CN114057264B - 一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，涉及废水处理技术领域，包括污水处理罐，所述污水处理罐内设有一层以上的污水处理抽屉，相邻两层的所述污水处理抽屉交错设置，在第一层所述污水处理抽屉的上方和最后一层污水处理抽屉的下方分别设有进水管和出水管，在所述污水处理抽屉的内部设有电磁铁，在所述污水处理抽屉的上端面连接有若干复合板条，所述复合板条包括塑料基板和复合凝胶层，所述复合凝胶层由若干复合凝胶组成。本发明中的污水处理装置，可以使水玻璃旧砂湿法再生污水中悬浮的胶体快速沉降，从而降低污水的浊度，使得处理后的污水达到排放要求。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置。
背景技术
水玻璃旧砂湿法再生产生的污水的主要特点是：碱性强（pH值高）、浊度高。目前，对于水玻璃湿法再生产生的污水处理的方法主要采用的是中和絮凝法，最具有代表性的是：一种是在湿法再生污水中先加酸调节降低污水的pH值，再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺两种水处理剂共同作用的方式处理，但是这种方法成本大价格高，污水的pH值必须达到中性条件下才能处理，并且操作过程复杂，企业产生实际投入使用中不容易控制，同时聚丙烯酰胺对水生生物、藻类、滤食性浮游动物和鱼类有毒，对环境造成了二次污染，，并且废水中的物质絮凝后会沉积在池底。另一种代表性的废水处理方法是在水玻璃旧砂废水中先加入酸调节废水的pH值，将废水的pH值降至中性后，再加入有机膨润土、聚合氯化铝两种水处理剂共同作用处理废水，但是天然的有机膨润土含有各种杂质，需要提纯改性加工，通常需要加工成处理效果较好的钠基膨润土才用于水处理，生产成本高，并且废水中的物质絮凝后会沉积在池底。传统方法共同的特点是废水中的物质絮凝后会沉积在池底，大量沉底的废物长时间会产生异味，后期需要经常停设备进行清淤处理，增加了企业的污水处理成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有问题，提供了一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，包括污水处理罐，污水处理罐内设有一层以上的污水处理抽屉，污水处理抽屉与污水处理罐之间滑动连接，相邻两层的污水处理抽屉交错设置，在第一层污水处理抽屉的上方和最后一层污水处理抽屉的下方分别设有进水管和出水管，在污水处理抽屉的内部设有电磁铁，在污水处理抽屉的上端面连接有若干复合板条，复合板条包括塑料基板和复合凝胶层，复合凝胶层由若干复合凝胶组成。
在本发明的一种具体实施方式中，所述污水处理抽屉的材质选自奥氏体-铁素体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢中任意一种。
在本发明的一种具体实施方式中，所述塑料基板和复合凝胶层之间通过粘接层连接。
在本发明的一种具体实施方式中，在污水处理罐外部设有回流管，回流管的一端与污水处理罐的底部连接，另一端设在污水处理罐内的第一层污水处理抽屉上方。
在本发明的一种具体实施方式中，在污水处理罐外部还设有加料罐，加料罐位于进水管上方，加料罐的底部连接有输料管，输料管的下端设在污水处理罐内的最后一层污水处理抽屉下方。
在本发明的一种具体实施方式中，在污水处理罐的顶部设有排气管，底部设有支撑柱。
在本发明的一种具体实施方式中，所述复合凝胶的制备方法如下：
1）以PVA和PVP-K90作为原料，并将阳离子淀粉引入水凝胶体系中，通过冷冻-冻融循环法制得水凝胶；
2）用壳聚糖包裹在纳米四氧化三铁表面，从而获得磁性壳聚糖颗粒；
3）水凝胶干燥用于负载磁性壳聚糖颗粒以及纳米氧化石墨烯，获得复合凝胶。
在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤1）的具体操作如下：
将阳离子淀粉溶于去离子水中，缓慢加入PVA和PVP-K90，室温条件下，搅拌后移至油浴锅中继续搅拌，将形成的粘稠溶液倒入模具中静置，随后进行冷冻-冻融循环处理，将产物从模具倒出放置于纯水中除去未反应单体，即可获得水凝胶。
更进一步，上述PVA、PVP-K90、阳离子淀粉以及去离子水的比例为10g:2g:0.5-2.5g:90-100mL。
更进一步，上述搅拌转速为1200-1800r/min，搅拌时间30-40min。
更进一步，上述油浴锅的温度为95-98℃。
更进一步，上述油浴锅中继续搅拌的时间为2-3h。
更进一步，上述静置时间1-2h。
更进一步，上述冷冻-冻融循环处理的操作如下：在-25--30℃下冷冻20-25h，取出后在室温下解冻4-6h，冻融次数循环1-3次即可。
在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤2）的具体操作如下：
将纳米四氧化三铁加入到醋酸壳聚糖溶液，分散后形成的悬浮液，转移至容器中，加入戊二醛溶液进行交联，将底部沉积产物冲洗烘干后即可得到磁性壳聚糖颗粒。
更进一步，上述纳米四氧化三铁在使用前还要进行污水处理抽屉乙醇的反复洗涤。
更进一步，上述醋酸壳聚糖溶液的浓度为1.0-5.0wt%。
更进一步，上述纳米四氧化三铁与醋酸壳聚糖溶液的比例为1:15-20g/mL。
更进一步，上述分散采用超声分散处理，超声功率200-300W，分散时间20-30min。
更进一步，上述戊二醛溶液的浓度为25-27wt%。
更进一步，上述戊二醛溶液的用量为醋酸壳聚糖溶液体积的20-25%。
更进一步，上述交联时间4-5h。
更进一步，上述烘干温度为50-70℃。
在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤3）的具体操作如下：
将磁性壳聚糖颗粒和纳米氧化石墨烯分散于蒸馏水中配置成分散液，将水凝胶充分干燥后放置于分散液中，密封后于室温下放置保存，将溶胀后的凝胶取出，经冲洗后即可得到复合凝胶。
更进一步，上述磁性壳聚糖颗粒与纳米氧化石墨烯的质量比为2:1.0-1.6。
更进一步，上述分散液的浓度为1-5mg/mL。
更进一步，上述干燥温度为50-60℃。
更进一步，上述室温下放置保存时间为70-80h。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明中，将阳离子淀粉引入水凝胶体系，通过采用冷冻-冻融循环法制得多孔结构的水凝胶，并以该水凝胶作为载体，负载磁性壳聚糖颗粒和纳米氧化石墨烯，利用纳米氧化石墨烯带有电荷，会破坏污水中胶体的带电平衡状态，使得污水中的胶体凝聚到一起形成大的絮凝物质，并且在胶体的凝聚过程中，会将磁性壳聚糖颗粒以及纳米氧化石墨烯裹挟住，使得凝聚呈的大物质带有磁性，在受到电磁铁的作用时，会沉积并聚集在污水处理抽屉上，从而使得污水的浊度降低，实现污水得到净化的效果。
2、本发明中，为了加快污水中悬浮胶体的沉降，通过采用壳聚糖包覆纳米四氧化三铁的方式获得磁性壳聚糖颗粒，壳聚糖可以将大量的纳米四氧化三铁颗粒包裹在一起，从而在壳聚糖内部形成纳米四氧化三铁的聚集体，使得磁性壳聚糖颗粒的磁性较大，使得裹挟有磁性壳聚糖颗粒的絮凝物质在电磁铁的作用下可以快速沉降，从而更容易被污水处理抽屉吸附，使得污水净化效率得到提升，实现污水的快速净化。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并其构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不够成对本发明的限制。
图1是本发明中第一角度的立体结构示意图；
图2是本发明中第二角度的立体结构示意图；
图3是本发明中第三角度的立体结构示意图；
图4是本发明中移动隔板与罐体连接的剖视示意图；
图5是图4中A处的放大示意图；
图6是本发明中复合板条的剖视示意图；
图7是本发明中废水处理装置的立体结构示意图；
图8是本发明中废水处理装置的剖视示意图；
图9是本发明中移动隔板的立体结构示意图。
图中标号：1、污水处理罐；2、进水管；21、进水支管；22、进水阀门；23、支管阀门；3、出水管；31、出水阀门；4、污水处理抽屉；41、电磁铁；42、复合板条；421、塑料基板；422、粘接层；423、复合凝胶层；43、拉环；5、支撑杆；6、第一垫片；7支撑柱；8、移动隔板；81、导杆；82、隔板；83、滑块；84、丝杆；85、固定块；86、转动盘；87、第二垫片；88、通孔89、固定板；9、加料罐；91、输料管；92、输料管支架；10、挡流板；11、导流板、12、排气管；13、回流管；131、回流管支架；14、视镜；15、取液管；151、取液管阀门；16、销杆；17、转动板；18、漏液孔。
实施方式
本发明中所选用的复合凝胶的制备方法如下：
1）按照比例为10g:2g:1.5g:100mL，依次称取PVA、PVP-K90、阳离子淀粉以及去离子水，将阳离子淀粉溶于去离子水中，缓慢加入PVA和PVP-K90，室温条件下以1500r/min搅拌35min，移至96℃油浴锅中，恒温条件下继续搅拌2.5h，将形成的粘稠溶液倒入模具中静置1.5h，随后在-25℃下冷冻25h，取出后在室温下解冻5h，冻融次数循环3次，将产物从模具倒出放置于纯水中除去未反应单体，即可获得水凝胶；
2）按照比例为1:15g/mL，将纳米四氧化三铁用污水处理抽屉乙醇反复洗涤，加入到浓度为1.5wt%的醋酸壳聚糖溶液，以300W超声分散20min，将形成的悬浮液转移至容器中，量取浓度为26wt%的戊二醛溶液，控制戊二醛溶液的体积为醋酸壳聚糖溶液体积的23%，将其加入到容器中交联5h，然后将容器放在磁铁上，将底部沉积产物用去离子水和乙醇反复冲洗，在60℃真空烘箱中烘干，即可得到磁性壳聚糖颗粒；
3）将质量比为2:1.3的磁性壳聚糖颗粒与纳米氧化石墨烯分散于蒸馏水中，配置成5mg/mL的分散液，将水凝胶放置于50℃真空干燥箱中，真空干燥至水凝胶质量于恒重，然后放置于分散液中，密封后于室温下放置保存75h，将溶胀后的凝胶取出，用蒸馏水充分冲洗凝胶表面，得到复合凝胶。
实施例1
一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，包括污水处理罐1，污水处理罐1内设有污水处理抽屉4，在污水处理罐1内壁的左、右两侧固定连接有若干支撑杆5，支撑杆5上、下分布，支撑杆5滑动连接在污水处理抽屉4底部，使得污水处理抽屉4可以沿着支撑杆5从污水处理罐1中抽出，在支撑杆5上且靠近污水处理抽屉4的一端设有挡流板10，污水处理抽屉4设有至少两层，相邻两层污水处理抽屉4交错设置；污水处理抽屉4是水玻璃旧砂湿法再生污水进行净化处理的平台，为了使水玻璃旧砂湿法再生污水得到更好的净化处理效果，具体实施时可以根据需要增加或减少污水处理抽屉4的层数，本实施例的污水处理抽屉4设有4层；挡流板10可以维持一定的水位，使污水净化可以正常进行；
在污水处理罐1中每一层污水处理抽屉4的上方均设有视镜14，可以使操作人员直观而准确的观察污水处理抽屉的上絮凝沉积物的附着情况，便于操作人员及时对污水处理抽屉进行清理；
在污水处理抽屉4的底板内部设有电磁铁41，在污水处理抽屉4的底板上端面连接有若干整齐排列的复合板条42，复合板条42包括塑料基板421和复合凝胶层423，复合凝胶层423由若干复合凝胶组成，塑料基板421和复合凝胶层423之间通过粘接层422连接，污水处理抽屉4的材质为奥氏体-铁素体型不锈钢；
挡流板10竖直设置，导流板11的上端和挡流板10的下端连接，导流板11的下端朝向下一层污水处理抽屉4上方的视镜14，导流板11和挡流板10之间的夹角为30-60度；与水平面相比，导流板11 向下倾斜，使上一级的污水处理抽屉中溢流出的污水按照规定的方向跌落；导流板11和污水处理罐1的内壁间形成跌水道，是上层污水进入下层污水处理抽屉的通道；
在污水处理罐1外部设有回流管13，回流管13的一端与污水处理罐1的底部连接，另一端设在污水处理罐1内的第一层污水处理抽屉4上方，回流管13通过回流管支架121固定在污水处理罐1上；
在污水处理罐1外部还设有加料罐9，加料罐9位于进水管2上方，加料罐9的底部连接有输料管91，输料管91的下端设在污水处理罐1内的最后一层污水处理抽屉4下方，输料管91通过输料管支架92固定在污水处理罐1上；
在污水处理罐1的顶部设有排气管12，用于排除污水处理罐1中的气体，在污水处理罐1的底部设有支撑柱7，用于支撑污水处理罐1；
进水管2和出水管3分别设在第一层污水处理抽屉4的上方和最后一层污水处理抽屉4的下方，在进水管2上设有进水阀门21，在出水管3上设有出水阀门31；
在污水处理抽屉4的侧端且靠近挡流板10的一侧开设若干漏液孔18，在污水处理抽屉4的外表面中部固定连接有拉环43，当污水处理抽屉4与挡流板10贴合时，漏液孔18呈闭合状态，使得污水处理抽屉4上方以维持一定的水位，使污水净化可以正常进行，当操作人员通过拉环4抽出污水处理抽屉4时，污水处理抽屉4与挡流板10分开，此时漏液孔18呈开启状态，使得污水处理抽屉4中的污水可以沿着漏液孔18流出，从而使得污水处理抽屉4中只盛有沉积的絮凝物质，从而可以减轻污水处理抽屉4的重量，便于操作人员将污水处理抽屉4从污水处理罐1中顺利抽出；
为了提高无数处理抽屉4与污水处理罐1之间的密闭性，避免污水从污水处理罐1中流出，在污水处理抽屉4的侧端且远离漏液孔18的一侧连接有第一垫片6，并且在污水处理抽屉4的上方且位于污水处理罐1的外壁上固定连接有销杆16，在销杆16上转动连接有转动板17，通过设置的第一垫片可以提高污水处理抽屉4与污水处理罐1之间的密闭性，通过设置的转动板，可以将限制污水处理抽屉4的运动，使得污水处理抽屉4不易发生晃动，从而可以有效的防止污水从污水处理罐1中流出。
本实施例原理：水玻璃旧砂湿法再生污水从进水管2高位进入污水处理罐中，流入污水处理抽屉4，由于挡流板10的水坝作用，保持了污水处理抽屉4的一定水位，由于水玻璃旧砂湿法再生污水呈强碱性，使得复合凝胶中复合凝胶的结构变得疏松，随着污水的渗入，复合凝胶的网状结构扩张，负载的磁性壳聚糖颗粒和纳米氧化石墨烯扩散出来，由于纳米氧化石墨烯带有电荷，扩散到污水中，会破坏污水中胶体的带电平衡状态，使得污水中的胶体凝聚到一起形成大的絮凝物质，并且在胶体的凝聚过程中，会将磁性壳聚糖颗粒以及纳米氧化石墨烯裹挟住，使得凝聚呈的大物质带有磁性，此时，这些絮凝物质受到电磁铁的作用，会沉积并聚集在污水处理抽屉上，从而使得污水的浊度降低，并且由于复合凝胶层时粘附在塑料基板上，因此沉积的大物质不会覆盖住复合凝胶层，从而不会影响复合凝胶中负载的磁性壳聚糖颗粒和纳米氧化石墨烯的扩散；
上一层的污水处理抽屉4的水量增加，超过水位线后，则溢出的水体越过挡流板10，沿着导流板11跌落至下一层污水处理抽屉4进行再处理，直至最后落入到污水处理罐1的底部，当污水的浊度不达标时，通过回流管13再次落入到第一层污水处理抽屉4上，再次形成处理，直至污水浊度达标，此时，通过向加料罐9中加入酸液，酸液通过输料管91进入污水处理罐1的底部，中和浊度达标的污水，使得污水的pH值也达标，此时，即可通过出水管排出；
该污水处理装置在运行过程中，操作人员可以通过视镜14及时观察最后一层污水处理抽屉4上絮凝物质的沉积情况，当最后一层无数处理板4上已经堆积大量絮凝物质时，表面上层的污水处理抽屉4已经超负荷了，说明污水处理抽屉4净化污水的能力开始减弱，净化效率降低，此时可以选择及时清理污水处理抽屉4上的絮凝物质，并且及时更换复合凝胶层423。
实施例2
为了使该污水处理装置在不停止运行的情况下可以对污水处理抽屉进行更换，实施例2是在实施例1的基础上在污水处理罐中增设了移动隔板，并且在进水管上增设了进水支管，下面对其进行具体说明。
实施例2与实施例1相同部分不做再次说明，其不同之处在于，在污水处理罐1内部的中间位置且处于相邻两个污水处理抽屉4之间安装有移动隔板8，移动隔板8包括导杆81，导杆81固定连接在污水处理罐1内壁的左、右两侧，在导杆81的外表面滑动连接有若干滑块83，若干滑块83固定连接在隔板底端的两侧，在隔板82的底端中部固定连接有固定块85，在污水处理罐1内壁之间转动连接有丝杆84，丝杆84的外表面与固定块85的内表面螺纹连接，丝杆84的一端与污水处理罐1内壁转动连接，另一端贯穿污水处理罐1并延伸至污水处理罐1的外部且丝杆81固定连接有转动盘86，转动盘86与移动隔板8上方安装的污水处理抽屉4上的拉环43位于同侧，在污水处理罐1的侧壁且靠近转动盘86的一侧开设有通孔88，在污水处理罐1的侧端固定连接有固定板89，通孔88与固定板89上开设的沟槽相通，在通孔88的内壁固定连接有第二垫片87，设置的第二垫片可以起到密封作用，可以阻止污水进入到固定板上的沟槽中；
在进水管2上且位于进水阀门22的阀前位置固定连接有进水支管21，进水支管21的出水口位于移动隔板8下方，在进水支管21上安装有支管阀门。
本实施例原理：设置的移动隔板可以对污水处理罐的内部进行分隔，当需要将污水处理罐的内部分隔成上、下两部分时，通过调节转动盘，使得隔板沿着导杆向内运动，此时隔板远离转动盘的一端与污水处理罐的内壁贴合，阻隔上层污水向下流动，从而实现污水处理罐内部的分隔；当需要连通污水处理罐内部时，通过调节转动盘，使得隔板沿着导杆运动，隔板靠近转动盘的一端穿过通孔后进入到固定板的沟槽中，此时隔板远离转动盘的一端与污水处理罐内壁分开，使得上层污水可以向下流动，从而实现污水处理罐内部的连通；
通过将污水处理罐分隔成独立的两部分，则便于操作人员在不停止污水处理装置运行的情况下可以对污水处理抽屉进行更换，当需要对下层污水处理抽屉进行更换时，此时可以调节进水阀门，降低污水的流量，然后调节转动盘，使得隔板沿着导杆向内运动，此时隔板远离转动盘的一端与污水处理罐的内壁贴合，阻止上层污水向下流动，实现污水处理罐内部的分隔，此时则可以对下层的污水处理抽屉进行更换；当需要对上层的污水处理抽屉进行更换时，操作人员关闭进水阀门，开启支管阀门，此时污水直接通过进水支管进入到污水处理罐中，通过视镜观察上层污水的流动情况，当不在有污水从上层向下流动时，调节转动盘，使得隔板沿着导杆向内运动，此时隔板远离转动盘的一端与污水处理罐的内壁贴合，实现污水处理罐内部的分隔，此时操作人员可以对上层的污水处理抽屉进行更换；在整个更换过程中，并不会影响该污水处理装置的运行。
测试实验
用电子天平称取500g安徽某企业生产铸钢件后的废砂，将所称取的废砂倒入洗砂机中，用量筒量取1000mL的自来水，倒入洗砂机中，将水和砂混在一起，开动洗砂机让其搅拌5min，将所得的砂水混合物倒入筛网漏斗中过滤，分离水和砂，制得砂水质量比1:2的水玻璃旧砂废水，使用浊度计（上海安亭电子仪器厂生产，精度为0.01度，测量范围为0-1000度）测量浊度，在取水玻璃旧砂废水时用移液枪轻轻贴着烧杯内壁取样，不能让烧杯中的废水重新产生浊度现象，浊度计每次测量完必须清洗干净，用专门的酒精湿纸将浊度计擦洗干净烘干，保证浊度计干净，用同样的方法测量5次，得到5个值，去掉最大最小值，取3个测量结果相近的值，相加取平均值，测的浊度为396.32度；采用上述同样的方法，制得1000L砂水质量比1:2的水玻璃旧砂废水，采用实施例1中公开的装置，将制得的水玻璃旧砂废水从进水管注入到处理装置中，然后使用烧杯从取样口取达标污水，使用浊度计测量浊度，得到处理后的污水浊度为36.52，达到排放要求的浊度在50.00度以下。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，包括污水处理罐，所述污水处理罐内设有一层以上的污水处理抽屉，所述污水处理抽屉与污水处理罐之间滑动连接，相邻两层的所述污水处理抽屉交错设置，在第一层所述污水处理抽屉的上方和最后一层污水处理抽屉的下方分别设有进水管和出水管，其特征在于，在所述污水处理抽屉的内部设有电磁铁，在所述污水处理抽屉的上端面连接有若干复合板条，所述复合板条包括塑料基板和复合凝胶层，所述复合凝胶层由若干复合凝胶组成；
所述复合凝胶的制备方法如下：
1）以PVA和PVP-K90作为原料，并将阳离子淀粉引入水凝胶体系中，通过冷冻-冻融循环法制得水凝胶；
2）用壳聚糖包裹在纳米四氧化三铁表面，从而获得磁性壳聚糖颗粒；
3）水凝胶干燥后用于负载磁性壳聚糖颗粒和纳米氧化石墨烯，获得复合凝胶。
2.如权利要求1所述铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，其特征在于，所述污水处理抽屉的材质选自奥氏体-铁素体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢中任意一种。
3.如权利要求1所述铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，其特征在于，所述塑料基板和复合凝胶层之间通过粘接层连接。
4.如权利要求1所述铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，其特征在于，所述PVA、PVP-K90以及阳离子淀粉质量比为10:2:0.5-2.5。
5.如权利要求1所述铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，其特征在于，所述纳米四氧化三铁与壳聚糖溶液的比例为1:15-20g/mL。
6.如权利要求1所述铸造水玻璃旧砂湿法再生污水的简易处理装置，其特征在于，所述磁性壳聚糖颗粒与纳米氧化石墨烯的质量比为2:1.0-1.6。
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Denomination of invention: A simple treatment device for wet regeneration wastewater from cast water glass old sand Granted publication date: 20230718 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Hexian Branch Pledgor: HEXIAN KEJIA VALVE CASTING Co.,Ltd. Registration number: Y2024980009150 |
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