CN207877406U - 污水净化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型具体涉及一种污水净化处理系统，包括通过不锈钢管路依次串联连通的污水罐、第一过滤组件、沉降罐、第二过滤组件和金属离子富集组件，金属离子富集组件包括柱体、填料和出口三通阀，填料固定填充在柱体内部，填料为壳聚糖，柱体的顶端还具有清洗接口；出口三通阀连接在柱体的底端，其第一开口连通柱体，第二开口为净化水出口，第三出口为清洗液出口。本实用新型的污水净化处理系统中采用过滤组件截留固体颗粒杂质，沉降罐中加入絮凝剂除去部分杂质，最后采用吸附方式除去重金属离子，三种净化方式相结合，效果优异，且金属离子富集组件以壳聚糖为填料，吸附效果优于离子交换树脂，且为可逆吸附，可以实现对重金属离子的回收，避免二次污染。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种污水净化处理系统。
背景技术
近年来，工业的迅速发展给人们带来高的经济效益，但工业废水处理的高成本造成大量工业废水直接排放进入河流，从而造成河流的污染。其中，电解、电镀、农药、颜料、油漆等工业废水中含有大量的重金属离子，所含重金属离子种类繁多，给处理带来一定难度。含重金属离子废水对环境的污染有以下几个方面的特点：①重金属污染物在自然环境中不能自行分解为无害物质，而只能发生形态的改变或在不同相之间进行转移，在这些过程中其毒性并未得到根本性的消除，若处置稍有不当，重金属离子会返溶于水中，重新产生危害，形成“二次污染”；②生物体从环境中摄取重金属，经过食物链的生物放大作用，逐渐地在较高级的生物体内富集起来；③重金属进入人体后能够和生理高分子物质发生强烈的相互作用而使之失去活性，也可能积累在人体中造成慢性中毒，而这种积累性危害有时需要十多年才显现出来。
重金属因其特殊的化学、地球化学性质及毒性效应，被称为环境中具有潜在危害的重要污染物，具有高度危害性和难治理性。因此，对水体中重金属离子污染的净化一直以来是国内外学者研究的热点。重金属在废水中主要以离子的形式存在，如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cr6+等。处理含有重金属的废水的方法有很多，传统的处理方法主要有化学沉淀法、金属还原法、吸附法、离子交换法、电解法和微生物法等。化学沉淀法易于快速去除水体中大量的金属离子，但出水浓度往往达不到排放要求，所产生的沉淀物若处理不当，会造成二次污染。电解法适合用于处理高浓度的无机重金属废水，但不能将水中的汞离子浓度降得很低，而且耗电量大，投资成本高。离子交换法虽能从低浓度溶液中去除重金属离子， 但该法受废水中杂质的影响以及交换剂品种、产量和成本等的限制较大。金属还原法适用于处理成分单一的废水， 其反应速率较高，可直接回收重金属单质，但此法反应不完全， 需和其他方法结合使用。
虽然，目前针对含有重金属离子的污水净化处理所设计新方法不断出现，但是缺少用于污水处理的净化设备。鉴于此，设计一种用于含重金属离子污水的净化处理系统，对于环境保护，和社会发展都具有重要意义。
实用新型内容
为了解决现有技术中缺少高效的去除污水中重金属离子的污水处理设备的问题，本实用新型提供了一种污水净化处理系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
污水净化处理系统，包括通过不锈钢管路依次串联连通的污水罐、第一过滤组件、沉降罐、第二过滤组件和金属离子富集组件，其中，第一过滤组件的进水口处安装有自吸泵，所述自吸泵用于将污水罐中的污水泵至第一过滤组件中，过滤后的污水自第一过滤组件的出水口流入沉降罐；
所述沉降罐顶部设置有pH计和加料口，所述沉降罐的出水口处通过加压泵连通第二过滤组件，加压泵送来的污水经第二过滤组件过滤后流入金属离子富集组件的进水口；
所述金属离子富集组件包括柱体、填料和出口三通阀，填料固定填充在柱体内部，所述填料为壳聚糖，所述柱体的顶端还具有清洗接口；
所述出口三通阀连接在柱体的底端，出口三通阀的第一开口连通柱体，第二开口为净化水出口，第三出口为清洗液出口。
进一步地，本实用新型所述的污水净化处理系统中，所述填料中还含有枯草芽孢杆菌。
进一步地，本实用新型所述的污水净化处理系统中，所述沉降罐底部还安装有机械搅拌，通过搅拌加快污水与絮凝剂之间的反应。
进一步地，本实用新型所述的污水净化处理系统中，所述沉降罐的底部具有收集污泥的泥斗，所述沉降罐底部还连接压滤机，泥斗将污泥推送至压滤机的进料口，经压滤机压滤后的泥饼排出沉降罐。
进一步地，本实用新型所述的污水净化处理系统中，所述第一过滤组件和第二过滤组件结构相同，均包括一级网式过滤器、二级板式过滤器、三级超滤膜和可调增压泵，其中，一级网式过滤器采用不锈钢过滤网为核心过滤件，过滤速度为50 m/h～65 m/h，截污容量为10～15 kg/m3；二级板式过滤器过滤截流孔径为30 μm，三级超滤膜为孔径0.1 μm的UF超滤膜组；
所述可调增压泵设置在一级网式过滤器和二级板式过滤器之间。
进一步地，本实用新型所述的污水净化处理系统中，所述二级板式过滤器包括上板体、下板体和多组中空纤维膜丝束，所述中空纤维膜丝束的两端用树脂胶封装在塑料短管中，所述塑料短管插入所述上板体和下板体上的安装孔中，从而将中空纤维膜丝束固定在上板体和下板体之间；
在所述下板体的中心位置设有过滤进水口，在所述上板体的中心位置设有过滤出水口；液体在可调增压泵的压力推动下，从过滤进水口进入二级板式过滤器中，透过中空纤维膜丝的内壁流到膜丝的外部，最后经过滤出水口流向三级超滤膜。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的污水净化处理系统中采用过滤截留固体颗粒杂质，沉降罐中加入絮凝剂除去部分杂质，最后采用吸附方式除去重金属离子，三种净化方式相结合，净化效果优异，吸附效果优于普通离子交换树脂，且金属离子富集组件为可逆吸附，可以实现对重金属离子的回收，避免二次污染。
本实用新型的污水净化处理系统中的金属离子富集组件以壳聚糖为填料，化学吸附的吸附剂选用壳聚糖( chitosan )，壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质( chitin )经过脱乙酰作用得到的，材料来源广泛，价格经济，壳聚糖具有很强的吸附能力，能够吸附金属离子，壳聚糖主要作用为配位作用，其次为静电作用，配位作用是氨基上的电子对填充到金属离子的空轨道中产生的，静电作用是羟基上的负电荷与金属离子的正电荷互相吸引而产生的，其中氨基是与金属离子结合的最佳活性位点，对金属离子有稳定的配位作用，吸附能力的大小取决于其脱乙酰度，脱乙酰度越大，吸附能力越强。
还可以配合微生物吸附，微生物吸附选用枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌的表面产生细菌纤维素，细菌纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的链状多糖高分子，具有超纯、超细、超强和持水能力强，不会产生二次污染，比表面积大、多孔且存在大量羟基等独特的性质，其中羟基是与金属离子结合的基团，细菌纤维素作为新型的生物纳米材料，比表面积高，吸附效果好。
壳聚糖和枯草芽孢杆菌组合构成的填料对多种重金属离子如，铅、镉、汞的吸附效果优异，吸附过程中壳聚糖与枯草芽孢杆菌协同作用，壳聚糖结合在枯草芽孢杆菌的表面，形成了厚厚的疏松层，金属离子可以自由进入，并发生螯合；枯草芽孢杆菌的表面积比较大，使壳聚糖能够较为分散的伸展，更多的结合位点会暴露出来，大大提高了壳聚糖对重金属离子的吸附能力。
本实用新型的污水净化处理系统中的过滤组件包括一级网式过滤器、二级板式过滤器和三级超滤膜，其中，一级网式过滤器主要用于初步去除污水中的悬浮物和固体颗粒，二级板式过滤器主要去除粒径在50微米以下的固体颗粒、胶体、大分子物质、细菌和三级超滤膜主要用于去除粒径在0.1微米以上的物质；大颗粒杂质如果直接进入二级板式过滤器和三级超滤膜，很容易造成中空纤维膜丝断裂或者超滤膜的破裂，也容易造成二级板式过滤器和三级超滤膜超过负载而堵塞，从而降低过滤净化效果，本系统的三级过滤对杂质的逐级过滤，即可以增强去污效果，更重要的是可以保护超滤组件不被损坏。
以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是污水净化处理系统结构示意图。
图2是金属离子富集组件结构示意图。
图3是污水净化处理系统中的第一过滤组件结构示意图。
图4 是污水净化处理系统中二级板式过滤器的结构示意图。
图中：1-污水罐、2-第一过滤组件、3-沉降罐、4-第二过滤组件、5-金属离子富集组件、6-自吸泵、7-pH计、8-加料口、9-加压泵、10-柱体、11-填料、12-出口三通阀、13-清洗接口、14-第一开口、15-第二开口、16-第三出口、17-机械搅拌、18-压滤机、19-一级网式过滤器、20-二级板式过滤器、21-三级超滤膜、22-可调增压泵、23-上板体、24-下板体、25-中空纤维膜丝束、26-过滤进水口、27-过滤出水口。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是 为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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。在本实用新型的描述中，“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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。
以下使用的壳聚糖（脱乙酰度>90%）购于华兴生物科技有限公司；枯草芽孢杆菌由中国典型生物保存中心提供；在LB培养基中生长至稳定期后，离心洗涤去除培养基及代谢产物，重新悬浮于水中待用。
实施例1：
为了解决现有技术中缺少高效的去除污水中重金属离子的污水处理设备的问题，本实用新型提供了一种如图1所示的污水净化处理系统，包括通过不锈钢管路依次串联连通的污水罐1、第一过滤组件2、沉降罐3、第二过滤组件4和金属离子富集组件5，其中，第一过滤组件2的进水口处安装有自吸泵6，自吸泵6用于将污水罐1中的污水泵至第一过滤组件2中，过滤后的污水自第一过滤组件2的出水口流入沉降罐3。
如图3所述，第一过滤组件2和第二过滤组件4结构相同，均包括一级网式过滤器19、二级板式过滤器20、三级超滤膜21和可调增压泵22，其中，一级网式过滤器19采用不锈钢过滤网为核心过滤件，过滤速度为50 m/h～65 m/h，截污容量为10～15 kg/m3；二级板式过滤器20过滤截流孔径为30 μm，三级超滤膜21为孔径0.1 μm的UF超滤膜组；可调增压泵22设置在一级网式过滤器19和二级板式过滤器20之间。
如图4所示，二级板式过滤器20包括上板体23、下板体24和多组中空纤维膜丝束25，中空纤维膜丝束25的两端用树脂胶封装在塑料短管中，塑料短管插入上板体23和下板体24上的安装孔中，从而将中空纤维膜丝束25固定在上板体23和下板体24之间；在下板体24的中心位置设有过滤进水口26，在上板体23的中心位置设有过滤出水口27；液体在可调增压泵22的压力推动下，从过滤进水口26进入二级板式过滤器20中，透过中空纤维膜丝的内壁流到膜丝的外部，最后经过滤出水口27流向三级超滤膜21。
沉降罐3顶部设置有pH计7和加料口8，沉降罐3底部还安装有机械搅拌17，通过搅拌加快污水与絮凝剂之间的反应。沉降罐3的底部具有收集污泥的泥斗，沉降罐3底部还连接压滤机18，泥斗将污泥推送至压滤机18的进料口，经压滤机18压滤后的泥饼排出沉降罐3。
沉降罐3的出水口处通过加压泵9连通第二过滤组件4，加压泵9送来的污水经第二过滤组件4过滤后流入金属离子富集组件5的进水口。如图2所示，金属离子富集组件5包括柱体10、填料11和出口三通阀12，填料11固定填充在柱体10内部，填料11为壳聚糖或这壳聚糖和枯草芽孢杆菌的混合物。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin )经过脱乙酰作用得到的，材料来源广泛，价格经济，壳聚糖具有很强的吸附能力，能够吸附金属离子，壳聚糖主要作用为配位作用，其次为静电作用，配位作用是氨基上的电子对填充到金属离子的空轨道中产生的，静电作用是羟基上的负电荷与金属离子的正电荷互相吸引而产生的，其中氨基是与金属离子结合的最佳活性位点，对金属离子有稳定的配位作用，吸附能力的大小取决于其脱乙酰度，脱乙酰度越大，吸附能力越强。
壳聚糖和枯草芽孢杆菌组合填料对多种重金属离子如，铅、镉、汞协同吸附，壳聚糖结合在枯草芽孢杆菌的表面，形成了厚厚的疏松层，金属离子可以自由进入，并发生螯合；枯草芽孢杆菌的表面积比较大，使壳聚糖能够较为分散的伸展，更多的结合位点会暴露出来，大大提高了壳聚糖对重金属离子的吸附能力，污水中的重金属离子被彻底清除。每0.2g壳聚糖加入约6,000,000株枯草芽孢杆菌，柱体的径高比为1:5~1:8。本实施例中为1:5，吸附效果较好。
柱体10的顶端还具有清洗接口13，用于通入洗脱剂，将吸附的重金属离子进行回收并同时实现吸附填料的再生。
出口三通阀12连接在柱体10的底端，其第一开口14连通柱体10，第二开口15为净化水出口，第三出口16为清洗液出口。
本污水净化处理系统的工作过程如下：
1、储存在污水罐中的污水，通过自吸泵泵至第一过滤组件中，过滤组件包括一级网式过滤器、二级板式过滤器和三级超滤膜，一级网式过滤器主要用于初步去除污水中的悬浮物和固体颗粒，二级板式过滤器的中空纤维膜丝束主要去除粒径在50微米以下的固体颗粒、胶体、大分子物质、细菌，三级超滤膜主要用于去除粒径在0.1微米以上的物质；大颗粒杂质如果直接进入二级板式过滤器和三级超滤膜，很容易造成中空纤维膜丝断裂或者超滤膜的破裂，也容易造成二级板式过滤器和三级超滤膜超过负载而堵塞，从而降低过滤净化效果。
2、经初步过滤后的污水进入沉降罐，通过沉降罐上的pH计可探测出污水的pH情况，如果过酸或过碱，可先由加料口加入碱或酸，调整pH，然后加入合适的絮凝剂，如铁盐絮凝剂(硫酸亚铁)，使污水COD和BOD有效去除。加料过程中开可以开启机械搅拌，加快絮凝过程，一定时间后，絮状沉淀物沉入沉降罐底部的泥斗，泥斗将污泥推送至压滤机的进料口，经压滤机压滤后的泥饼排出沉降罐。
3、经沉降后的污水在加压泵的作用下通过第二过滤组件，过滤除去固体颗粒杂质，过滤后的污水流入金属离子富集组件的进水口。污水自上而下流过金属离子富集组件，流经填料时，壳聚糖和枯草芽孢杆菌组合填料对多种重金属离子如，铅、镉、汞协同吸附，壳聚糖结合在枯草芽孢杆菌的表面，形成了厚厚的疏松层，金属离子可以自由进入，并发生螯合；枯草芽孢杆菌的表面积比较大，使壳聚糖能够较为分散的伸展，更多的结合位点会暴露出来，大大提高了壳聚糖对重金属离子的吸附能力，污水中的重金属离子被彻底清除。
4、净化后的污水流出净化处理系统，此时可以自清洗接口加入洗脱剂，将吸附在填料中的重金属离子洗脱回收，并达到填料的再生，便于重复利用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.污水净化处理系统，其特征在于，包括通过不锈钢管路依次串联连通的污水罐（1）、第一过滤组件（2）、沉降罐（3）、第二过滤组件（4）和金属离子富集组件（5），其中，第一过滤组件（2）的进水口处安装有自吸泵（6），所述自吸泵（6）用于将污水罐（1）中的污水泵至第一过滤组件（2）中，过滤后的污水自第一过滤组件（2）的出水口流入沉降罐（3）；
所述沉降罐（3）顶部设置有pH计（7）和加料口（8），所述沉降罐（3）的出水口处通过加压泵（9）连通第二过滤组件（4），加压泵（9）送来的污水经第二过滤组件（4）过滤后流入金属离子富集组件（5）的进水口；
所述金属离子富集组件（5）包括柱体（10）、填料（11）和出口三通阀（12），填料（11）固定填充在柱体（10）内部，所述填料（11）为壳聚糖，所述柱体（10）的顶端还具有清洗接口（13）；
所述出口三通阀（12）连接在柱体（10）的底端，出口三通阀（12）的第一开口（14）连通柱体（10），第二开口（15）为净化水出口，第三出口（16）为清洗液出口。
2.根据权利要求1所述的污水净化处理系统，其特征在于，所述填料（11）中还含有枯草芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的污水净化处理系统，其特征在于，所述沉降罐（3）底部还安装有机械搅拌（17），通过搅拌加快污水与絮凝剂之间的反应。
4.根据权利要求1所述的污水净化处理系统，其特征在于，所述沉降罐（3）的底部具有收集污泥的泥斗，所述沉降罐（3）底部还连接压滤机（18），泥斗将污泥推送至压滤机（18）的进料口，经压滤机（18）压滤后的泥饼排出沉降罐（3）。
5.根据权利要求1所述的污水净化处理系统，其特征在于，所述第一过滤组件（2）和第二过滤组件（4）结构相同，均包括一级网式过滤器（19）、二级板式过滤器（20）、三级超滤膜（21）和可调增压泵（22），其中，一级网式过滤器（19）采用不锈钢过滤网为核心过滤件，过滤速度为50 m/h～65 m/h，截污容量为10～15 kg/m3；二级板式过滤器（20）过滤截流孔径为30 μm，三级超滤膜（21）为孔径0.1 μm的UF超滤膜组；
所述可调增压泵（22）设置在一级网式过滤器（19）和二级板式过滤器（20）之间。
6.根据权利要求5所述的污水净化处理系统，其特征在于，所述二级板式过滤器（20）包括上板体（23）、下板体（24）和多组中空纤维膜丝束（25），所述中空纤维膜丝束（25）的两端用树脂胶封装在塑料短管中，所述塑料短管插入所述上板体（23）和下板体（24）上的安装孔中，从而将中空纤维膜丝束（25）固定在上板体（23）和下板体（24）之间；
在所述下板体（24）的中心位置设有过滤进水口（26），在所述上板体（23）的中心位置设有过滤出水口（27）；液体在可调增压泵（22）的压力推动下，从过滤进水口（26）进入二级板式过滤器（20）中，透过中空纤维膜丝的内壁流到膜丝的外部，最后经过滤出水口（27）流向三级超滤膜（21）。
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