经排水孔进入分离池。

所述水塔底部连接供水管；水塔上部安装有液位限制器；所述水塔为中间圆筒、上下圆锥筒的结构形式，底部设置有便于排污和检修的检查口。

所述混凝土水池前壁内侧分别设置有第一卡槽、第三卡槽、第五卡槽、第七卡槽，所述混凝土水池后壁内侧分别设置有第二卡槽、第四卡槽、第六卡槽、第八卡槽；防水隔板的两端分别卡在第一卡槽和第二卡槽内，第一透水隔板的两端分别卡在第三卡槽和第四卡槽内，第二透水隔板的两端分别卡在第五卡槽和第六卡槽内，第三透水隔板的两端分别卡在第七卡槽和第八卡槽内。

所述一级过滤池和二级过滤池内填充对水泥污水具有吸附和净化作用的材料，如轻质陶砂和普通天然细砂；所述二级过滤池顶部设置有可美化环境和净化污水的水草种植区。。

所述第一透水隔板、第二透水隔板和第三透水隔板均由透水混凝土材料制成，孔隙率宜为5～20%。

本发明产生的有益效果是：橡胶材料制成的砌块成型模具内设置的气囊腔可方便将隔室内硬化的水泥石与池壁脱离并取出，而且，满足建筑砌块模数要求的隔室尺寸可使沉淀硬化的水泥石直接作为建筑材料使用；当一级过滤池和二级过滤池内填充的污水净化和过滤材料以及第一透水隔板、第二透水隔板和第三透水隔板对污水的过滤和净化效果降到一定程度后卡槽的设计方便对填充材料和各层板进行更换，而且替换掉的填充材料和透水隔板可以用作建筑材料。本发明既处理了含有水泥颗粒的污水，又将水泥颗粒回收用作建筑材料，同时可以将净化处理后的污水得到循环利用，既可避免环境污染，又可节约资源，经济和社会效益显著。

附图说明

图1是本发明实施例1的水泥污水处理与循环利用系统的结构示意图；

图2是本发明实施例1图1中A-A截面的结构示意图；

图中：1—起吊滑轮；2—一级过滤池盖板；3—分离池盖板；4—防水隔板；5—沉淀池；6—沉淀池盖板；7—污水入口；8—把手；9—气囊腔；10—排水孔；11—砌块成型模具；12—橡胶内衬；13—第一台阶面；14—第一透水隔板；15—第二透水隔板；16—第三透水隔板；17—第二台阶面；18—液位限制器；19—水泵；20—水塔；21—检查口；22—供水管；23—水草种植区；24—集水池盖板；25—分离池；26—一级过滤池；27—二级过滤池；28—集水池；29—抽水管；30—网篮；31—第一卡槽；32—第二卡槽；33—第三卡槽；34—第四卡槽；35—第五卡槽；36—第六卡槽；37—第七卡槽；38—第八卡槽；39—混凝土水池；40—隔室。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

如图1-2所示，一种水泥污水处理与循环利用系统，包括水泥污水处理装置和污水循环利用装置；所述水泥污水处理装置包括混凝土水池39，混凝土水池39的底部呈台阶状，且第一台阶面13所处的高度高于第二台阶面17；第一台阶面13上方自左至右依次设置有沉淀池5、分离池25、一级过滤池26和二级过滤池27，第二台阶面17上方设置有集水池28。

所述沉淀池5、分离池25、一级过滤池26、二级过滤池27和集水池28是由防水混凝土整体浇筑的混凝土水池39通过隔板的分割围护而成；混凝土水池39前壁内侧分别设置有第一卡槽31、第三卡槽33、第五卡槽35、第七卡槽37，所述混凝土水池39后壁内侧分别设置有第二卡槽32、第四卡槽34、第六卡槽36、第八卡槽38；防水隔板4的两端分别卡在第一卡槽31和第二卡槽32内，第一透水隔板14的两端分别卡在第三卡槽33和第四卡槽34内，第二透水隔板15的两端分别卡在第五卡槽35和第六卡槽36内，第三透水隔板16的两端分别卡在第七卡槽37和第八卡槽38内；沉淀池5和分离池25通过防水隔板4隔开，分离池25和一级过滤池26通过第一透水隔板14隔开，一级过滤池26和二级过滤池27通过第二透水隔板15隔开，二级过滤池27和集水池28通过第三透水隔板16隔开。

第一透水隔板14、第二透水隔板15和第三透水隔板16均由透水混凝土材料制成，孔隙率分别为20%、15%和10%。

所述污水循环利用装置包括自下至上顺次连接的网篮30、抽水管29、水泵19和水塔20，网篮30位于集水池28底部，水塔20位于集水池28上方。水塔20底部连接有供水管22；水塔20上部安装有防止水抽入过多的液位限制器18；所述水塔20为中间圆筒、上下圆锥筒的结构形式，水塔20底部设置有便于排污和检修的检查口21。

所述第一台阶面13为一倾斜面，倾斜面高度较低的一侧与第二台阶面17邻接：所述倾斜面的坡度为4%。

所述沉淀池5、分离池25、一级过滤池26和集水池28上方分别设置有沉淀池盖板6、分离池盖板3、一级过滤池盖板2和集水池盖板24；二级过滤池27顶部设置有水草种植区23。

所述沉淀池5、分离池25、一级过滤池26和二级过滤池27的内侧壁及第一台阶面13的上方均设置有像胶内衬12。

所述沉淀池5内设置有用橡胶材料制成的砌块成型模具11，所述砌块成型模具11是一种内部设置有多个隔室40的箱型容器，箱型容器内壁与隔室40之间、以及隔室与隔室之间设置有相互连通用以方便取放砌块成型模具11内的水泥石的气囊腔9，隔室40靠近防水隔板4的一侧开有多个排水孔10；砌块成型模具上设置有把手8。在将沉淀硬化的水泥石和澄清液分离时要将防水隔板4提起，所述防水隔板4上方连接有便于提升操作的起吊滑轮1。

一级过滤池26内填充有用作过滤材料的轻质陶砂，轻质陶砂厚度不小于500mm，二级过滤池27内填充有普通天然细砂，普通天然细砂厚度不小于500mm。水草种植区23内种植有根系发达的水草，以提高对水质的净化和对环境的美化效果。

含有水泥颗粒的污水从污水入口7流入沉淀池5中的砌块成型模具11后，水泥颗粒在砌块成型模具11中沉淀并硬化为满足一定砌块模数要求的水泥石，此后，通过起吊滑轮1将防水隔板4吊起，使砌块成型模具11内的上层澄清液流入到分离池25中，通过把手8取出砌块成型模具11，排出砌块成型模具11气囊腔9中的空气，取出已硬化的水泥石；流入分离池25中的澄清液依次经过一级过滤池26和二级过滤池27的净化后进入集水池28，经抽水管29和水泵19进入水塔20，再经供水管22实现循环再利用。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原理的前提下，可对上述实施例进行多种变化、修改、替换和变型。比如砌块成型模具11可仅在箱型容器设置气囊腔9或仅在隔室之间设置气囊腔9，为使硬化水泥石块体表面光滑，可在砌块成型模具11内壁增加硬质光面塑料板；为满足不同建筑砌块的要求，砌块成型模具11的隔室体积可与不同建筑砌块的模数相匹配；为达到更好的水处理效果可增加过滤池的个数或改变一级、二级过滤池的填充材料；或改变组件的具体结构等均可构成本发明的一个具体实施例，在此不一一详述。

实验验证

为验证本发明的水泥污水处理与循环利用系统的实用效果，某大学对本发明实施例1的污水处理与循环利用系统沉淀硬化的水泥石块体进行了钻芯取样，测试了其抗压强度，同时，对由实施例1的分离池25沉淀澄清后的污水原样和集水池28的再生水进行了抽样检验。

本实验中原材料为：42.5级的普通硅酸盐水泥，粒径为5-20mm的石灰岩碎石，细度模数为3.0的中粗河砂，自来水。水泥搅拌室清洁污水中携带的水泥颗粒是污染的主要来源，水泥颗粒发生水化反应后溶液中主要离子有Ca²⁺、Na⁺、K⁺、OH^-、SO₄ ^2-，液相中还有极少量的A1₂O₃,SiO₂，同时，如果掺入外加剂，还会带入Ca²⁺、K⁺等，因此可以认为本发明的分离池沉淀澄清后的污水原样主要是含有Ca²⁺、Na⁺、K⁺、OH^-和SO₄ ^2-的溶液，对比检测这些离子在污水原样和再生水中的浓度，即可说明本发明对水泥污水的净化效果。本实验中一级过滤池填充物为500mm厚的轻质陶砂，二级过滤池填充物为500mm厚的普通天然细砂。

不同设计配合比的砂浆和混凝土污水经沉淀硬化产生砌块的抗压强度测试结果见表1：

表1 不同设计配合比的砂浆和混凝土污水经沉淀硬化产生砌块的抗压强度测试结果

。

由表1的结果可见，沉淀池砌块成型模具中沉淀硬化的水泥石，随原设计材料配合比的不同，其抗压强度也有区别，依据现行国家标准《普通混凝土小型砌块》GB/T 8239-2014对建筑砌块抗压强度的要求，某些砂浆再生砌块的抗压强度已达到MU15级，可作为承重结构的砌块，某些配合比的混凝土再生砌块的抗压强度最高也达到MU5.0级，用作非承重结构的砌块是可行的。

考虑到过滤池填充物可能对相关离子浓度带来影响，同时做了对比试验，也就是分别对A—自来水、B—自来水经过一级、二级过滤池过滤后的水溶液、 C—分离池的澄清液、D—分离池澄清液经过一级、二级过滤池过滤后的水溶液进行取样分析，水质检测结果如表2所示：

表2 水质检测结果

。

由表2的检测结果表明，自来水经过一级、二级过滤池过滤后，离子浓度虽有变化，但变化不大，仍满足国家饮用水标准GB 5749-2006对相关指标的要求，说明将天然砂和轻砂等易得的材料可以作为一级过滤池、二级过滤池中的填充材料使用，可以明显过滤掉分离池的澄清液中的固体颗粒。

分离池的澄清液各项指标高于规范要求，尤其是呈现极强的碱性，若直接使用会带来安全隐患，但经一级过滤池、二级过滤池两级过滤后其相关指标已基本达到国家饮用水标准，可以用作绿化用水或清洁用水，可以将水资源有效利用。

Claims (10)

1.一种水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于，包括水泥污水处理装置和污水循环利用装置；所述水泥污水处理装置包括混凝土水池，混凝土水池的底部呈台阶状，且第一台阶面所处的高度高于第二台阶面；第一台阶面上方依次设置有沉淀池、分离池、一级过滤池和二级过滤池，第二台阶面上方设置有集水池；沉淀池和分离池通过防水隔板隔开，分离池和一级过滤池通过第一透水隔板隔开，一级过滤池和二级过滤池通过第二透水隔板隔开，二级过滤池和集水池通过第三透水隔板隔开；所述污水循环利用装置包括自下而上顺次连接的网篮、抽水管、水泵和水塔，网篮位于集水池底部，水塔位于集水池上方；所述沉淀池内设置有用橡胶材料制成的砌块成型模具，所述砌块成型模具是一种内部设置有多个隔室的箱型容器，箱型容器内壁与隔室之间、以及隔室与隔室之间设置有相互连通用以方便取出砌块成型模具内已硬化水泥石的气囊腔，隔室靠近防水隔板的一侧开有多个排水孔。

2.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于，所述第一台阶面为一倾斜面，倾斜面高度较低的一侧与第二台阶面邻接。

3.如权利要求2所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于，所述倾斜面的坡度为3-5%。

4.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于，所述沉淀池、分离池、一级过滤池和集水池上方均设置有盖板。

5.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于，所述沉淀池、分离池、一级过滤池和二级过滤池的内侧壁及第一台阶面上方均设置有橡胶内衬。

6.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于：砌块成型模具上设置有把手。

7.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于：防水隔板上方连接有起吊滑轮。

8.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于：所述水塔底部连接供水管；水塔上部安装有液位限制器；所述水塔为中间圆筒、上下圆锥筒的结构形式，底部设置有检查口。

9.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于：所述混凝土水池前壁内侧分别设置有第一卡槽、第三卡槽、第五卡槽、第七卡槽，所述混凝土水池后壁内侧分别设置有第二卡槽、第四卡槽、第六卡槽、第八卡槽；防水隔板的两端分别卡在第一卡槽和第二卡槽内，第一透水隔板的两端分别卡在第三卡槽和第四卡槽内，第二透水隔板的两端分别卡在第五卡槽和第六卡槽内，第三透水隔板的两端分别卡在第七卡槽和第八卡槽内。

10.如权利要求1所述的水泥污水处理与循环利用系统，其特征在于：所述一级过滤池和二级过滤池内填充对水泥污水具有吸附和净化作用的材料；所述二级过滤池顶部设置有水草种植区。