CN116081860A - 一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理领域，公开了一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用，其特征在于，该方法具体包括：对废水重金属进行检测并处理，利用注入模块将重金属废水注入到离心模块中；在离心模块添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心，离心完毕后，水泵将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；过滤模块连接有反冲洗模块，对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；烘干模块将沉淀收集的重金属进行脱水处理。本发明有效解决了传统化学手段中的化学物质可能造成环境二次污染，并且成本很高，不利于大规模处理废水的问题，并且自动化水平较高，提高了重金属废水的沉淀脱水处理的效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用。
背景技术
重金属是水体中最重要的无机污染物，它们对植物、动物和人的毒性都很高。由于重金属离子在世界各地的水体中都有较为严重的污染，尤其是在亚洲和非洲等地区，因此如何有效去除重金属离子成为全球亟待解决的问题。
现有技术往往采取化学沉淀法，即向含重金属离子工业废水中投加碱性中和试剂或者硫化物，使重金属离子与羟基或硫离子反应，生产难溶于水的氢氧化物沉淀或硫化物沉淀物，从而从水中分离。这样化学物质可能造成环境二次污染，并且成本很高，不利于大规模处理废水。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术往往采取化学沉淀法，即向含重金属离子工业废水中投加碱性中和试剂或者硫化物，使重金属离子与羟基或硫离子反应，生产难溶于水的氢氧化物沉淀或硫化物沉淀物，从而从水中分离。这样化学物质可能造成环境二次污染，并且成本很高，不利于大规模处理废水。
(2)现有利用磁性水凝胶处理废水的方法不能对废水中重金属进行准确检测。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用。
本发明是这样实现的，一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用，其特征在于，该方法具体包括：
S1：对废水重金属进行检测并处理，利用注入模块将重金属废水注入到离心模块中；
S2：在离心模块添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心，离心完毕后，水泵将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
S3：过滤模块连接有反冲洗模块，对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
S4：烘干模块将沉淀收集的重金属进行脱水处理；
所述对废水重金属进行检测并处理方法：
配置检测容器参数，将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P01；
将体积为V1的废水样送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Ps；
排出所述检测容器内的混合液，清洗所述检测容器；
将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P02；
将体积为V1的重金属离子校正液送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Pb；
获得废水样中重金属离子浓度Cs为：
检测后，在废水中加入硫化钠，废水中的重金属以二价重金属计算，硫化物按照二价重金属阳离子：硫(S2-)的摩尔比是1：2加入，硫化钠中的硫与重金属形成颗粒物，进一步加入重金属的硫化物沉淀，所加入重金属的硫化物沉淀体积为处理废水的体积的55％，然后搅拌6分钟，然后静置3小时，用已生成的沉淀带动新生成的颗粒物迅速沉淀；
所述重金属硫化物沉淀为硫化镍、硫化铜、硫化汞、硫化铬、硫化镉、硫化砷、硫化铝、硫化锌、硫化铅或者硫化铁，或者两种以上任意比例的混合物；
加入石英砂代替所加入的重金属的硫化物沉淀，所加入石英砂体积为处理废水的体积的55％；
废水中的重金属包括镍、铜、汞、铬、镉、砷、铝、锌或者铅；
静置后，颗粒物沉淀后的上清液经过进一步后续工艺处理，包括砂滤和离子交换；砂滤反冲洗废水和离子交换再生废水均排入废水处理调节池，再经过权利要求1所述的方法进行废水处理；
加入的废水为电解液或电镀液；
所述废水中加入有活性物质；
重金属离子为铅、镉、铜或锌离子时，加入电镀液的活性物质为氯化物；重金属离子为汞离子时，加入电解液的活性物质是重铬酸盐；
在重金属离子检测中，使用的工作电极、参比电极及辅助电极的端部均始终没入所述检测容器内的溶液中；
所述工作电极为玻碳工作电极或金盘工作电极。
进一步，所述S2中，在离心模块添加磁性水凝胶之前，需将废水的pH调至4～6。
进一步，所述离心模块内设置有液位监测仪和信号传输模块，用于实时监测离心模块内的液位水平。
进一步，所述信号传输模块信号传输方法如下：
物理量转化为脉冲信号，第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量，所述脉冲信号的数量表示物理量的值；
脉冲信号传输；
脉冲信号解码为物理量，第二调节参数组控制接收脉冲信号的数量解码为物理量的值。
进一步，所述第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量包括：
count1＝(data1-lowth+P)*N+M；
其中，data1为发送的物理量的值；count1为发送的脉冲数量；第一调节参数组包括，用户预设的物理量变化范围的最小值参数lowth；识别参数P，取值为非负整数；扩大参数N，取值为不小于1的数；修正参数M，取值为整数。
进一步，所述注水模块根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水。
进一步，所述过滤模块内的滤料由石英砂、无烟煤、鹅卵石、活性炭或沸石组成。
本发明另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
本发明另一目的在于提供一种实施所述利用磁性水凝胶处理废水的方法的利用磁性水凝胶处理废水的系统，该系统包括：
注入模块，与信号传输模块连接，用于将重金属废水注入到离心模块中，根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水；
离心模块，与注入模块连接，用于添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心；
液位监测仪，与信号传输模块连接，用于实时监测离心模块内的液位水平；
信号传输模块，与注入模块连接，用于向注入模块传递信号；
水泵，与离心模块、过滤模块连接，用于将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
过滤模块，与水泵、反冲洗模块连接，用于对含重金属废水进性过滤；
反冲洗模块，与过滤模块连接，用于对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
烘干模块，与过滤模块连接，用于将沉淀收集的重金属进行脱水处理。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明离心模块能将通入的重金属废水离心搅拌，通过开口加入磁性水凝胶，通过离心搅拌对工业废水进行吸附处理，液位监测仪能实时监测离心模块内废水的通入量，离心模块中吸附处理的废水通入过滤装置过滤，并通过烘干智能处理提高了重金属废水的沉淀脱水处理的效率。
同时，通过对废水重金属进行检测并处理方法每个测量周期内均进行校正液的同步分析，即为实时校正，可一定程度解决因外界环境温度波动而影响测量结果的问题；电镀液或电解液中添加一定量的重金属离子，可将离子浓度提高至其线性检测区间，增加直线性和测量结果可信度；电镀液或电解液中添加一定量活性物质可提高工作电极电化学活性，增加溶出峰基线与峰形的稳定性，提高废水中重金属测量结果的准确性。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明有效解决了传统化学手段中的化学物质可能造成环境二次污染，并且成本很高，不利于大规模处理废水的问题，并且自动化水平较高，提高了重金属废水的沉淀脱水处理的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种利用磁性水凝胶处理废水的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种利用磁性水凝胶处理废水的系统结构图；
图中：1、注入模块；2、离心模块；3、水泵；4、过滤模块；5、烘干模块；6、液位监测仪；7、信号传输模块；8、反冲洗模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1所示，本发明实施例是这样实现的，一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用，该方法具体包括：
S1：对废水重金属进行检测并处理，利用注入模块将重金属废水注入到离心模块中；
S2：在离心模块添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心，离心完毕后，水泵将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
S3：过滤模块连接有反冲洗模块，对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
S4：烘干模块将沉淀收集的重金属进行脱水处理；
所述对废水重金属进行检测并处理方法：
配置检测容器参数，将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P01；
将体积为V1的废水样送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Ps；
排出所述检测容器内的混合液，清洗所述检测容器；
将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P02；
将体积为V1的重金属离子校正液送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Pb；
获得废水样中重金属离子浓度Cs为：
检测后，在废水中加入硫化钠，废水中的重金属以二价重金属计算，硫化物按照二价重金属阳离子：硫(S2-)的摩尔比是1：2加入，硫化钠中的硫与重金属形成颗粒物，进一步加入重金属的硫化物沉淀，所加入重金属的硫化物沉淀体积为处理废水的体积的55％，然后搅拌6分钟，然后静置3小时，用已生成的沉淀带动新生成的颗粒物迅速沉淀；
所述重金属硫化物沉淀为硫化镍、硫化铜、硫化汞、硫化铬、硫化镉、硫化砷、硫化铝、硫化锌、硫化铅或者硫化铁，或者两种以上任意比例的混合物；
加入石英砂代替所加入的重金属的硫化物沉淀，所加入石英砂体积为处理废水的体积的55％；
废水中的重金属包括镍、铜、汞、铬、镉、砷、铝、锌或者铅；
静置后，颗粒物沉淀后的上清液经过进一步后续工艺处理，包括砂滤和离子交换；砂滤反冲洗废水和离子交换再生废水均排入废水处理调节池，再经过权利要求1所述的方法进行废水处理；
加入的废水为电解液或电镀液；
所述废水中加入有活性物质；
重金属离子为铅、镉、铜或锌离子时，加入电镀液的活性物质为氯化物；重金属离子为汞离子时，加入电解液的活性物质是重铬酸盐；
在重金属离子检测中，使用的工作电极、参比电极及辅助电极的端部均始终没入所述检测容器内的溶液中；
所述工作电极为玻碳工作电极或金盘工作电极。
所述S2中，在离心模块添加磁性水凝胶之前，需将废水的pH调至4～6。
所述离心模块内设置有液位监测仪和信号传输模块，用于实时监测离心模块内的液位水平。
所述信号传输模块信号传输方法如下：
物理量转化为脉冲信号，第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量，所述脉冲信号的数量表示物理量的值；
脉冲信号传输；
脉冲信号解码为物理量，第二调节参数组控制接收脉冲信号的数量解码为物理量的值。
所述第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量包括：
count1＝(data1-lowth+P)*N+M；
其中，data1为发送的物理量的值；count1为发送的脉冲数量；第一调节参数组包括，用户预设的物理量变化范围的最小值参数lowth；识别参数P，取值为非负整数；扩大参数N，取值为不小于1的数；修正参数M，取值为整数。
所述注水模块根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水。
所述过滤模块内的滤料由石英砂、无烟煤、鹅卵石、活性炭或沸石组成。
本发明将一种利用磁性水凝胶处理废水的方法应用于一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
本发明将一种利用磁性水凝胶处理废水的方法应用于一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
如图2所示，本发明将一种利用磁性水凝胶处理废水的系统实施所述利用磁性水凝胶处理废水的方法，该系统包括：
注入模块1，与信号传输模块连接，用于将重金属废水注入到离心模块中，根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水；
离心模块2，与注入模块1连接，用于添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心；
液位监测仪6，与信号传输模块7连接，用于实时监测离心模块内的液位水平；
信号传输模块7，与注入模块1连接，用于向注入模块1传递信号；
水泵3，与离心模块2、过滤模块4连接，用于将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
过滤模块4，与水泵3、反冲洗模块5连接，用于对含重金属废水进性过滤；
反冲洗模块8，与过滤模块4连接，用于对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
烘干模块6，与过滤模块4连接，用于将沉淀收集的重金属进行脱水处理。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
本发明工作时，首先，对废水重金属进行检测并处理，利用注入模块将重金属废水注入到离心模块中；其次，在离心模块添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心，离心完毕后，水泵将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；然后，过滤模块连接有反冲洗模块，对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；最后，烘干模块将沉淀收集的重金属进行脱水处理；
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用磁性水凝胶处理废水的方法及应用，其特征在于，该方法具体包括：
S1：对废水重金属进行检测并处理，利用注入模块将重金属废水注入到离心模块中；
S2：在离心模块添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心，离心完毕后，水泵将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
S3：过滤模块连接有反冲洗模块，对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
S4：烘干模块将沉淀收集的重金属进行脱水处理；
所述对废水重金属进行检测并处理方法：
配置检测容器参数，将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P01；
将体积为V1的废水样送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Ps；
排出所述检测容器内的混合液，清洗所述检测容器；
将体积为V0的废水送至检测容器，获得重金属离子溶出的峰电流值P02；
将体积为V1的重金属离子校正液送至所述检测容器，与所述检测容器内的废水混合，获得重金属离子溶出的峰电流值Pb；
获得废水样中重金属离子浓度Cs为：
检测后，在废水中加入硫化钠，废水中的重金属以二价重金属计算，硫化物按照二价重金属阳离子：硫(S2-)的摩尔比是1：2加入，硫化钠中的硫与重金属形成颗粒物，进一步加入重金属的硫化物沉淀，所加入重金属的硫化物沉淀体积为处理废水的体积的55％，然后搅拌6分钟，然后静置3小时，用已生成的沉淀带动新生成的颗粒物迅速沉淀；
所述重金属硫化物沉淀为硫化镍、硫化铜、硫化汞、硫化铬、硫化镉、硫化砷、硫化铝、硫化锌、硫化铅或者硫化铁，或者两种以上任意比例的混合物；
加入石英砂代替所加入的重金属的硫化物沉淀，所加入石英砂体积为处理废水的体积的55％；
废水中的重金属包括镍、铜、汞、铬、镉、砷、铝、锌或者铅；
静置后，颗粒物沉淀后的上清液经过进一步后续工艺处理，包括砂滤和离子交换；砂滤反冲洗废水和离子交换再生废水均排入废水处理调节池，再经过权利要求1所述的方法进行废水处理；
加入的废水为电解液或电镀液；
所述废水中加入有活性物质；
重金属离子为铅、镉、铜或锌离子时，加入电镀液的活性物质为氯化物；重金属离子为汞离子时，加入电解液的活性物质是重铬酸盐；
在重金属离子检测中，使用的工作电极、参比电极及辅助电极的端部均始终没入所述检测容器内的溶液中；
所述工作电极为玻碳工作电极或金盘工作电极。
2.根据权利要求1所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述S2中，在离心模块添加磁性水凝胶之前，需将废水的pH调至4～6。
3.根据权利要求1所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述离心模块内设置有液位监测仪和信号传输模块，用于实时监测离心模块内的液位水平。
4.根据权利要求3所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述信号传输模块信号传输方法如下：
物理量转化为脉冲信号，第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量，所述脉冲信号的数量表示物理量的值；
脉冲信号传输；
脉冲信号解码为物理量，第二调节参数组控制接收脉冲信号的数量解码为物理量的值。
5.根据权利要求4所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述第一调节参数组控制物理量的值编码成发送脉冲信号的数量包括：
count1＝(data1-lowth+P)*N+M；
其中，data1为发送的物理量的值；count1为发送的脉冲数量；第一调节参数组包括，用户预设的物理量变化范围的最小值参数lowth；识别参数P，取值为非负整数；扩大参数N，取值为不小于1的数；修正参数M，取值为整数。
6.根据权利要求1所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述注水模块根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水。
7.根据权利要求1所述的利用磁性水凝胶处理废水的方法，其特征在于，所述过滤模块内的滤料由石英砂、无烟煤、鹅卵石、活性炭或沸石组成。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述利用磁性水凝胶处理废水的方法。
10.一种实施如权利要求1～6任意一项所述利用磁性水凝胶处理废水的方法的利用磁性水凝胶处理废水的系统，其特征在于，该系统包括：
注入模块，与信号传输模块连接，用于将重金属废水注入到离心模块中，根据液位监测仪传输的液位信号来控制是否继续注水；
离心模块，与注入模块连接，用于添加磁性水凝胶，对重金属废水进行离心；
液位监测仪，与信号传输模块连接，用于实时监测离心模块内的液位水平；
信号传输模块，与注入模块连接，用于向注入模块传递信号；
水泵，与离心模块、过滤模块连接，用于将吸附了磁性水凝胶颗粒的含重金属废水送至过滤模块进行过滤；
过滤模块，与水泵、反冲洗模块连接，用于对含重金属废水进性过滤；
反冲洗模块，与过滤模块连接，用于对过滤模块进行冲洗清洁，使过滤模块在短时间内恢复过滤能力；
烘干模块，与过滤模块连接，用于将沉淀收集的重金属进行脱水处理。
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