CN115367933B - 一种基于空化水射流的水体净化循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空化水射流的水体净化循环系统，涉及污水处理技术领域，包括水池、污水处理箱、射流喷嘴、离子交换柱和药品罐，水池的出水口和污水处理箱的污水入水口通过注水管路连通，污水处理箱的排水口和水池的入水口通过出水管路连通，水池与射流喷嘴的入水口通过射流管路连通，射流管路上设置有增压结构，射流喷嘴的出水口伸入污水处理箱中，且射流喷嘴的出水口与污水处理箱中的离子交换柱相对设置，离子交换柱内设置有离子交换结构，离子交换结构用于吸附水体中的重金属离子，药品罐用于盛放净水药品，药品罐与射流喷嘴连通。本发明能够从根本上解决水污染的问题，维护成本较低，净化过程无需使用额外的水资源。

Description

一种基于空化水射流的水体净化循环系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种基于空化水射流的水体净化循环系统。

背景技术

现代科学技术的迅速发展使得水体污染与水资源短缺成为了各国普遍存在的问题。因此使用更先进、绿色环保、高效的水处理技术来解决水资源问题变得越来越迫切。一般的工业以及生活污水能够通过传统的污水处理技术来净化。然而，这些传统的方法对于更高的环保要求则显得有些力不从心。目前生物膜法是世界较为通用的污水处理技术之一，其原理是利用微生物的新陈代谢作用实现有机物的去除，使有机物从水体中溢出而得到削减。为了实现污水中溶解氧的输入，污水处理厂需要建立能耗巨大的风机房及其配套的曝气系统，同时还会产生巨大的噪声。污水量越大、污水中有机物浓度越高，需要消耗的空气量越大，能耗、占地和噪声就越大。这种方法虽然消除了污水中的有机污染物，但是增加了能量消耗、占用大片土地，并会产生大量温室气体，能源的消耗与浪费困扰着污水生物处理过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于空化水射流的水体净化循环系统，能够分解水中的有机物和富营养物质并吸附重金属离子，降低污水的浑浊度，能够从根本上解决水污染的问题，净化方式更绿色清洁环保，不会产生二次污染，且维护成本较低，净化过程无需使用额外的水资源。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种基于空化水射流的水体净化循环系统，包括水池、污水处理箱、射流喷嘴、离子交换柱和药品罐，所述水池的出水口和所述污水处理箱的污水入水口通过注水管路连通，所述污水处理箱的排水口和所述水池的入水口通过出水管路连通，所述水池与所述射流喷嘴的入水口通过射流管路连通，所述射流管路上设置有增压结构，所述射流喷嘴的出水口伸入所述污水处理箱中，且所述射流喷嘴的出水口与所述污水处理箱中的所述离子交换柱相对设置，所述离子交换柱内设置有离子交换结构，所述离子交换结构用于吸附水体中的重金属离子，所述药品罐用于盛放净水药品，所述药品罐与所述射流喷嘴连通。

优选地，所述污水入水口设置在所述污水处理箱的上部，所述排水口设置在所述污水处理箱的下部。

优选地，所述注水管路上设置有第一过滤器、第一离心泵、第一流量计和第一控制阀。

优选地，所述出水管路上设置有第二离心泵、第二控制阀、第二流量计和第二过滤器。

优选地，所述射流管路上设置有第三过滤器、第三流量计和第三控制阀。

优选地，所述增压结构为增压泵。

优选地，所述药品罐和所述射流喷嘴之间设置有药品流量阀。

优选地，所述离子交换柱通过夹具固定在所述污水处理箱内。

优选地，所述射流喷嘴为直喷嘴。

优选地，所述离子交换结构采用离子交换树脂制成。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的基于空化水射流的水体净化循环系统通过在药品罐中加入净水药品，且净水药品可以耦合多种不同净水介质，利用高速射流产生的负压效应，将其从药品罐中吸入并与射流束混合，促进净水药品快速充分反应，提高净水效率。在距离射流喷嘴的出水口一定距离处安装有离子交换柱，射流冲击到离子交换柱的液体入口处，使空化泡快速溃灭，提高净水效率，并使污水通过离子交换柱内的离子交换结构来吸附水中的重金属离子。水射流产生的强烈冲击波能够加速重金属离子在离子交换树脂中的扩散，进而提高污水的净化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于空化水射流的水体净化循环系统原理图；

其中：100-基于空化水射流的水体净化循环系统，1-第一离心泵，2-第一流量计，3-第一控制阀，4-第三过滤器，5-第三流量计，6-第三控制阀，7-增压泵，8-药品流量阀，9-药品罐，10-射流喷嘴，11-水池，12-第二离心泵，13-第二控制阀，14-第二流量计，15-夹具，16-污水入水口，17-污水处理箱，18-离子交换柱，19-排水口，20-第一过滤器，21-第二过滤器。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于空化水射流的水体净化循环系统，能够分解水中的有机物和富营养物质并吸附重金属离子，降低污水的浑浊度，能够从根本上解决水污染的问题，净化方式更绿色清洁环保，不会产生二次污染，且维护成本较低，净化过程无需使用额外的水资源。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了一种基于空化水射流的水体净化循环系统100，包括水池11、污水处理箱17、射流喷嘴10、离子交换柱18和药品罐9，水池11的出水口和污水处理箱17的污水入水口16通过注水管路连通，污水处理箱17的排水口19和水池11的入水口通过出水管路连通，水池11与射流喷嘴10的入水口通过射流管路连通，射流管路上设置有增压结构，增压结构使得射流管路的污水形成空化水射流，射流喷嘴10的出水口伸入污水处理箱17中，且射流喷嘴10的出水口与污水处理箱17中的离子交换柱18的液体入口相对设置，离子交换柱18内设置有离子交换结构，离子交换结构用于吸附水体中的重金属离子，药品罐9用于盛放净水药品，药品罐9与射流喷嘴10连通。本实施例通过注水管路将污水抽入到污水处理箱17中，保证在淹没条件下开展空化射流。本实施例中射流喷嘴10和药品罐9组成的射流装置基于空化磨料一体化射流工艺，通过在药品罐9中加入净水药品，且净水药品可以耦合多种不同净水介质，利用高速射流产生的负压效应，将其从药品罐9中吸入并与射流束混合，促进净水药品快速充分反应，提高净水效率。其中，净水介质主要包括铝盐和絮凝剂。铝盐通过水解、碰撞缩合等反应来去除磷，而水射流产生的局部超临界水氧化条件与强烈的冲击波能够促进铝盐的充分反应；絮凝剂通过与水体的充分混合使水中的大部分胶体杂质失去稳定性，最终形成能够通过沉淀去除的絮状体，而水射流能够显著增加絮凝剂在污水中的速度梯度，大幅增加微小颗粒间的接触与碰撞，从而提高反应速率。射流冲击到离子交换柱18的液体入口处，使空化泡快速溃灭，提高净水效率，并使污水通过离子交换柱18内的离子交换结构来吸附水中的重金属离子。

本实施例还包括总控制系统模块，总控制系统模块包括管路控制模块和水质监测模块。水质监测模块集成了pH水质传感器、温度传感器、电导率传感器和浊度传感器，pH水质传感器、温度传感器、电导率传感器和浊度传感器均设置在出水管路上，能够通过控制面板读取各传感器的数据，实时监测净水过程中水体的pH值、温度、离子浓度及悬浮固体颗粒等参数的变化，通过管路控制模块协同控制各条管路(注水管路、出水管路和射流管路)的进出水流量及空化射流压强，使基于空化水射流的水体净化循环系统100的工作效率更高、具有良好的人机交互性。

本实施例中，离子交换结构采用离子交换树脂制成，离子交换树脂是一种含有离子交换基团的功能高分子材料，能够与重金属离子发生离子交换，从而降低污水中的重金属浓度，可选择性地去除污水中的铅、汞、铜等重金属离子，使污水得到净化。水射流产生的强烈压力和冲击波能够加速重金属离子在离子交换树脂中的对流与扩散，进而提高污水的净化效率。

本实施例中，污水入水口16设置在污水处理箱17的上部，排水口19设置在污水处理箱17的下部。

本实施例中，注水管路上设置有第一过滤器20、第一离心泵1、第一流量计2和第一控制阀3，能够将经过第一过滤器20过滤的污水抽入污水处理箱17，保证在淹没条件下开展空化射流。

本实施例中，出水管路上设置有第二离心泵12、第二控制阀13、第二流量计14和第二过滤器21。污水经过第二过滤器21将反应沉淀后的磷盐和絮状物进行过滤后抽回水池11，实现净水系统的水资源循环。第二离心泵12将污水处理箱17内经过处理的废水经第二过滤器21过滤固状的磷盐和絮状物后重新抽回到水池11中，实现净水系统的水资源循环。

本实施例中，射流管路上设置有第三过滤器4、第三流量计5和第三控制阀6。第三过滤器4能够过滤水池11中的固体与大颗粒杂质，保证射流喷嘴10的正常工作。

本实施例中，增压结构为增压泵7。

本实施例中，药品罐9和射流喷嘴10之间设置有药品流量阀8，用于控制净水药品的用量。

本实施例中，离子交换柱18通过夹具15夹持固定在污水处理箱17内。

本实施例中，射流喷嘴10为直喷嘴；第一过滤器20、第二过滤器21和第三过滤器4均采用Y型过滤器，可以除去废水中的固体颗粒。

本实施例的基于空化水射流的水体净化循环系统100可以基于空化水射流中空化泡溃灭时产生的一系列极端理化反应和离子交换反应来协同净化污水，空化泡溃灭时局部的剧烈高温高压、水裂解和超临界水氧化等反应足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，能够有效地净化污水中的有机物和富营养物质。本实施例耦合了多种净水工艺，以空化射流工艺与离子交换技术为主体，能够有效分解污水中多种不同的有机物、富营养物质和重金属离子，并降低污水的浑浊度，绿色环保、不会对水体造成二次污染、净水效率较高、无需额外的水资源。

相较于多级生物膜污水处理技术，从根本上解决水污染的问题，且净化方式更绿色清洁环保，不会产生二次污染、对水体造成伤害。本实施例的基于空化水射流的水体净化循环系统100受污水中固体颗粒的影响较小，污水处理精度比较稳定，对污水中的不同成分有较强的适应性，净水效率高且无需除污水外的水源介入污水处理，整个净水过程中实现水资源的完全循环；相较于物理过滤沉淀净水法，本实施例的基于空化水射流的水体净化循环系统100能够有效去除污水中的氨氮化合物、细菌和微生物等，从源头解决水体污染问题，且物理法往往会出现污水过滤后废弃物排放造成的二次污染的问题，而本实施例的基于空化水射流的水体净化循环系统100能够直接分解水中的富营养物质并吸附重金属离子；相较于生化法直接在水中加入化学净水药物，如硫化物、钡盐等进行净化，其只能净化水体中的部分污染物，并且需要控制药品用量，以免对水体造成额外负荷，而本实施例的基于空化水射流的水体净化循环系统100对污水中的不同污染物都能有较好的净化效果，并且净化方式绿色清洁、不会对水体造成额外负担。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：包括水池、污水处理箱、射流喷嘴、离子交换柱和药品罐，所述水池的出水口和所述污水处理箱的污水入水口通过注水管路连通，所述污水处理箱的排水口和所述水池的入水口通过出水管路连通，所述水池与所述射流喷嘴的入水口通过射流管路连通，所述射流管路上设置有增压结构，所述射流喷嘴为直喷嘴，所述射流喷嘴的出水口伸入所述污水处理箱中，且所述射流喷嘴的出水口与所述污水处理箱中的所述离子交换柱相对设置，所述离子交换柱内设置有离子交换结构，所述离子交换结构采用离子交换树脂制成，所述离子交换结构用于吸附水体中的重金属离子，所述药品罐用于盛放净水药品，所述药品罐与所述射流喷嘴连通；

所述基于空化水射流的水体净化循环系统通过在所述药品罐中加入净水药品，且净水药品能够耦合多种不同净水介质，利用高速射流产生的负压效应，将净水药品从所述药品罐中吸入并与射流束混合，促进净水药品快速充分反应，提高净水效率；在距离所述射流喷嘴的出水口处安装有所述离子交换柱，射流冲击到所述离子交换柱的液体入口处，使空化泡快速溃灭，提高净水效率，并使污水通过所述离子交换柱内的所述离子交换结构来吸附水中的重金属离子；水射流产生的强烈冲击波能够加速重金属离子在所述离子交换树脂中的扩散，进而提高污水的净化效率。

2.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述污水入水口设置在所述污水处理箱的上部，所述排水口设置在所述污水处理箱的下部。

3.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述注水管路上设置有第一过滤器、第一离心泵、第一流量计和第一控制阀。

4.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述出水管路上设置有第二离心泵、第二控制阀、第二流量计和第二过滤器。

5.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述射流管路上设置有第三过滤器、第三流量计和第三控制阀。

6.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述增压结构为增压泵。

7.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述药品罐和所述射流喷嘴之间设置有药品流量阀。

8.根据权利要求1所述的基于空化水射流的水体净化循环系统，其特征在于：所述离子交换柱通过夹具固定在所述污水处理箱内。