CN113371855A - 一种在线处理污水的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理领域，涉及一种在线处理清洗液、切屑液、研磨液等污水的装置及方法。本发明在线处理超声波喷淋清洗装备产生的清洗污水的装置通过污水管可将污水排入污水筒内，经过陶瓷过滤膜过滤后，将得到的纯水流入至清洗单元内重复利用，实现清洗污水的在线处理，大大节约时间和人力成本，具有巨大经济优势。

Description

一种在线处理污水的装置及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，涉及一种在线处理清洗液、切屑液、研磨液等污水的装置及方法。

背景技术

陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。但是对于主要由超声波清洗剂，大分子油类污染物、组成大的超声波清洗废水的膜过滤处理往往会造成陶瓷膜堵塞，而且其修复以及清洗耗时耗力，价格昂贵，若是采用污水处理的大型机械，其造价不仅昂贵，而且需要铺设较长的污水管道来输送污水，细小颗粒物容易在污水管道内沉积，清理污水管道内的沉积物非常麻烦。因此，污水处理行业急需在线处理清洗污水。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现清洗污水的在线处理，大大节约时间和人力成本，具有巨大经济优势的在线处理清洗污水的装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种在线处理清洗污水的装置，包括超声波清洗单元以及污水处理单元，所述超声波清洗单元通过污水管将清洗污水输送至所述污水处理单元；所述污水处理单元包括污水筒、陶瓷过滤膜以及用于过滤较大杂质的过滤袋，所述过滤到设置在所述污水筒入水口处，所述陶瓷过滤膜设置在所述污水筒内，所述污水筒上设置有纯水出口，所述纯水出口通过纯水管与所述超声波清洗单元连接。

优选的，所述污水处理单元还包括超声处理部件，所述超声处理部件与所述陶瓷过滤膜连接，所述超声处理部件包括超声波发生器、超声波换能器以及超声波变幅杆，所述超声波变幅杆设在所述陶瓷过滤膜上，所述超声波换能器与所述超声波变幅杆连接，所述超声波发生器通过线缆与所述超声波换能器连接，超声波发生器通过换能器后产生纵扭复合振动将通过陶瓷过滤膜的污水流动变成湍流。

优选的，所述污水处理单元还包括防堵组件，所述防堵组件包括纯水流量阀、高压电源以及两针型电极，所述纯水流量阀设置在所述纯水管上，所述针型电极穿设在所述污水筒上，所述针型电极上设置有接线柱，所述高压电源通过电缆与所述接线柱连接，针型电极与污水筒之间形成均匀电场以使得陶瓷过滤膜上的堵塞物脱落。

优选的，所述污水处理单元还包括陶瓷膜修复组件，所述陶瓷膜修复组件包括药液盒，所述药液盒内装有用于修复陶瓷过滤的修复液，所述药液盒通过药液管与所述污水筒连接，所述药液管上设置有药液流量阀，修复液通过药液管流入污水筒内并覆盖在陶瓷过滤膜上完成陶瓷过滤膜的修复操作。

优选的，所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。

优选的，所述超声波清洗单元包括装载有清洗液的超声波清洗室、超声波发生部件，所述超声波发生部件设置在所述超声波清洗室下部，所述超声波清洗上设置有加热器，所述超声波清洗室上设置有用于通入纯水的纯水进水口，所述超声波清洗室底部设置有污水排出口，所述污水排出口与所述污水管连接。

本发明还包括一种在线处理清洗污水的方法，具体步骤包括：

S1：将超声波清洗室的污水通入污水筒内，污水首先通过过滤袋粗过滤，用以去除较大杂质，粗过滤后的污水进入陶瓷过滤膜；

S2:陶瓷过滤膜与超声处理部件链接，超声处理部件将通过陶瓷过滤膜的污水流动变成湍流，将过滤后得到的纯水通过纯水管流入到超声波清洗室内。

：通过纯水管上的纯水流量阀显示纯水的实时流速；

当纯水流量阀的流速在大于设定值时，则表示陶瓷过滤膜过滤正常；

当纯水流量阀的流速小于设定值时，则表示陶瓷过滤膜出现堵塞，对陶瓷过滤膜进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理；

S4：陶瓷过滤膜进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理完毕后，重新循环步骤S1-S3。

优选的，所述清洗处理步骤包括：

关闭污水流入污水筒的陶瓷过滤膜内，在穿设在污水筒上的针型电极上通过电缆与高压电源连接，通入直流电的针型电极与污水筒之间形成均匀电场，陶瓷过滤膜在表面产生均匀放电，将陶瓷过滤膜上的大分子物质电离成小分子物质，使得陶瓷过滤膜上的堵塞物脱落。

优选的，所述陶瓷膜修复处理步骤包括：

将药液盒内装有用于修复陶瓷过滤的修复液混合后加热至≥200℃，修复液通过药液管流入污水筒内，修复液覆盖在陶瓷过滤膜上完成陶瓷过滤膜的修复操作。

优选的，所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。

本发明的有益效果：

本发明在线处理清洗污水的装置通过污水管可将污水排入污水筒内，经过陶瓷过滤膜过滤后，将得到的纯水流入至超声波清洗单元内重复利用，实现清洗污水的在线处理，大大节约时间和人力成本，具有巨大经济优势。

附图说明

图1是本发明的一种在线处理清洗污水的装置及方法结构示意图。

图2是本发明的清洗污水处理流程图。

图中标号说明：101、纯水进水口；102、超声波清洗室；103、加热器；104、超声波振盒；105、连接缆；106–污水排出口；107、超声波发生器；108、线缆；109、超声波换能器；110、液体流量阀；111、药液盒；112、超声波变幅杆；113、陶瓷过滤膜；114、针型电极；115、接线柱；116、电缆；117、高压电源；118、纯水出水口；119、纯水流量阀；120、循环纯水进口；121、污水流量阀；122、污水循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1-2所示，一种在线处理清洗污水的装置，包括超声波清洗单元以及污水处理单元，所述超声波清洗单元通过污水管将清洗污水输送至所述污水处理单元；所述污水处理单元包括污水筒、陶瓷过滤膜113以及用于过滤较大杂质的过滤袋，所述过滤到设置在所述污水筒入水口处，所述陶瓷过滤膜113设置在所述污水筒内，所述污水筒上设置有纯水出口，所述纯水出口通过纯水管与所述超声波清洗单元连接。

本发明所述的陶瓷过滤膜113为管式陶瓷膜。

本发明在线处理清洗污水的装置通过污水管可将污水排入污水筒内，经过陶瓷过滤膜113过滤后，将得到的纯水流入至超声波清洗单元内重复利用，实现清洗污水的在线处理，大大节约时间和人力成本，具有巨大经济优势。

所述污水处理单元还包括超声处理部件，所述超声处理部件与所述陶瓷过滤膜113连接，所述超声处理部件包括超声波发生器107、超声波换能器109以及超声波变幅杆112，所述超声波变幅杆112穿设在所述陶瓷过滤膜113上，所述超声波换能器109与所述超声波变幅杆112连接，所述超声波发生器107通过线缆108与所述超声笔换能器连接，超声波发生器107通过型换能器后产生纵扭复合振动将通过陶瓷过滤膜113的污水流动变成湍流。

具体地，超声波发生器107为低功率超声波发生器107，过滤时超声波发生器107发出200W，950kHz的脉冲超声波信号通过线缆108，传递给棒型超声波换能器109上，棒型超声波换能器109中压电陶瓷接收到脉冲波信号后产生纵振，本发明采用的棒型超声波换能器109为苏州富怡达超声波有限公司所生产，通过棒型换能器后产生纵扭复合振动，低功率超声流将通过陶瓷过滤膜113的流动变成湍流，降低了浓差极化，从而改善了通过陶瓷过滤膜113的传质，促进陶瓷过滤膜113的过滤效果。

所述污水处理单元还包括防堵组件，所述防堵组件包括纯水流量阀119、高压电源117以及两针型电极114，所述纯水流量阀119设置在所述纯水管上，所述针型电极114穿设在所述污水筒上，所述针型电极114上设置有接线柱115，所述高压电源117通过电缆116与所述接线柱115连接，针型电极114与污水筒之间形成均匀电场以使得陶瓷过滤膜113上的堵塞物脱落。

具体地，过滤得到的纯水可以通过台词过滤膜进入过滤后纯水出水口118，通过纯水管上的纯水流量阀119的流量显示过滤是否充分，纯水进一步通过循环纯水进口120重新进入超声波清洗室102。

所述污水处理单元还包括陶瓷膜修复组件，所述陶瓷膜修复组件包括药液盒111，所述药液盒111内装有用于修复陶瓷过滤的修复液，所述药液盒111通过药液管与所述污水筒连接，所述药液管上设置有药液流量阀，修复液通过药液管流入污水筒内并覆盖在陶瓷过滤膜113上完成陶瓷过滤膜113的修复操作。

所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。

所述超声波清洗单元包括装载有清洗液的超声波清洗室102、超声波发生部件，所述超声波发生部件设置在所述超声波清洗室102下部，所述超声波清洗上设置有加热器103，所述超声波清洗室102上设置有用于通入纯水的纯水进水口101，所述超声波清洗室102底部设置有污水排出口106，所述污水排出口106与所述污水管连接。

超声波发生部件包括超声波振盒104，超声波发生件，超声波发生件通过连接缆105与超声波震盒连接，超声波震盒设置在所述超声波发生室底部。

所述超声波发生件为大功率超声波发生器107，其采用超声功率为1000kW，超声频率为40kHz的正弦波信号，通过连接缆105将超声信号传输给超声波振盒104。超声波清洗能量通过纯水介质产生空化效应将金属、有机和无机污染物从待清洗攻坚表面清洗掉，混合在纯水当中。当污染物浓度过高后，通过纯水进水口101更换新的纯水作为清洗介质，岂可保证超声波清洗的质量。

所述污水管上设置有污水流量阀121，所述污水流量阀121与所述污水筒之间通过污水循环泵122连接。

具体地，超声波清洗污水排出口106打开，将污水流量阀121设置为1L/min，污水循环泵122开启工作，将污水通入污水筒内。

本发明采用过滤膜堵塞后防堵组件，其可以识别堵塞和堵塞后自动清洗，以及给陶瓷膜修复组件对其自动改性，使用量子点改性提高膜过滤透过率。

本发明还包括一种在线处理清洗污水的方法，具体步骤包括：

S1：将超声波清洗室102的污水通入污水筒内，污水首先通过过滤袋粗过滤，用以去除较大杂质，粗过滤后的污水进入陶瓷过滤膜113；

S2:陶瓷过滤膜113与超声处理部件链接，超声处理部件将通过陶瓷过滤膜113的污水流动变成湍流，将过滤后得到的纯水通过纯水管流入到超声波清洗室102内。

：通过纯水管上的纯水流量阀119显示纯水的实时流速；

当纯水流量阀119的流速在0.8L/min-1L/min之间或者大于1L/min时，则表示陶瓷过滤膜113过滤正常；

当纯水流量阀119的流速小于0.8L/min时，则表示陶瓷过滤膜113出现堵塞，对陶瓷过滤膜113进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理；

S4：陶瓷过滤膜113进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理完毕后，重新循环步骤S1-S3。

具体的，将超声波清洗室102的污水通入污水筒内，超声波清洗污水排出口106打开，将污水流量阀121设置为1L/min，污水循环泵122开启工作，将污水通入污水筒内。

所述清洗处理步骤包括：

关闭污水流入污水筒的陶瓷过滤膜113内，在穿设在污水筒上的针型电极114上通过电缆116与高压电源117连接，通入直流电的针型电极114与污水筒之间形成均匀电场，陶瓷过滤膜113在表面产生均匀放电，将陶瓷过滤膜113上的大分子物质电离成小分子物质，使得陶瓷过滤膜113上的堵塞物脱落。

具体的，将污水流量阀121流量设置为0L/min，并关闭污水循环泵122，避免污水流入陶瓷过滤膜113，高压电源117提供50000V、0.5mA的直流电通过电缆116传递到针型电极114上，针型电极114与过滤容器壁之间形成均匀电场，在强电场的作用下，陶瓷过滤膜113作为介电质在表面产生均匀放电，放电产生的电弧等离子体中电子包含巨大动能，电子碰撞膜孔道内阻塞与吸附、膜与基体处及基体堵塞的有机物质产生碰撞反应，可以将堵塞的大分子物质电离成小分子物质，从而可以从陶瓷膜上脱落，实现陶瓷膜堵塞后的清洗目的。

所述陶瓷膜修复处理步骤包括：

陶瓷膜清洗干净后，将药液盒111内装有用于修复陶瓷过滤的修复液混合后加热至200℃，修复液通过药液管流入污水筒内，修复液覆盖在陶瓷过滤膜113上完成陶瓷过滤膜113的修复操作。

所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。、

具体地，所述修复液的组分包含以N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德(EDC, Sigma-Aldrich, 98.0%)、乙醇(Emsure, 99.0%)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES, Sigma-Aldrich, 99%)、柠檬酸(CA, Sigma-Aldrich, 99.5%)和50ml,1mg/cm3的氧化石墨烯量子点(GOQD)混合。

打开药液流量阀，将混合后加热温度到200℃的修复液液体均匀覆盖陶瓷膜，可以将氧化石墨烯量子点均匀接枝到陶瓷膜表面，覆盖有修复液后的陶瓷膜可提高孔隙的均匀性、提高透水率，纯水通量提高30%，膜阻力降低15%。同时在静态吸附实验前后，修复后的陶瓷过滤膜113具有更高的纯水通量和更低的过滤阻力和较好的耐水性能。

本发明提出的一种基于在线清洗滤膜的超声波清洗-污水处理的装置和方法。客户原来的污水都要拉出去委外清洗，成本费用很高，如用本发明的超声波-陶瓷膜污水处理装置，回收污水可达90％以上，同时回收90％的干净水还可以重新使用，这样大大的节约了生产成本。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种在线处理清洗污水的装置，其特征在于，包括超声波清洗单元以及污水处理单元，所述超声波清洗单元通过污水管将清洗污水输送至所述污水处理单元；所述污水处理单元包括污水筒、陶瓷过滤膜以及用于过滤较大杂质的过滤袋，所述过滤到设置在所述污水筒入水口处，所述陶瓷过滤膜设置在所述污水筒内，所述污水筒上设置有纯水出口，所述纯水出口通过纯水管与所述超声波清洗单元连接。

2.如权利要求1所述的在线处理清洗污水的装置，其特征在于，所述污水处理单元还包括超声处理部件，所述超声处理部件与所述陶瓷过滤膜连接，所述超声处理部件包括超声波发生器、超声波换能器以及超声波变幅杆，所述超声波变幅杆设在所述陶瓷过滤膜上，所述超声波换能器与所述超声波变幅杆连接，所述超声波发生器通过线缆与所述超声波换能器连接，超声波发生器通过型换能器后产生纵扭复合振动将通过陶瓷过滤膜的污水流动变成湍流。

3.如权利要求1所述的在线处理清洗污水的装置，其特征在于，所述污水处理单元还包括防堵组件，所述防堵组件包括纯水流量阀、高压电源以及两针型电极，所述纯水流量阀设置在所述纯水管上，所述针型电极穿设在所述污水筒上，所述针型电极上设置有接线柱，所述高压电源通过电缆与所述接线柱连接，针型电极与污水筒之间形成均匀电场以使得陶瓷过滤膜上的堵塞物脱落。

4.如权利要求1所述的在线处理清洗污水的装置，其特征在于，所述污水处理单元还包括陶瓷膜修复组件，所述陶瓷膜修复组件包括药液盒，所述药液盒内装有用于修复陶瓷过滤的修复液，所述药液盒通过药液管与所述污水筒连接，所述药液管上设置有药液流量阀，修复液通过药液管流入污水筒内并覆盖在陶瓷过滤膜上完成陶瓷过滤膜的修复操作。

5.如权利要求4所述的在线处理清洗污水的装置，其特征在于，所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。

6.如权利要求1所述的在线处理清洗污水的装置，其特征在于，所述超声波清洗单元包括装载有清洗液的超声波清洗室、超声波发生部件，所述超声波发生部件设置在所述超声波清洗室下部，所述超声波清洗上设置有加热器，所述超声波清洗室上设置有用于通入纯水的纯水进水口，所述超声波清洗室底部设置有污水排出口，所述污水排出口与所述污水管连接。

7.一种在线处理清洗污水的方法，其特征在于，具体步骤包括：

S1：将超声波清洗室的污水通入污水筒内，污水首先通过过滤袋粗过滤，用以去除较大杂质，粗过滤后的污水进入陶瓷过滤膜；

S2:陶瓷过滤膜与超声处理部件链接，超声处理部件将通过陶瓷过滤膜的污水流动变成湍流，将过滤后得到的纯水通过纯水管流入到超声波清洗室内；

S3：通过纯水管上的纯水流量阀显示纯水的实时流速；

当纯水流量阀的流速在大于设定值时，则表示陶瓷过滤膜过滤正常；

当纯水流量阀的流速小于设定值时，则表示陶瓷过滤膜出现堵塞，对陶瓷过滤膜进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理；

S4：陶瓷过滤膜进行清洗处理以及陶瓷膜修复处理完毕后，重新循环步骤S1-S3。

8.如权利要求7所述的在线处理清洗污水的方法，其特征在于，所述清洗处理步骤包括：

关闭污水流入污水筒的陶瓷过滤膜内，在穿设在污水筒上的针型电极上通过电缆与高压电源连接，通入直流电的针型电极与污水筒之间形成均匀电场，陶瓷过滤膜在表面产生均匀放电，将陶瓷过滤膜上的大分子物质电离成小分子物质，使得陶瓷过滤膜上的堵塞物脱落。

9.如权利要求7所述的在线处理清洗污水的方法，其特征在于，所述陶瓷膜修复处理步骤包括：

将药液盒内装有用于修复陶瓷过滤的修复液混合后加热至≤200℃的设定温度，修复液通过药液管流入污水筒内，修复液覆盖在陶瓷过滤膜上完成陶瓷过滤膜的修复操作。

10.如权利要求9所述的在线处理清洗污水的方法，其特征在于，所述修复液的组分包括N-(3-二甲基氨基丙基)-N -乙基卡迪-盐酸米德、乙醇、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、柠檬酸和氧化石墨烯量子点。

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