CN112429905A - 一种废水净化模拟设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水净化模拟设备及方法，包括净化组合架，共五层，从上至下第五层为废水收集与排放净化容器，第一至四层设有若干组竖向净化单位，每组竖向净化单位由分设于第一至四层竖向排列的四个容器构成：物理净化容器、化学净化容器、生物净化容器、观察容器，且每层的容器横向连通，该设备采用竖向循环运动净化方式，废水由提升水泵提升后再通过重力下沉，经过物理、化学或生物容器再回到观察容器，本发明的设备可模拟水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、光照变化、生化滤材变化下的各类单项或组合项的净化模拟测试，可模拟自然环境与非自然环境下的净化过程中发生的吸附与降解行为，可一次性研究多种净化过程。

Description

一种废水净化模拟设备及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种可用于废水净化的模拟设备及方法。

背景技术

由于废水污染程度的不同，所对应的净化方式、滤材特性与用量等各环节的选择需要前置证实有效，反之会造成无效的结果，造成时间的浪费，造成资源的浪费，危害人体健康，危害生态自然运行。

针对难以正确选择平衡的净化方式，如何正确选择过滤材料，如何将废弃物环境友好处理等一系列环节的选择困扰与如何获取有效的实测过程数据依据，都是值得研究的。

为解决上述问题，本发明开发了一种废水净化的实体模拟设备和方法，实体模拟设备可模拟自然与非自然状态下净化，可获取过程信息，以正确选择所需要的净化条件。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种废水净化模拟设备及方法，采用该设备可以设计和模拟各类净化过程，快速确定净化条件。

本发明采用的技术方案为：

一种废水净化模拟设备，包括净化组合架；净化组合架共五层，从上至下第五层为废水收集与排放净化容器，第一至四层设有若干组竖向净化单位，每组竖向净化单位由分设于第一至四层竖向排列的四个容器构成：第一层为物理净化容器，第二层为化学净化容器，第三层为生物净化容器，第四层为观察容器，四个容器由竖向管道连接：包括提升管和排水管；提升管由设于观察容器中的水泵提供动力，分别经管阀接入化学净化容器、生物净化容器、物理净化容器，各层容器的底部均通过排水管及管阀接入下层容器中，各层容器内还均设有溢流管及管阀接入下层容器中；各组竖向净化单位中每层容器的提升管之间通过横向互通管及管阀连接，每层容器的排水管之间通过横向互通管及管阀连接；观察容器的排水进入废水收集与排放净化容器，净化不达标的废水经废水收集与排放净化容器净化处理排出。

上述技术方案中，废水收集与排放净化容器由隔板分隔为净化区和排放区，第四层中各观察容器的排水管均接入净化区内，净化区内由上至下设有送水雨淋管、滤材盒、滤网，净化区底部通过水道连通至排放区，排放区内设有水泵，在水道出口至水泵之间依次设有沉淀物拦截区、悬浮物拦截网；水泵通过送水管连接送水雨淋管。

进一步的，所述的净化区顶部设置有容器呼吸装置，容器呼吸装置内设置有净化棉用于将净化过程所产生的废气降解后排出。

进一步的，所述的排放区内在水道出口至水泵之间依次设置有第一隔板和悬浮物拦截网，第一隔板与排放区内壁构成沉淀物拦截区，悬浮物拦截网的高度高于所述的第一隔板。

进一步的，所述的排放区设有溢流管及排放管。

进一步的，在第四层观察容器的底部安装有均光观察灯，第一至三层的容器顶部均安装有观察灯，在净化组合架顶部外安装有RGB发光器模拟自然光照。

进一步的，在物理净化容器内设置有物理滤材盒、液体升温发生器；在化学净化容器、生物净化容器、观察容器内均设有液体融氧发生器；在观察容器内设有液体降温器。

进一步的，所述设备还包括控制柜，控制柜用于控制各组竖向净化单位内水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、以及光照变化，此外还可选择性进行单组竖向净化单位或多组竖向净化单位组合或不同层多容器组合实现净化模拟测试。

一种废水净化模拟方法，采用上述的设备实现，采用竖向循环运动净化方式，待处理废水由设置在观察容器内的水泵提升至第一层、第二层或第三层容器内，通过重力下沉，液体经过物理、化学、或生物净化容器回到观察容器，每组竖向净化单位中的容器每层均可横向连通该层中其他竖向净化单位中的容器，可并联共同作用，以满足变量净化需要；净化完成后的成果排入废水收集与排放净化容器内，经容器内设备净化处理后排放；利用所述设备可控制水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、气流变化、光照变化、生化滤材变化以设计模拟各类净化过程。

本发明的有益效果是：

本发明的模拟设备可模拟水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、光照变化，生化滤材变化下的各类单项或组合项的模拟测试；可模拟自然环境与非自然环境下的净化过程中发生的吸附与降解行为，可以快速的确定最佳净化条件；使用者可获得各类净化过程信息与成果信息，并可获得各类滤材吸附效果，各类生物降解效果，效率等信息，尤其适用于作为教具供学生观察实验。本发明设备具有环境友好、操作简便、过程信息广泛等优点，在资源匮乏、水环境和水资源危机的背景下极具研究推广价值。

附图说明

图1是本发明设备的一种具体实现方式；

图2是本发明设备中一种具体净化组合架的结构示意图；

图3是本发明设备中一种具体净化组合架的侧视结构示意图；

图4是本发明设备中一种具体净化组合架的后视结构示意图；

图5是本发明设备中一种具体废水收集与排放净化容器结构示意图。

图中：Ⅰ物理净化容器，Ⅱ化学净化容器，Ⅲ生物净化容器，Ⅳ观察容器，Ⅴ废水收集与排放净化容器，Ⅵ控制柜；

1支架，2容器底部均光观察灯，3金属承台，4金属限位条，5A2—F2容器顶部观察灯，6A3—F3 容器顶部观察灯，7RGB光照，8顶盖，9物理滤材盒，10A4--F4容器内液体升温发生器，11A3--F3容器内液体融氧发生器，12A2--F2容器内液体融氧发生器，13A1--F1容器内液体融氧发生器，14A1—F1容器内液体降温器；15排水管，16提升水泵，17提升管，18液体流量计，19管阀，20导向管阀，21溢流管；22横向互通管，23排放管，24玻璃容器， 25容器进水孔，26容器呼吸装置，27送水雨淋管，28滤材盒，29滤网，30水道，31沉淀物拦截区，32悬浮物拦截网，33水泵，34送水管，35排放管阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参照图1，为本发明的一个具体实施例，该例中废水净化模拟设备包括净化组合架和控制柜Ⅵ。如图2，净化组合架共五层，底部第五层为废水收集与排放净化容器Ⅴ，第一至四层设有A-F共六组竖向净化单位，每组竖向净化单位由分设于第一至四层竖向排列的四个容器构成：第一层为物理净化容器Ⅰ，第二层为化学净化容器Ⅱ，第三层为生物净化容器Ⅲ，第四层为观察容器Ⅳ；在物理净化容器内设置有物理滤材盒、液体升温发生器；在化学净化容器、生物净化容器、观察容器内均设有液体融氧发生器；在观察容器内设有液体降温器；各容器内根据需要设置相应的物理、化学、生物净化材料；此外，还可根据需要设置通入气体装置、等离子发生器等相关设备，在本实例中，单层横向排列1-6个玻璃容器，4层共24个容器，单容器容量1--20L,净化容量范围：20--480L。第五层的废水收集与排放净化容器的净化容量：1--350L。

如图3、4所示，每个竖向净化单位中Ⅰ-Ⅳ四个容器由竖向管道连接：包括提升管17和排水管15；提升管由设于观察容器中的提升水泵16提供动力，分别经管阀19接入化学净化容器、生物净化容器、物理净化容器，各层容器的底部均通过排水管15及管阀接入下层容器中，各层容器内还均设有溢流管21及管阀接入下层容器中；在第四层观察容器的底部安装有均光观察灯2，第一至三层的容器顶部均安装有观察灯，在净化组合架顶部外安装有RGB发光器模拟自然光照。即整个设备采用竖向循环运动净化方式，待处理废水由设置在观察容器内的提升水泵提升至第一层、第二层或第三层容器内，再通过重力下沉，液体经过物理、化学、或生物净化容器回到观察容器，具体的净化方式可以通过控制管阀进行选择性调整，如：可将废水经提升管直接进入顶部物理净化容器内的物理滤材盒9，废水通过物理滤材的悬浮物截取后继续重力下沉，通过溢流管与排水管进入化学净化容器内，废水与化学净化容器内的吸附材料、降解材料、中和材料、融氧、液温、光照等作用后，通过溢流管及排水管进入生物净化容器内，废水与容器内的生物、融氧、液温、光照等作用后，通过溢流管及排水管回入观察容器内。

此外，各组竖向净化单位中每层容器的提升管之间通过横向互通管22及管阀19连接可以进行高液位横向增量扩展净化模拟，每层容器的排水管之间通过横向互通管22及管阀19 连接，可以进行低液位横向增量扩展净化模拟；观察容器的排水进入废水收集与排放净化容器Ⅴ，净化不达标的废水经废水收集与排放净化容器净化处理排出。该设备可选择性进行单组竖向净化单位或多组竖向净化单位组合或不同层多容器组合实现净化模拟测试，一套设备可实现多方案同步测试。

如图5所述，本实例的废水收集与排放净化容器Ⅴ由隔板分隔为净化区和排放区，第四层中各观察容器的排水管均接入净化区内，净化区内由上至下设有送水雨淋管27、滤材盒28、滤网29，净化区底部通过水道30连通至排放区，排放区内设有水泵33，在水道出口至水泵之间依次设有第一隔板和悬浮物拦截网32，第一隔板与排放区内壁构成沉淀物拦截区31，悬浮物拦截网的高度高于所述的第一隔板；水泵通过送水管34连接送水雨淋管；在所述的排放区设有溢流管及排放管。此外，所述的净化区顶部还设置有容器呼吸装置26，容器呼吸装置 26内设置有净化棉用于将净化过程所产生的废气降解后排出。

所述设备还包括控制柜，控制柜用于控制各组竖向净化单位内水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、以及光照变化，此外还可选择性进行单组竖向净化单位或多组竖向净化单位组合或不同层多容器组合实现净化模拟测试；净化所用容器数量可以通过管阀控制进行选择，可进行单项、双项、复合项净化模拟。

控制柜内部上下共3层，顶层内部为空气压缩机与电源管理室，底层为制冷机室。外表附金属防尘、防蚊网，中层为设备控制板，控制板由上至下依次排列有指针式温度、湿度、气压、时间表，用于显示模拟净化环境数据。控制柜上可以设置有：

工作灯开关，该开关控制控制柜内部照明；

设备应急开关，该开关提供一键全停功能，起安全保护作用；

气体流量计，可按净化模拟需求单独调节A1-F1、A2-F2、A3-F3液体融氧量；

照明开关，控制容器安装的均光观察灯、观察灯、支架的RGB发光器的工作；

空气压缩机开关，独立控制A3--F3，A2--F2，A1--F1容器内设置的液体融氧发生器；

液体降温开关，独立控制制冷机与模拟器A1-F1容器内的液体降温发生器；

液体升温器开关，独立控制A4—F4容器内设置的液体升温器；

液体提升泵开关，独立控制A1-F1容器内提升水泵；

控制柜内的电器开关连接线通过密封的控制线路连接管与模拟器内的仪器设备连接，采用水、电分离式的控制。控制柜设置有视窗柜门，可进行不开门记录数据。

模拟器经添加各类滤材和生物菌与模拟器自带的仪器设备共同作用，可模拟自然环境与非自然环境下的净化过程中发生的吸附与降解行为，使用者可获得各类净化过程信息与成果信息。并可获得各类滤材吸附效果，效率等信息，可获得各类生物降解效果，效率等信息。

Claims (8)

1.一种废水净化模拟设备，其特征在于，包括净化组合架；净化组合架共五层，从上至下第五层为废水收集与排放净化容器，第一至四层设有若干组竖向净化单位，每组竖向净化单位由分设于第一至四层竖向排列的四个容器构成：第一层为物理净化容器，第二层为化学净化容器，第三层为生物净化容器，第四层为观察容器，四个容器由竖向管道连接：包括提升管和排水管；提升管由设于观察容器中的水泵提供动力，分别经管阀接入化学净化容器、生物净化容器、物理净化容器，各层容器的底部均通过排水管及管阀接入下层容器中，各层容器内还均设有溢流管及管阀接入下层容器中；各组竖向净化单位中每层容器的提升管之间通过横向互通管及管阀连接，每层容器的排水管之间通过横向互通管及管阀连接；观察容器的排水进入废水收集与排放净化容器，净化不达标的废水经废水收集与排放净化容器净化处理排出。

2.根据权利要求1所述的废水净化模拟设备，其特征在于，废水收集与排放净化容器由隔板分隔为净化区和排放区，第四层中各观察容器的排水管均接入净化区内，净化区内由上至下设有送水雨淋管、滤材盒、滤网，净化区底部通过水道连通至排放区，排放区内设有水泵，在水道出口至水泵之间依次设有沉淀物拦截区、悬浮物拦截网；水泵通过送水管连接送水雨淋管。

3.根据权利要求2所述的废水净化模拟设备，其特征在于，所述的排放区内在水道出口至水泵之间依次设置有第一隔板和悬浮物拦截网，第一隔板与排放区内壁构成沉淀物拦截区，悬浮物拦截网的高度高于所述的第一隔板。

4.根据权利要求2所述的废水净化模拟设备，其特征在于，所述的排放区设有溢流管及排放管。

5.根据权利要求1所述的废水净化模拟设备，其特征在于，在第四层观察容器的底部安装有均光观察灯，第一至三层的容器顶部均安装有观察灯，在净化组合架顶部外安装有RGB发光器模拟自然光照。

6.根据权利要求1所述的废水净化模拟设备，其特征在于，在物理净化容器内设置有物理滤材盒、液体升温发生器；在化学净化容器、生物净化容器、观察容器内均设有液体融氧发生器；在观察容器内设有液体降温器。

7.根据权利要求1所述的废水净化模拟设备，其特征在于，所述设备还包括控制柜，控制柜用于控制各组竖向净化单位内水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、以及光照变化，此外还可选择性进行单组竖向净化单位或多组竖向净化单位组合或不同层多容器组合实现净化模拟测试。

8.一种废水净化模拟方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的设备实现，采用竖向循环运动净化方式，待处理废水由设置在观察容器内的水泵提升至第一层、第二层或第三层容器内，通过重力下沉，液体经过物理、化学、或生物净化容器回到观察容器，每组竖向净化单位中的容器每层均可横向连通该层中其他竖向净化单位中的容器，可并联共同作用，以满足变量净化需要；净化完成后的成果排入废水收集与排放净化容器内，经容器内设备净化处理后排放；利用所述设备可控制水流量变化、水流速变化、水温变化、水融氧变化、气流变化、光照变化、生化滤材变化以设计模拟各类净化过程。

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