CN116143258A - 工业用水的制备装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业用水的制备装置和方法，包括进水泵、斜板沉淀池、提升泵、炭基填料过滤器、改性小麦秸秆生物炭填料以及排水泵，利用斜板沉淀池和碳基填料过滤器可以实现同时去除悬浮物和溶解性有机物。并且本申请方案的生产运行成本低，运用了生物炭技术，降低了二氧化炭排放，充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色生产工艺。

Description

工业用水的制备装置和方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种工业用水的制备装置和方法。
背景技术
随着现代工业生产越来越发达，各行业发展极其迅速，生产能力扩大，越来越受到资源和环境的制约，生产中需要消耗大量的工业用水，工业用水是在工业生产中不可缺少的消费品，尤其是化工行业。工业用水的原水一般来自于湖泊和江河，原水中含有大量的悬浮物和溶解性有机物，现有技术中缺少可以同时去除悬浮物和溶解性有机物的方案。
需要说明的是，公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业用水的制备装置和方法，用于解决现有技术中缺少可以同时去除悬浮物和溶解性有机物的方案。
为了解决以上技术问题，本发明提出了一种工业用水的制备装置，包括：
进水泵，用于输送原水进入斜板沉淀池；
斜板沉淀池，用于去除所述原水中的悬浮物；
提升泵，用于将所述斜板沉淀池中的所述原水输出到碳基填料过滤器中；
炭基填料过滤器，用于降低所述原水中的溶解性有机物和悬浮物；
排水泵，用于将处理后的所述原水输出到工业水管网中。
可选地，所述斜板沉淀池中设置有氯化铁。
可选地，所述氯化铁的浓度为23mg/L～121mg/L。
可选地，所述碳基填料过滤器中设置有改性小麦秸秆生物炭填料。
可选地，所述碳基填料过滤器具有一容置空间，所述改性小麦秸秆生物炭填料设置在所述容置空间内，并占所述容置空间体积的75％～84％。
可选地，所述改性小麦秸秆生物炭填料通过以下方式制备：
以小麦秸秆为生物炭原料，用自来水冲洗2～3遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1小时～1.5小时，自然冷却，将干的所述小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选60目～80目的小麦秸秆细粉；
将所述小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以6℃/min～7℃/min升温至355℃～395℃，恒温45分钟～67分钟，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料；
配制质量比为3％～7％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比6:1～7:1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为3小时～4小时，过滤后晾干，放入马弗炉中，6℃/min～7℃/min升温至515℃～675℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。
可选地，所述改性小麦秸秆生物炭填料为多孔结构。
可选地，所述改性小麦秸秆生物炭填料的比表面积为656m2/g～717m2/g。
可选地，所述原水在所述碳基填料过滤器中停留时间为27分钟～35分钟。
基于同一发明构思，本发明还提出一种工业用水的制备方法，利用上述特征描述中任一项所述的工业用水的制备装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种工业用水的制备装置，包括进水泵、斜板沉淀池、提升泵、炭基填料过滤器、改性小麦秸秆生物炭填料以及排水泵，利用斜板沉淀池和碳基填料过滤器可以实现同时去除悬浮物和溶解性有机物。并且本申请方案的生产运行成本低，运用了生物炭技术，降低了二氧化炭排放，充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色生产工艺。
本发明提出的工业用水的制备方法，与所述工业用水的制备装置属于同一发明构思，因此具有相同的有益效果，在此不做赘述。
附图说明
图1为本发明实施例提出的工业用水的制备装置的结构示意图；
1-进水泵，2-斜板沉淀池，3-提升泵，4-炭基填料过滤器，5-改性小麦秸秆生物炭填料，6-排水泵。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参考图1，本发明实施例提出了一种工业用水的制备装置，包括：
进水泵，用于输送原水进入斜板沉淀池；
斜板沉淀池，用于去除所述原水中的悬浮物；
提升泵，用于将所述斜板沉淀池中的所述原水输出到碳基填料过滤器中；
炭基填料过滤器，用于降低所述原水中的溶解性有机物和悬浮物；
排水泵，用于将处理后的所述原水输出到工业水管网中。
与现有技术不同之处在于，本发明实施例提出的一种工业用水的制备装置，包括进水泵、斜板沉淀池、提升泵、炭基填料过滤器、改性小麦秸秆生物炭填料以及排水泵，利用斜板沉淀池和碳基填料过滤器可以实现同时去除悬浮物和溶解性有机物。并且本申请方案的生产运行成本低，运用了生物炭技术，降低了二氧化炭排放，充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色生产工艺。
具体地，在本实施例中，所述斜板沉淀池中设置有氯化铁。
具体地，在本实施例中，所述氯化铁的浓度为23mg/L～121mg/L。
具体地，在本实施例中，所述碳基填料过滤器中设置有改性小麦秸秆生物炭填料。
具体地，在本实施例中，所述碳基填料过滤器具有一容置空间，所述改性小麦秸秆生物炭填料设置在所述容置空间内，并占所述容置空间体积的75％～84％。
具体地，在本实施例中，所述改性小麦秸秆生物炭填料通过以下方式制备：
以小麦秸秆为生物炭原料，用自来水冲洗2～3遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1小时～1.5小时，自然冷却，将干的所述小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选60目～80目的小麦秸秆细粉；
将所述小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以6℃/min～7℃/min升温至355℃～395℃，恒温45分钟～67分钟，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料；
配制质量比为3％～7％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比6:1～7:1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为3小时～4小时，过滤后晾干，放入马弗炉中，6℃/min～7℃/min升温至515℃～675℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。
具体地，在本实施例中，所述改性小麦秸秆生物炭填料为多孔结构。
具体地，在本实施例中，所述改性小麦秸秆生物炭填料的比表面积为656m2/g～717m2/g。
具体地，在本实施例中，所述原水在所述碳基填料过滤器中停留时间为27分钟～35分钟。
为了便于本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下结合几个具体示例来详细说明：
实施例1：
假设所述湖泊和江河原水的溶解性有机物为6.9mg/L，悬浮物为345mg/L。
所述原水通过进水泵进入斜板沉淀池。在斜板沉淀池投加121mg/L的氯化铁，氯化铁药剂和原水形成絮体沉淀。沉淀后原水水质为溶解性有机物为6.3mg/L，悬浮物为101mg/L。混凝沉淀技术对去除悬浮物有效，需要后续工艺进一步去除原水中的溶解性有机物。
原水通过提升泵进入炭基填料过滤器，炭基填料过滤器内部装有改性小麦秸秆生物炭填料。原水从炭基填料过滤器的底部进入塔内，自下而上流出。整个炭基填料过滤器中改性生物炭催化剂占整个炭基填料过滤器体积的84％，原水在塔中的停留时间为35min。改性小麦秸秆生物炭填料有吸附的功能，可以降低原水中的溶解性有机物和悬浮物。
本示例针对原水的水质特性，开发制备了改性小麦秸秆生物炭填料。改性小麦秸秆生物炭填料的制备方案如下：1)生物炭原料选取：以小麦秸秆为生物炭原料，先用自来水冲洗3遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1.5h，自然冷却，将干的小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选80目的小麦秸秆细粉。2)低温炭化料：小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以7℃/min升温至395℃，恒温67min，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料。3)生物炭：配制质量比为7％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比(体积比)7:1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为4h，过滤后晾干，放入马弗炉中，7℃/min升温至675℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。改性小麦秸秆生物炭填料具有多孔结构，比表面积为717m2/g，有较强的吸附能力。
经过炭基填料过滤器后，原水的溶解性有机物为1.6mg/L，悬浮物为37mg/L。水质达到工业水用水标准，通过排水泵排入工业水管网。
实施例2
假设所述湖泊和江河原水的溶解性有机物为4.6mg/L，悬浮物为201mg/L。
所述原水通过进水泵进入斜板沉淀池。在斜板沉淀池投加23mg/L的氯化铁，氯化铁药剂和原水形成絮体沉淀。沉淀后原水水质为溶解性有机物为4.3mg/L，悬浮物为45mg/L。混凝沉淀技术对去除悬浮物有效，需要后续工艺进一步去除原水中的溶解性有机物。
原水通过提升泵进入炭基填料过滤器，炭基填料过滤器内部装有改性小麦秸秆生物炭填料。原水从炭基填料过滤器的底部进入塔内，自下而上流出。整个炭基填料过滤器中改性生物炭催化剂占整个炭基填料过滤器体积的75％，原水在塔中的停留时间为27min。改性小麦秸秆生物炭填料有吸附的功能，可以降低原水中的溶解性有机物和悬浮物。
本示例针对原水的水质特性，开发制备了改性小麦秸秆生物炭填料。改性小麦秸秆生物炭填料的制备方案如下：1)生物炭原料选取：以小麦秸秆为生物炭原料，先用自来水冲洗2遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1h，自然冷却，将干的小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选60～80目的小麦秸秆细粉。2)低温炭化料：小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以6℃/min升温至355℃，恒温45min，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料。3)生物炭：配制质量比为3％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比(体积比)6:1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为3h，过滤后晾干，放入马弗炉中，6℃/min升温至515℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。改性小麦秸秆生物炭填料具有多孔结构，比表面积为656m2/g，有较强的吸附能力。
经过炭基填料过滤器后，原水的溶解性有机物为1.2mg/L，悬浮物为25mg/L。水质达到工业水用水标准，通过排水泵排入工业水管网。
实施例3
假设所述湖泊和江河原水的溶解性有机物为5.3mg/L，悬浮物为289mg/L。
所述原水通过进水泵进入斜板沉淀池。在斜板沉淀池投加76mg/L的氯化铁，氯化铁药剂和原水形成絮体沉淀。沉淀后原水水质为溶解性有机物为5.1mg/L，悬浮物为79mg/L。混凝沉淀技术对去除悬浮物有效，需要后续工艺进一步去除原水中的溶解性有机物。
原水通过提升泵进入炭基填料过滤器，炭基填料过滤器内部装有改性小麦秸秆生物炭填料。原水从炭基填料过滤器的底部进入塔内，自下而上流出。整个炭基填料过滤器中改性生物炭催化剂占整个炭基填料过滤器体积的80％，原水在塔中的停留时间为31min。改性小麦秸秆生物炭填料有吸附的功能，可以降低原水中的溶解性有机物和悬浮物。
本示例针对原水的水质特性，开发制备了改性小麦秸秆生物炭填料。改性小麦秸秆生物炭填料的制备：1)生物炭原料选取：以小麦秸秆为生物炭原料，先用自来水冲洗2遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1.5h，自然冷却，将干的小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选70目的小麦秸秆细粉。2)低温炭化料：小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以6～7℃/min升温至378℃，恒温58min，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料。3)生物炭：配制质量比为5％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比(体积比)6):1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为4h，过滤后晾干，放入马弗炉中，6℃/min升温至599℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。改性小麦秸秆生物炭填料具有多孔结构，比表面积为689m2/g，有较强的吸附能力。
经过炭基填料过滤器后，原水的溶解性有机物为1.4mg/L，悬浮物为29mg/L。水质达到工业水用水标准，通过排水泵排入工业水管网。
基于同一发明构思，本发明实施例还提出一种工业用水的制备方法，利用上述特征描述中任一项所述的工业用水的制备装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出的一种工业用水的制备装置，包括进水泵、斜板沉淀池、提升泵、炭基填料过滤器、改性小麦秸秆生物炭填料以及排水泵，利用斜板沉淀池和碳基填料过滤器可以实现同时去除悬浮物和溶解性有机物。并且本申请方案的生产运行成本低，运用了生物炭技术，降低了二氧化炭排放，充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色生产工艺。
本发明提出的工业用水的制备方法，与所述工业用水的制备装置属于同一发明构思，因此具有相同的有益效果，在此不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业用水的制备装置，其特征在于，包括：
进水泵，用于输送原水进入斜板沉淀池；
斜板沉淀池，用于去除所述原水中的悬浮物；
提升泵，用于将所述斜板沉淀池中的所述原水输出到碳基填料过滤器中；
炭基填料过滤器，用于降低所述原水中的溶解性有机物和悬浮物；
排水泵，用于将处理后的所述原水输出到工业水管网中。
2.如权利要求1所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述斜板沉淀池中设置有氯化铁。
3.如权利要求2所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述氯化铁的浓度为23mg/L～121mg/L。
4.如权利要求1所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述碳基填料过滤器中设置有改性小麦秸秆生物炭填料。
5.如权利要求4所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述碳基填料过滤器具有一容置空间，所述改性小麦秸秆生物炭填料设置在所述容置空间内，并占所述容置空间体积的75％～84％。
6.如权利要求4所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述改性小麦秸秆生物炭填料通过以下方式制备：
以小麦秸秆为生物炭原料，用自来水冲洗2～3遍，清洗干净，晾干，放置120℃烘箱中1小时～1.5小时，自然冷却，将干的所述小麦秸秆放入粉碎机粉碎，粉碎后放入研磨机研磨成细粉，筛选60目～80目的小麦秸秆细粉；
将所述小麦秸秆细粉放入马弗炉中，以6℃/min～7℃/min升温至355℃～395℃，恒温45分钟～67分钟，自然冷却，形成小麦秸秆细粉生物炭炭化料；
配制质量比为3％～7％的磷酸溶液，在磷酸溶液溶液中按照液固比6:1～7:1的比例浸置小麦秸秆生物炭炭化料，浸置时间为3小时～4小时，过滤后晾干，放入马弗炉中，6℃/min～7℃/min升温至515℃～675℃，冷却，形成小麦秸秆生物炭。
7.如权利要求4所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述改性小麦秸秆生物炭填料为多孔结构。
8.如权利要求4所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述改性小麦秸秆生物炭填料的比表面积为656m2/g～717m2/g。
9.如权利要求1所述的工业用水的制备装置，其特征在于，所述原水在所述碳基填料过滤器中停留时间为27分钟～35分钟。
10.一种工业用水的制备方法，其特征在于，利用权利要求1-9中任一项所述的工业用水的制备装置。
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