CN106365351B - 一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法 - Google Patents

一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法，由化学中和净化装置，串联弯管，型钢支撑架，纳米过滤仓，出水管，控制系统组成；所述纳米过滤仓位于型钢支撑架表面，纳米过滤仓垂直均匀排列；所述型钢支撑架一侧设有控制系统，所述化学中和净化装置位于型钢支撑架一侧，化学中和净化装置与纳米过滤仓之间通过串联弯管连通，所述串联弯管表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统导线控制连接；所述纳米过滤仓一侧设有出水管，所述出水管表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统导线控制连接。本发明所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法结构新颖合理，净化效率高效，适用范围广泛。

Description

一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净 化方法
技术领域
本发明属于污水净化处理类领域，具体涉及一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法。
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，特别是水污染的范围与程度不断扩大，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，本发明提供一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备，包括：化学中和净化装置1，串联弯管2，型钢支撑架3，纳米过滤仓4，出水管5，控制系统6；所述纳米过滤仓4位于型钢支撑架3表面，纳米过滤仓4数量为4～6组，纳米过滤仓4垂直均匀排列；所述型钢支撑架3一侧设有控制系统6，所述化学中和净化装置1位于型钢支撑架3一侧，化学中和净化装置1与纳米过滤仓4之间通过串联弯管2连通，所述串联弯管2表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述纳米过滤仓4一侧设有出水管5，所述出水管5表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接。
进一步的，所述化学中和净化装置1包括：支撑柱1-1，化学中和罐1-2，进水管1-3，排渣管1-4，布水器1-5，净水膜1-6，进气管1-7，曝气环1-8，中和能力感应器1-9，化学药品添加管1-10，搅拌旋转装置1-11；所述化学中和罐1-2呈中空圆柱状结构，化学中和罐1-2底部设有支撑柱1-1，所述支撑柱1-1与化学中和罐1-2底部外表面焊接固定；所述进水管1-3位于化学中和罐1-2底部外侧，进水管1-3表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述化学中和罐1-2底部设有排渣管1-4，排渣管1-4表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述布水器1-5位于化学中和罐1-2内部最底端，布水器1-5与进水管1-3连通，布水器1-5外形呈花瓣状，布水器1-5喷水口垂直向上；所述净水膜1-6位于布水器1-5上方，净水膜1-6外径与化学中和罐1-2内壁无缝固定，净水膜1-6表面设有大量吸附纤维孔，数量不低于100万个；所述进气管1-7位于化学中和罐1-2外壁侧面，进气管1-7表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述曝气环1-8位于净水膜1-6上方，曝气环1-8与进气管1-7互相连通，曝气环1-8与进气管1-7位于同一水平面，曝气环1-8底部环面设有微型曝气头，数量不少于10组，微型曝气头开口竖直向下；所述中和能力感应器1-9位于化学中和罐1-2内壁表面，中和能力感应器1-9与控制系统6导线控制连接；所述化学药品添加管1-10位于化学中和罐1-2上方表面，化学中和罐1-2表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述搅拌旋转装置1-11位于曝气环1-8上方，搅拌旋转装置1-11与曝气环1-8间距在10cm～20cm之间。
进一步的，所述搅拌旋转装置1-11包括：动力供应电机1-11-1，转动主轴1-11-2，顶部安装板1-11-3，底部安装板1-11-4，搅拌旋转齿1-11-5；所述动力供应电机1-11-1与控制系统6导线控制连接，动力供应电机1-11-1输出端固定有转动主轴1-11-2，所述转动主轴1-11-2两端分别固定有顶部安装板1-11-3及底部安装板1-11-4，所述顶部安装板1-11-3结构呈齿形飞轮状，所述底部安装板1-11-4与顶部安装板1-11-3外形大小均相同；所述搅拌旋转齿1-11-5一端通过螺钉固定在顶部安装板1-11-3表面，搅拌旋转齿1-11-5另一端通过螺钉固定在底部安装板1-11-4表面，搅拌旋转齿1-11-5结构呈空间曲面状，搅拌旋转齿1-11-5数量不少于4组，搅拌旋转齿1-11-5沿转动主轴1-11-2中心轴线均匀圆周排列。
进一步的，所述搅拌旋转齿1-11-5由高分子材料压模成型，搅拌旋转齿1-11-5的组成成分和制造过程如下：
一、搅拌旋转齿1-11-5组成成分：
按重量份数计，(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯74～144份，3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠94～144份，3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯144～344份，3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯94～204份，L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇84～144份，N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺144～344份，浓度为44ppm～104ppm的苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯84～144份，丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵74～144份，二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵74～184份，交联剂94～144份，N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵44～144份，1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯104～184份，5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯44～94份，N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺44～174份；
所述交联剂为右旋反式-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-3-苯氧基苄基酯、3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺、2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)-(5-苄基-3-呋喃)甲基环丙甲酸酯中的任意一种；
二、搅拌旋转齿1-11-5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0.44μS/cm～0.84μS/cm的超纯水444～1414份，启动反应釜内搅拌器，转速为104rpm～244rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至74℃～94℃；依次加(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯、3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.4～8.4，将搅拌器转速调至144rpm～244rpm，温度为104℃～174℃，酯化反应24～34小时；
第2步：取3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯、L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇进行粉碎，粉末粒径为124～244目；加N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为44mm～74mm，采用剂量为4.4kGy～9.4kGy、能量为4.4MeV～20MeV的α射线辐照44～144分钟，以及同等剂量的β射线辐照84～174分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯中，加入反应釜，搅拌器转速为94rpm～194rpm，温度为104℃～144℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.94MPa～-0.44MPa，保持此状态反应24～44小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.44MPa～0.84MPa，保温静置24～44小时；搅拌器转速提升至124rpm～244rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵、二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵完全溶解后，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4.4～8.4，保温静置24～44小时；
第4步：在搅拌器转速为144rpm～274rpm时，依次加入N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵、1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯、5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯、N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺，提升反应釜压力，使其达到0.94MPa～1.74MPa，温度为144℃～284℃，聚合反应24～34小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至34℃～44℃，出料，入压模机即可制得搅拌旋转齿1-11-5。
本发明还公开了一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备的净化方法，该方法包括以下几个步骤：
第1步：控制系统6开启进水管1-3表面的电磁阀将待处理污水从底部输入布水器1-5中，布水器1-5将污水均匀分配至化学中和罐1-2内，污水从底至上率先流过净水膜1-6，净水膜1-6将部分污染物隔离在化学中和罐1-2底部，并通过排渣管1-4排出；
第2步：经净水膜1-6过滤后的污水继续上升，此时控制系统6开启进气管1-7表面的电磁阀将外接气体输入曝气环1-8中，曝气环1-8将气体通过微型曝气头向下喷入污水中，气体将污水中的微生物氧化并分解，进一步净化污水；
第3步：控制系统6开启化学药品添加管1-10表面的电磁阀对污水进行加药处理，药品与污水中的污染物进行化学中和反应，将污染物分解成无害物质；与此同时，控制系统6开启动力供应电机1-11-1，动力供应电机1-11-1通过转动主轴1-11-2带动搅拌旋转齿1-11-5进行高速旋转运动，从而加快中和反应速度；在反应过程中，中和能力感应器1-9实时监测化学中和反应速度，当速度无法达到预设目标时，中和能力感应器1-9将信号传送至控制系统6，控制系统6控制化学药品添加管1-10表面的电磁阀加大药品的投放量，或加大动力供应电机1-11-1两端的电压，从而提高搅拌旋转齿1-11-5的转速；
第4步：经化学中和净化装置1处理后的污水继续通过串联弯管2流入纳米过滤仓4中，纳米过滤仓4对污水进行更高精度的净化，净化后的清水最后通过出水管5排出纳米过滤仓4。
本发明专利公开的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法，其优点在于：
(1)该装置采用纳米过滤技术，净化效果更好；
(2)该装置结构设计合理紧凑，集成度高；
(3)该装置搅拌旋转齿采用高分子材料制备，搅拌均匀度提升率提升显著。
本发明所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法结构新颖合理，净化效率高效，适用范围广泛。
附图说明
图1是本发明中所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备示意图。
图2是本发明中所述的化学中和净化装置内部结构示意图。
图3是本发明中所述的搅拌旋转装置结构示意图。
图4是本发明所述的搅拌旋转齿材料与搅拌均匀度提升率关系图。
以上图1～图3中，化学中和净化装置1，支撑柱1-1，化学中和罐1-2，进水管1-3，排渣管1-4，布水器1-5，净水膜1-6，进气管1-7，曝气环1-8，中和能力感应器1-9，化学药品添加管1-10，搅拌旋转装置1-11，动力供应电机1-11-1，转动主轴1-11-2，顶部安装板1-11-3，底部安装板1-11-4，搅拌旋转齿1-11-5，串联弯管2，型钢支撑架3，纳米过滤仓4，出水管5，控制系统6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备的示意图。图中看出，包括：化学中和净化装置1，串联弯管2，型钢支撑架3，纳米过滤仓4，出水管5，控制系统6；所述纳米过滤仓4位于型钢支撑架3表面，纳米过滤仓4数量为4～6组，纳米过滤仓4垂直均匀排列；所述型钢支撑架3一侧设有控制系统6，所述化学中和净化装置1位于型钢支撑架3一侧，化学中和净化装置1与纳米过滤仓4之间通过串联弯管2连通，所述串联弯管2表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述纳米过滤仓4一侧设有出水管5，所述出水管5表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接。
如图2所示，是本发明中所述的化学中和净化装置内部结构示意图。从图2或图1中看出，所述化学中和净化装置1包括：支撑柱1-1，化学中和罐1-2，进水管1-3，排渣管1-4，布水器1-5，净水膜1-6，进气管1-7，曝气环1-8，中和能力感应器1-9，化学药品添加管1-10，搅拌旋转装置1-11；所述化学中和罐1-2呈中空圆柱状结构，化学中和罐1-2底部设有支撑柱1-1，所述支撑柱1-1与化学中和罐1-2底部外表面焊接固定；所述进水管1-3位于化学中和罐1-2底部外侧，进水管1-3表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述化学中和罐1-2底部设有排渣管1-4，排渣管1-4表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述布水器1-5位于化学中和罐1-2内部最底端，布水器1-5与进水管1-3连通，布水器1-5外形呈花瓣状，布水器1-5喷水口垂直向上；所述净水膜1-6位于布水器1-5上方，净水膜1-6外径与化学中和罐1-2内壁无缝固定，净水膜1-6表面设有大量吸附纤维孔，数量不低于100万个；所述进气管1-7位于化学中和罐1-2外壁侧面，进气管1-7表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述曝气环1-8位于净水膜1-6上方，曝气环1-8与进气管1-7互相连通，曝气环1-8与进气管1-7位于同一水平面，曝气环1-8底部环面设有微型曝气头，数量不少于10组，微型曝气头开口竖直向下；所述中和能力感应器1-9位于化学中和罐1-2内壁表面，中和能力感应器1-9与控制系统6导线控制连接；所述化学药品添加管1-10位于化学中和罐1-2上方表面，化学中和罐1-2表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统6导线控制连接；所述搅拌旋转装置1-11位于曝气环1-8上方，搅拌旋转装置1-11与曝气环1-8间距在10cm～20cm之间。
如图3所示，是本发明中所述的搅拌旋转装置结构示意图。从图3或图2中看出，所述搅拌旋转装置1-11包括：动力供应电机1-11-1，转动主轴1-11-2，顶部安装板1-11-3，底部安装板1-11-4，搅拌旋转齿1-11-5；所述动力供应电机1-11-1与控制系统6导线控制连接，动力供应电机1-11-1输出端固定有转动主轴1-11-2，所述转动主轴1-11-2两端分别固定有顶部安装板1-11-3及底部安装板1-11-4，所述顶部安装板1-11-3结构呈齿形飞轮状，所述底部安装板1-11-4与顶部安装板1-11-3外形大小均相同；所述搅拌旋转齿1-11-5一端通过螺钉固定在顶部安装板1-11-3表面，搅拌旋转齿1-11-5另一端通过螺钉固定在底部安装板1-11-4表面，搅拌旋转齿1-11-5结构呈空间曲面状，搅拌旋转齿1-11-5数量不少于4组，搅拌旋转齿1-11-5沿转动主轴1-11-2中心轴线均匀圆周排列。
本发明所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备的工作过程是：
第1步：控制系统6开启进水管1-3表面的电磁阀将待处理污水从底部输入布水器1-5中，布水器1-5将污水均匀分配至化学中和罐1-2内，污水从底至上率先流过净水膜1-6，净水膜1-6将部分污染物隔离在化学中和罐1-2底部，并通过排渣管1-4排出；
第2步：经净水膜1-6过滤后的污水继续上升，此时控制系统6开启进气管1-7表面的电磁阀将外接气体输入曝气环1-8中，曝气环1-8将气体通过微型曝气头向下喷入污水中，气体将污水中的微生物氧化并分解，进一步净化污水；
第3步：控制系统6开启化学药品添加管1-10表面的电磁阀对污水进行加药处理，药品与污水中的污染物进行化学中和反应，将污染物分解成无害物质；与此同时，控制系统6开启动力供应电机1-11-1，动力供应电机1-11-1通过转动主轴1-11-2带动搅拌旋转齿1-11-5进行高速旋转运动，从而加快中和反应速度；在反应过程中，中和能力感应器1-9实时监测化学中和反应速度，当速度无法达到预设目标时，中和能力感应器1-9将信号传送至控制系统6，控制系统6控制化学药品添加管1-10表面的电磁阀加大药品的投放量，或加大动力供应电机1-11-1两端的电压，从而提高搅拌旋转齿1-11-5的转速；
第4步：经化学中和净化装置1处理后的污水继续通过串联弯管2流入纳米过滤仓4中，纳米过滤仓4对污水进行更高精度的净化，净化后的清水最后通过出水管5排出纳米过滤仓4。
本发明所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备及其净化方法结构新颖合理，净化效率高效，适用范围广泛。
以下是本发明所述搅拌旋转齿1-11-5的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制造本发明所述搅拌旋转齿1-11-5，并按重量分数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.44μS/cm的超纯水444份，启动反应釜内搅拌器，转速为104rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至74℃；依次加(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯74份、3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠94份、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯144份，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.4，将搅拌器转速调至144rpm，温度为104℃，酯化反应24小时；
第2步：取3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯94份、L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇84份进行粉碎，粉末粒径为124目；加N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺144份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为44mm，采用剂量为4.4kGy、能量为4.4MeV的α射线辐照44分钟，以及同等剂量的β射线辐照84分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为44ppm的苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯84份中，加入反应釜，搅拌器转速为94rpm，温度为104℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.94MPa，保持此状态反应24小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.44MPa，保温静置24小时；搅拌器转速提升至124rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵74份、二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵74份完全溶解后，加入交联剂94份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.4，保温静置24小时；
第4步：在搅拌器转速为144rpm时，依次加入N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵44份、1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯104份、5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯44份、N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺44份，提升反应釜压力，使其达到0.94MPa，温度为144℃，聚合反应24小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至34℃，出料，入压模机即可制得搅拌旋转齿1-11-5；
所述交联剂为右旋反式-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-3-苯氧基苄基酯。
实施例2
按照以下步骤制造本发明所述搅拌旋转齿1-11-5，并按重量分数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.84μS/cm的超纯水1414份，启动反应釜内搅拌器，转速为244rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至94℃；依次加(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯144份、3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠144份、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯344份，搅拌至完全溶解，调节pH值为8.4，将搅拌器转速调至244rpm，温度为174℃，酯化反应34小时；
第2步：取3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯204份、L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇144份进行粉碎，粉末粒径为244目；加N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺344份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为74mm，采用剂量为9.4kGy、能量为20MeV的α射线辐照144分钟，以及同等剂量的β射线辐照174分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为104ppm的苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯144份中，加入反应釜，搅拌器转速为194rpm，温度为144℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.44MPa，保持此状态反应44小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.84MPa，保温静置44小时；搅拌器转速提升至244rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵144份、二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵184份完全溶解后，加入交联剂144份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为8.4，保温静置44小时；
第4步：在搅拌器转速为274rpm时，依次加入N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵144份、1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯184份、5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯94份、N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺174份，提升反应釜压力，使其达到1.74MPa，温度为284℃，聚合反应34小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至44℃，出料，入压模机即可制得搅拌旋转齿1-11-5；
所述交联剂为2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)-(5-苄基-3-呋喃)甲基环丙甲酸酯。
实施例3
按照以下步骤制造本发明所述搅拌旋转齿1-11-5，并按重量分数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.54μS/cm的超纯水914份，启动反应釜内搅拌器，转速为154rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至84℃；依次加(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯104份、3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠134份、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯234份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.4，将搅拌器转速调至184rpm，温度为134℃，酯化反应32小时；
第2步：取3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯154份、L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇104份进行粉碎，粉末粒径为154目；加N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺204份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为64mm，采用剂量为6.4kGy、能量为12.3MeV的α射线辐照100分钟，以及同等剂量的β射线辐照135分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为78ppm的苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯124份中，加入反应釜，搅拌器转速为134rpm，温度为124℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.64MPa，保持此状态反应34小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.64MPa，保温静置34小时；搅拌器转速提升至184rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵124份、二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵134份完全溶解后，加入交联剂104份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为6.4，保温静置34小时；
第4步：在搅拌器转速为174rpm时，依次加入N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵134份、1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯124份、5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯74份、N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺134份，提升反应釜压力，使其达到1.24MPa，温度为194℃，聚合反应30小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃，出料，入压模机即可制得搅拌旋转齿1-11-5；
所述交联剂为3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺。
对照例
对照例为市售某品牌的搅拌旋转齿用于搅拌过程的使用情况。
实施例4
将实施例1～3制备获得的搅拌旋转齿1-11-5和对照例所述的搅拌旋转齿用于搅拌过程的使用情况进行对比，并以单位体积重量净值、耐用时间、耐摩擦度提升率、抗变形度提升率为技术指标进行统计，结果如表1所示：
表1为实施例1～3和对照例所述的搅拌旋转齿用于搅拌过程中的各项参数的对比结果，从表1可见，本发明所述的搅拌旋转齿1-11-5，其单位体积硬度值、耐用时间、耐摩擦度提升率、抗变形度提升率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图4所示，是本发明所述的搅拌旋转齿1-11-5材料与搅拌均匀度提升率关系图。图中看出，实施例1～3所用高分子搅拌旋转齿1-11-5，在搅拌均匀度提升率方面优于现有产品。

Claims (3)

1.一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备，包括：化学中和净化装置（1），串联弯管（2），型钢支撑架（3），纳米过滤仓（4），出水管（5），控制系统（6）；其特征在于，所述纳米过滤仓（4）位于型钢支撑架（3）表面，纳米过滤仓（4）数量为4～6组，纳米过滤仓（4）垂直均匀排列；所述型钢支撑架（3）一侧设有控制系统（6），所述化学中和净化装置（1）位于型钢支撑架（3）一侧，化学中和净化装置（1）与纳米过滤仓（4）之间通过串联弯管（2）连通，所述串联弯管（2）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；所述纳米过滤仓（4）一侧设有出水管（5），所述出水管（5）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；
所述化学中和净化装置（1）包括：支撑柱（1-1），化学中和罐（1-2），进水管（1-3），排渣管（1-4），布水器（1-5），净水膜（1-6），进气管（1-7），曝气环（1-8），中和能力感应器（1-9），化学药品添加管（1-10），搅拌旋转装置（1-11）；所述化学中和罐（1-2）呈中空圆柱状结构，化学中和罐（1-2）底部设有支撑柱（1-1），所述支撑柱（1-1）与化学中和罐（1-2）底部外表面焊接固定；所述进水管（1-3）位于化学中和罐（1-2）底部外侧，进水管（1-3）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；所述化学中和罐（1-2）底部设有排渣管（1-4），排渣管（1-4）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；所述布水器（1-5）位于化学中和罐（1-2）内部最底端，布水器（1-5）与进水管（1-3）连通，布水器（1-5）外形呈花瓣状，布水器（1-5）喷水口垂直向上；所述净水膜（1-6）位于布水器（1-5）上方，净水膜（1-6）外径与化学中和罐（1-2）内壁无缝固定，净水膜（1-6）表面设有大量吸附纤维孔，数量不低于100万个；所述进气管（1-7）位于化学中和罐（1-2）外壁侧面，进气管（1-7）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；所述曝气环（1-8）位于净水膜（1-6）上方，曝气环（1-8）与进气管（1-7）互相连通，曝气环（1-8）与进气管（1-7）位于同一水平面，曝气环（1-8）底部环面设有微型曝气头，数量不少于10组，微型曝气头开口竖直向下；所述中和能力感应器（1-9）位于化学中和罐（1-2）内壁表面，中和能力感应器（1-9）与控制系统（6）导线控制连接；所述化学药品添加管（1-10）位于化学中和罐（1-2）上方表面，化学中和罐（1-2）表面设有电磁阀，所述电磁阀与控制系统（6）导线控制连接；所述搅拌旋转装置（1-11）位于曝气环（1-8）上方，搅拌旋转装置（1-11）与曝气环（1-8）间距在10 cm～20 cm之间。
2.根据权利要求1所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备，其特征在于，所述搅拌旋转装置（1-11）包括：动力供应电机（1-11-1），转动主轴（1-11-2），顶部安装板（1-11-3），底部安装板（1-11-4），搅拌旋转齿（1-11-5）；所述动力供应电机（1-11-1）与控制系统（6）导线控制连接，动力供应电机（1-11-1）输出端固定有转动主轴（1-11-2），所述转动主轴（1-11-2）两端分别固定有顶部安装板（1-11-3）及底部安装板（1-11-4），所述顶部安装板（1-11-3）结构呈齿形飞轮状，所述底部安装板（1-11-4）与顶部安装板（1-11-3）外形大小均相同；所述搅拌旋转齿（1-11-5）一端通过螺钉固定在顶部安装板（1-11-3）表面，搅拌旋转齿（1-11-5）另一端通过螺钉固定在底部安装板（1-11-4）表面，搅拌旋转齿（1-11-5）结构呈空间曲面状，搅拌旋转齿（1-11-5）数量不少于4组，搅拌旋转齿（1-11-5）沿转动主轴（1-11-2）中心轴线均匀圆周排列。
3.根据权利要求2所述的一种基于化学中和法及纳米过滤技术的污水净化设备，其特征在于，所述搅拌旋转齿（1-11-5）由高分子材料压模成型，搅拌旋转齿（1-11-5）的组成成分和制造过程如下：
一、搅拌旋转齿（1-11-5）组成成分：
按重量份数计，(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯74～144份，3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠94～144份，3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯144～344份，3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯94～204份，L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇84～144份，N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺144～344份，浓度为44 ppm～104 ppm的苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯84～144份，丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵74～144份，二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵74～184份，交联剂94～144份，N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵44～144份，1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯104～184份，5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯44～94份，N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺44～174份；
所述交联剂为右旋反式-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-3-苯氧基苄基酯、3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺、2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)-(5-苄基-3-呋喃)甲基环丙甲酸酯中的任意一种；
二、搅拌旋转齿（1-11-5）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0.44μS/cm～0.84μS/cm的超纯水444～1414份，启动反应釜内搅拌器，转速为104 rpm～244 rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至74℃～94℃；依次加(E)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氰基丙烯酸乙酯、3,5-二[(2,4-二氨基苯基)偶氮]-4-甲基苯磺酸钠、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)羊毛甾醇-2-丙烯酸酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.4～8.4，将搅拌器转速调至144 rpm～244 rpm，温度为104℃～174℃，酯化反应24～34小时；
第2步：取3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯甲酸-2,4-双(1,1-二甲基丙基)苯酯、L(-)-1-(4-甲硫基苯基)-2-氨基-1,3-丙二醇进行粉碎，粉末粒径为124～244目；加N,N'-二[1,1-二甲基-2-(乙烯基二甲氧基)硅氧乙基]对苯二甲酰胺混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为44 mm～74 mm，采用剂量为4.4kGy～9.4kGy、能量为4.4 MeV～20 MeV的α射线辐照44～144分钟，以及同等剂量的β射线辐照84～174分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于苯乙酰氨基氯甲基头孢烷烯酸对甲氧基苄酯中，加入反应釜，搅拌器转速为94rpm～194rpm，温度为104℃～144℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.44MPa～-0.94MPa，保持此状态反应24～44小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.44MPa～0.84MPa，保温静置24～44小时；搅拌器转速提升至124rpm～244rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵、二十二烷基甲基-1-十四烷基氯化铵完全溶解后，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4.4～8.4，保温静置24～44小时；
第4步：在搅拌器转速为144 rpm～274 rpm时，依次加入N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵、1-异硫氰基-4-(4-硝基苯氧基)苯、5-氨基-2,4,6-三碘间苯二甲酰氯、N-丙基-N-(甲酰氯)-2-(2,4,6-三氯苯氧基)乙胺，提升反应釜压力，使其达到0.94MPa～1.74MPa，温度为144℃～284℃，聚合反应24～34小时；反应完成后将反应釜内压力降至0 MPa，降温至34℃～44℃，出料，入压模机即可制得搅拌旋转齿（1-11-5）；
该设备的工作方法包括以下几个步骤：
第1步：控制系统（6）开启进水管（1-3）表面的电磁阀将待处理污水从底部输入布水器（1-5）中，布水器（1-5）将污水均匀分配至化学中和罐（1-2）内，污水从底至上率先流过净水膜（1-6），净水膜（1-6）将部分污染物隔离在化学中和罐（1-2）底部，并通过排渣管（1-4）排出；
第2步：经净水膜（1-6）过滤后的污水继续上升，此时控制系统（6）开启进气管（1-7）表面的电磁阀将外接气体输入曝气环（1-8）中，曝气环（1-8）将气体通过微型曝气头向下喷入污水中，气体将污水中的微生物氧化并分解，进一步净化污水；
第3步：控制系统（6）开启化学药品添加管（1-10）表面的电磁阀对污水进行加药处理，药品与污水中的污染物进行化学中和反应，将污染物分解成无害物质；与此同时，控制系统（6）开启动力供应电机（1-11-1），动力供应电机（1-11-1）通过转动主轴（1-11-2）带动搅拌旋转齿（1-11-5）进行高速旋转运动，从而加快中和反应速度；在反应过程中，中和能力感应器（1-9）实时监测化学中和反应速度，当速度无法达到预设目标时，中和能力感应器（1-9）将信号传送至控制系统（6），控制系统（6）控制化学药品添加管（1-10）表面的电磁阀加大药品的投放量，或加大动力供应电机（1-11-1）两端的电压，从而提高搅拌旋转齿（1-11-5）的转速；
第4步：经化学中和净化装置（1）处理后的污水继续通过串联弯管（2）流入纳米过滤仓（4）中，纳米过滤仓（4）对污水进行更高精度的净化，净化后的清水最后通过出水管（5）排出纳米过滤仓（4）。
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