CN108862831A - 一种具备水质监测功能的纳米水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，包括沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置、控制装置和排水池，沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置和排水池依次通过输水管串联连通，水质监测装置通过回水管与絮凝池箱相连通，水质监测装置通过导线与控制装置电性连接，水质监测装置采集处理后的污水数据并将污水数据传送到控制装置，控制装置对采集到的污水数据对比后并向水质监测装置发送污水排放或污水回流的指令。本发明利用纳米处理装置代替传统的二级沉淀处理工艺，并通过水质监测装置对污水进行严格监测来实现使最终排放的水流净化效果好并且处理彻底，完全符合国家规定排放标准的目的。

Description

一种具备水质监测功能的纳米水处理系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种具备水质监测功能的纳米水处理系统。

背景技术

我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。发展煤化工离不开合成气的制备，煤气化就是制备合成气的必要手段。近年来，我国掀起了一股煤制甲醇热、煤制油热、煤制天然气热、煤制烯烃热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，以期借煤炭资源的优势，发展煤化工、煤制油、煤制烯烃。这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤炭气化工艺技术方案的选择问题。航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；关键设备已经全部国产化，投资少，生产成本低。粉煤气化工艺对煤种的适应性广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可作为气化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤种也能使用。

煤化工产业产生污水是不可避免的，必须经过水处理达到国家规定标准才能排放到外部环境中，水处理是指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、化学措施。饮用水的最低标准由环保部门制定。工业用水有自己的要求。水的温度、颜色、透明度、气味、味道等物理特性是判断水质好坏的基本标准。水的化学特性，如其酸碱度、所溶解的固体物浓度和氧气含量等，也是判断水质的重要标准。如有些草原自然水中全溶固体物浓度高达1000毫克/升，而加拿大规定饮用水中全溶固体物浓度不得超过500毫克/升，许多工业用水还要求浓度不得高于200毫克/升。这种水，即便其物理性质符合要求，也不能随便使用。另外，来自自然界、核事故和核电站等的放射性元素含量，也是必须进行监测的重要特性，现有的水处理均使用设置沉淀池，采用传统的二级沉淀处理工艺，使经处理后的“清液”通过自溢排放至下水道，但由于污水中含有大量非常细小的悬浮颗粒，虽经24小 时～48小时沉降分离而排水的悬浮物含量一般仍在3000-4000mg/L，有时甚至更高，并且具有浊度大、色度深等特点，极大的超出了国家规定的排放标准。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中水处理效果差的问题，而提出的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，包括沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置、控制装置和排水池，所述沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置和排水池依次通过输水管串联连通，所述水质监测装置通过回水管与絮凝池箱相连通，所述水质监测装置通过导线与控制装置电性连接，所述水质监测装置采集处理后的污水数据并将污水数据传送到控制装置，所述控制装置对采集到的污水数据对比后并向水质监测装置发送污水排放或污水回流的指令。

优选的，所述纳米处理装置设置有微电解处理装置。

优选的，所述纳米处理装置加入MBBR工艺。

优选的，所述纳米处理装置加入MBR工艺。

优选的，所述絮凝池的内部设有絮凝剂和搅拌器。

优选的，所述水质监测装置包括第一单向阀、第二单向阀、硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪。

优选的，所述控制装置包括控制盒、控制器、数据对比器、显示屏和控制按钮，所述控制器、数据对比器、显示屏和控制按钮均固定在控制盒上。

与现有技术相比，本发明提供了一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，具备以下有益效果：

1、该具备水质监测功能的纳米水处理系统，通过沉淀池的设置，污水首先被排入沉淀池中，利用水的自然沉淀或混凝沉淀的作用来除去水中较大的悬浮物，沉淀池设置为水平沉淀池，水的流速设计为不大于0.005m/s，停留时间为2h，为了提高沉淀效果，减少用地面积，采用蜂窝斜管异向流沉淀池，经过初步沉淀的污水通过输水管运输到絮凝池中，絮凝池选用机械搅拌式絮凝池，机械搅拌式絮凝池采用分格串联使用，以提高絮凝效果，絮凝过滤后的污水经过输水管进入到纳米处理装置中处理，由于纳米粒子具有的特殊效应：小尺寸效应（体积效应）、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应，造成了纳米材料在吸附能力、化学反应能力、光催化能力等方面表现出异常的特性，纳米材料的上述特性能够促进表面化学过程，在催化和污水处理中具有特定优势，因此使用纳米处理装置对污水进行处理，纳米处理装置可根据企业预算和实际使用情况，加入微电解、MBBR工艺和MBR工艺法对水质进行监测和处理，用以提高污水处理的效果，纳米处理装置处理过的污水经过输水管进入到水质检测装置中，水质监测装置内的硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪对处理过的污水进行数据采集，并将采集处理后的污水数据传送到控制装置，控制盒内的数据对比器与采集到的数据进行对比，并把对比结果显像在显示屏上，当监测到的结果不符合排放标准时，根据控制器内的程序或者手动按动控制按钮来闭合第一单向阀，打开第二单向阀，使污水沿着回水管重新进入到絮凝池内，进行二次处理，接着重复以上工作过程，直到污水处理达到设定的排放标准，控制器或人工按动控制按钮来闭合第二单向阀，打开第一单向阀，使处理过的污水进入排水池进行排放，使最终排放的水流净化效果好并且处理彻底，完全符合国家规定的排放标准。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明利用纳米处理装置代替传统的二级沉淀处理工艺，并通过水质监测装置对污水进行严格监测来实现使最终排放的水流净化效果好并且处理彻底，完全符合国家规定排放标准的目的。

附图说明

图1为本发明提出的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统的纳米处理装置的应用技术示意图；

图3为本发明提出的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统的水质监测装置结构框图；

图4为本发明提出的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统的控制装置结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-4，一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，包括沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置、控制装置和排水池，沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置和排水池依次通过输水管串联连通，水质监测装置通过回水管与絮凝池箱相连通，水质监测装置通过导线与控制装置电性连接，污水首先进入沉淀池中，沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物，净化水质的设备，利用水的自然沉淀或混凝沉淀的作用来除去水中较大的悬浮物，如煤屑等，沉淀池设置为水平沉淀池，沉淀效果决定于沉淀池中水的流速和水在池中的停留时间，水的流速不大于0.005m/s，停留时间为2h，为了提高沉淀效果，减少用地面积，采用蜂窝斜管异向流沉淀池,经过初步沉淀的污水通过输水管运输到絮凝池中，絮凝池是指完成絮凝过程的净水池，为创造合适的水力条件使具有絮凝性能的颗粒在相互接触中聚集，以形成较大的絮凝体，经过沉淀后的污水中的悬浮物质及肢体物质的粒径已经非常细小，为去除这些物质需要在污水中加入适当的絮凝剂，经过充分混和，使胶体稳定性被破坏并与絮凝剂水介后的聚合物相吸附，使颗粒具有絮凝性能，而且絮凝设施的形式较多，一般分为隔板絮凝池、折板絮凝池、机械搅拌式絮凝池、穿孔旋流絮凝池和网格絮凝池，为保证絮凝效果的最大化，选用机械搅拌式絮凝池，机械搅拌式絮凝池是利用电机或其他动力带动搅拌器进行搅动，使水流产生一定的速度梯度，使水中的颗粒相互碰撞，发生絮凝，这种形式的絮凝不消耗水流自身的能量，絮凝所需要的能量由外部提供，搅拌器可以旋转运动，也可以上下往复运动，常见的搅拌器有桨板式和叶轮式，一般选用桨板式，根据搅拌轴的安装位置，分为水平轴式和垂直轴式，前者通常用于大量污水处理，后者一般用于中小量污水处理，机械搅拌式絮凝池采用分格串联使用，以提高絮凝效果，絮凝过滤后的污水经过输水管进入到纳米处理装置中，纳米处理装置采用纳米光催化技术，纳米光催化材料大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料，利用其高效光催化剂，在反应中产生活性极强的自由基，与有机化合物作用，将反应物还原或氧化，从而使污染物得到降解，并最终生成H₂O，CO₂和毒性小的有机物和无机离子等，常见的纳米光催化材料有：TiO₂、ZnO、BiVO₄、Al₂O₃等，其中纳米TiO₂活性高、热稳定性好、成本低并且安全无毒，因此选用纳米TiO₂材料，基于纳米TiO₂巨大的比表面积、表面自由能和强力吸收紫外线、吸附污水中有机物的特性，在紫外光照射下，在反应中产生氧化能力极强的经基自由基，光催化氧化快速降解有机物，高效处理污水，并可避免二次污染，纳米处理装置可根据企业预算和实际使用情况，加入微电解、MBBR工艺和MBR工艺法对水质进行监测和处理，微电解是指低压直流状态下的电解，可以有效除去水中的钙、镁离子从而降低水的硬度，同时电解产生可灭菌消毒的活性氢氧自由基和活性氯，且电极表面的吸附作用也能杀死细菌，MBBR即载体流动床生物膜技术，其原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率，由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，微生物生长的环境为气、液、固三相，载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率，外部为好氧菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果，MBR为膜生物反应器，膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量，纳米处理装置处理过的污水经过输水管进入到水质检测装置中，水质监测装置包括第一单向阀、第二单向阀、硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪，水质监测装置内的硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪对处理过的污水进行数据采集，并将采集处理后的污水数据传送到控制装置，控制盒内的数据对比器与采集到的数据进行对比，并把对比结果显像在显示屏上，当监测到的结果不符合排放标准时，根据控制器内的程序或者手动按动控制按钮来闭合第一单向阀，打开第二单向阀，使污水沿着回水管重新进入到絮凝池内，进行二次处理，接着重复以上工作过程，直到污水处理达到设定的排放标准，控制器或人工按动控制按钮来闭合第二单向阀，打开第一单向阀，使处理过的污水进入排水池进行排放。

本实施例中，纳米处理装置采用纳滤膜技术，纳米过滤，是一种新型膜分离过程，介于反渗透与超滤之间，纳滤膜孔径在1nm以上，一般在1-2nm，对溶质的截留性能结余反渗透膜和超滤膜之间，反渗透膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但纳滤膜只对特定的溶质具有很高的脱除率，相对于反渗透膜，纳滤膜具有设备投资体，能耗低的优点，纳滤膜是一种聚酰胺系列复合膜,其网络结构较反渗透膜更疏松,因此具有离子选择性,部分无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透为低，在保证一定的膜通量的前提下，纳滤所需的操作压力比反渗透低得多，可节约动力，降低水处理的成本，并且纳滤膜能回收污水中的金属，去除污水中的色度。

本实施例中，纳米处理装置采用纳米吸附技术，纳米吸附技术主要使用碳纳米管，碳纳米管具有独特的纳米管状微观机构及其大比表面积、丰富空隙结构、独特导电性能等特性，碳纳米管的吸附机理主要是由于纳米粒子的表面羟基作用，纳米粒子表面存在的羟基能够和某些阳离子键合，从而对金属离子或有机物产生吸附作用，另外，纳米材料的大比表面积，制备的碳纳米管的比表面积一般为15-400m²/g，也是其具有超强吸附作用的重要原因，例如一种纳米净水剂，其吸附能力和絮凝能力使普通净水剂（三氯化铝）的10-20倍，能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀下来。

本发明中，污水首先被排入沉淀池中，利用水的自然沉淀或混凝沉淀的作用来除去水中较大的悬浮物，沉淀池设置为水平沉淀池，水的流速设计为不大于0.005m/s，停留时间为2h，为了提高沉淀效果，减少用地面积，采用蜂窝斜管异向流沉淀池，经过初步沉淀的污水通过输水管运输到絮凝池中，絮凝池选用机械搅拌式絮凝池，机械搅拌式絮凝池采用分格串联使用，以提高絮凝效果，絮凝过滤后的污水经过输水管进入到纳米处理装置中处理，由于纳米粒子具有的特殊效应：小尺寸效应（体积效应）、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应，造成了纳米材料在吸附能力、化学反应能力、光催化能力等方面表现出异常的特性，纳米材料的上述特性能够促进表面化学过程，在催化和污水处理中具有特定优势，因此使用纳米处理装置对污水进行处理，纳米处理装置可根据企业预算和实际使用情况，加入微电解、MBBR工艺和MBR工艺法对水质进行监测和处理，用以提高污水处理的效果，纳米处理装置处理过的污水经过输水管进入到水质检测装置中，水质监测装置内的硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪对处理过的污水进行数据采集，并将采集处理后的污水数据传送到控制装置，控制盒内的数据对比器与采集到的数据进行对比，并把对比结果显像在显示屏上，当监测到的结果不符合排放标准时，根据控制器内的程序或者手动按动控制按钮来闭合第一单向阀，打开第二单向阀，使污水沿着回水管重新进入到絮凝池内，进行二次处理，接着重复以上工作过程，直到污水处理达到设定的排放标准，控制器或人工按动控制按钮来闭合第二单向阀，打开第一单向阀，使处理过的污水进入排水池进行排放，使最终排放的水流净化效果好并且处理彻底，完全符合国家规定的排放标准。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，包括沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置、控制装置和排水池，其特征在于，所述沉淀池、絮凝池、纳米处理装置、水质监测装置和排水池依次通过输水管串联连通，所述水质监测装置通过回水管与絮凝池箱相连通，所述水质监测装置通过导线与控制装置电性连接，所述水质监测装置采集处理后的污水数据并将污水数据传送到控制装置，所述控制装置对采集到的污水数据对比后并向水质监测装置发送污水排放或污水回流的指令。

2.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述纳米处理装置设置有微电解处理装置。

3.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述纳米处理装置加入MBBR工艺。

4.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述纳米处理装置加入MBR工艺。

5.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述絮凝池的内部设有絮凝剂和搅拌器。

6.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述水质监测装置包括第一单向阀、第二单向阀、硫离子水质检测仪、氨氮水质检测仪和PH检测仪。

7.根据权利要求1所述的一种具备水质监测功能的纳米水处理系统，其特征在于，所述控制装置包括控制盒、控制器、数据对比器、显示屏和控制按钮，所述控制器、数据对比器、显示屏和控制按钮均固定在控制盒上。