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专利号: 2016100525920
申请人: 徐州工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2025-03-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置,其特征在于,包括:输水装置(1)、反应罐(2)、进气管(3)、清水管(4)、排泥管(5)、污泥槽(6)、浮动平台(7)、支架(8)及控制系统(9);湖泊水面上漂浮设置所述浮动平台(7),所述浮动平台(7)上设置所述支架(8),支架(8)的上部放置所述反应罐(2),下部设置污泥槽(6);

所述反应罐(2)通过输水装置(1)与湖泊连接;

所述反应罐(2)底部与污泥槽(6)之间设有排泥管(5);

反应罐(2)的顶部设有所述进气管(3),侧壁设有清水管(4);进气管(3)上设有气体流量计;输水装置(1)、清水管(4)和排泥管(5)上均设有电磁阀;

所述反应罐(2)包括:反应罐壳体(2-1),稳流管(2-2),吸附反应管(2-3),液位传感器(2-4),稳流管固定板(2-5)及吸附反应管固定板(2-6);所述稳流管(2-2)位于反应罐壳体(2-1)内部中间位置,稳流管(2-2)与反应罐壳体(2-1)中轴线位置重合,稳流管(2-2)外侧与稳流管固定板(2-5)内侧无缝焊接,稳流管(2-2)上端面距反应罐壳体(2-1)顶部10~

30cm;稳流管固定板(2-5)外圈与反应罐壳体(2-1)内壁无缝焊接;

所述吸附反应管(2-3)位于稳流管(2-2)内部并与稳流管(2-2)轴心线重合,吸附反应管(2-3)外侧与吸附反应管固定板(2-6)内壁无缝焊接,吸附反应管(2-3)上端面距稳流管(2-2)顶部20~40cm,所述吸附反应管(2-3)底部与所述进气管(3)相连通;

所述吸附反应管(2-3)内设有吸附反应层,吸附反应层的上部设置吸附反应层防护板(2-3-2);所述吸附反应层(2-3-1)包括:若干吸附反应球(2-3-1-1);

所述吸附反应管固定板(2-6)中间为环形镂空结构,吸附反应管固定板(2-6)外圈与反应罐壳体(2-1)内壁无缝焊接;

所述液位传感器(2-4)设置在距反应罐(2)上端檐口5mm~20mm处;

所述吸附反应管(2-3)的管壁上设有氮、磷离子降解能力感应器(2-3-3),氮、磷离子降解能力感应器(2-3-3)距吸附反应管(2-3)上端檐口5mm~20mm;

所述浮动平台(7)上设有控制系统,输水装置(1)中的水泵、气体流量计、液位传感器(2-4)、氮、磷离子降解能力感应器(2-3-3)及电磁阀均与控制系统(9)控制连接。

2.根据权利要求2所述的湖泊水中氮、磷离子吸附装置,其特征在于,所述吸附反应层(2-3-1)总高度不小于吸附反应管(2-3)总高的五分之四;每两个吸附反应球(2-3-1-1)之间的最大间距为100nm,吸附反应球(2-3-1-1)的数量为100~300万个。

3.根据权利要求1所述的一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置,其特征在于,所述浮动平台(7)上设有动力装置,所述动力装置与所述控制系统控制连接。

4.根据权利要求1所述的一种湖泊水中氮、磷离子吸附装置,其特征在于,所述反应罐壳体(2-1)为倒锥状中空结构;所述稳流管固定板(2-5)中间为环形镂空结构。

5.如权利要求1所述湖泊水中氮、磷离子吸附装置,其特征在于,所述吸附反应球的制造方法包括如下步骤:

第1步:按重量份计,在反应釜中加入电导率为0.009μS/cm~0.05μS/cm的超纯水600~

1050份,启动反应釜内搅拌器,转速为120rpm~180rpm,启动加热泵,使反应釜内温度上升至50℃~70℃;依次加入3~13份的正丁醇铝、10~25份的正丁基硫醇、7~15份的佛波醇

12,13-二丁酸盐,搅拌至完全溶解,调节pH值为3.5~8.5,将搅拌器转速调至100rpm~

150rpm,温度为60℃~95℃,酯化反应3~12小时;

第2步:按重量份计,取6~17份的丁二酸二油酯磺酸钠(SDSS)、8~33份的环氧梓油酸丁酯,粉末粒径为400~7000目;加入15~40份的9,10-环氧十八酸丁酯混合均匀,平铺于托盘内,平铺厚度为13mm~27mm,采用剂量为2.5kGy~5.5kGy、能量为6.0MeV~9.5MeV的α射线辐照20~45分钟,以及同等剂量的β射线辐照15~70分钟;

第3步:按重量份计,经第2步处理的混合粉末溶于500~700份浓度为25ppm~180ppm的甘油单硬脂酸酯聚环氧乙烷中,加入反应釜,搅拌器转速为30rpm~85rpm,温度为85℃~95℃,启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.03MPa~-0.05MPa,保持此状态反应5~13小时;

泄压并通入氮气,使反应釜内压力为0.008~0.050MPa,保温静置4~17小时;搅拌器转速提升至85rpm~180rpm,同时反应釜泄压至0MPa;依次加入 5~22份的硫代二丙酸二硬脂醇酯、10~18份乙酰氧基硬脂酸丁酯完全溶解后,加入2~12份的交联剂搅拌混合,使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.5~9.0,保温静置3~8小时;

第4步:按重量份计,在搅拌器转速为95rpm~120rpm时,依次加入7~25份的聚氧乙烯脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、4~16份的丙二醇单乙醚 、 9~22份的二丙二醇单甲醚和 10~35份的1,2,6-三磷酸肌醇 ,提升反应釜压力,使其达到0.06MPa~0.40MPa,温度为145℃~175℃,聚合反应2~8小时;反应完成后将反应釜内压力降至0MPa,降温至35℃~45℃,出料,入压模机即可制得吸附反应球(2-3-1-1);所述交联剂为二磷酸磷脂酰肌醇 、二磷酸肌醇磷脂 、磷脂酰肌醇3磷酸中的任意一种。

6.如权利要求1~4中任一所述湖泊水中氮、磷离子吸附装置的工作方法,其特征在于,包括以下几个步骤:

S1:控制系统(9)启动输水装置(1)将湖泊水经反应罐(2)底部输入反应罐(2)内,使出水量控制在15m3/h~70m3/h,与此同时控制系统(9)启动进气管(3)对反应罐(2)内部的吸附反应管(2-3)底部进行供气,进气管(3)上的气体流量计对进气量进行实时监测,使进气量控制在20m3/h~80m3/h范围内;

第2步:所述气体使湖泊水与吸附反应层(2-3-1)混合均匀,湖泊水内的氮、磷离子与吸附反应层(2-3-1)反应生成结晶体,湖水与结晶体经吸附反应管(2-3)上檐进入稳流管(2-

2)中,进而经稳流管(2-2)底部流入反应罐(2)底部位置,结晶体等杂质顺着反应罐(2)管壁下沉并堆积在反应罐(2)的底部,清水升到反应罐(2)的上部;

第3步:与此同时,吸附反应管(2-3)内的氮、磷离子降解能力感应器(2-3-3)对氮磷离子的降解能力进行实时监测,当氮磷离子的降解能力低于20%~30%时,氮磷离子降解能力感应器(2-3-3)向控制系统(9)发送反馈信号,提示工作人员更换吸附反应球(2-3-1-1);

第4步:初次运行15min~40min后,控制系统(9)依次开启排泥管(5)及清水管(4)上的电磁阀,将结晶体及清水分别排出反应罐(2);

第5步:当运行水位位于反应罐(2)上檐6cm~12cm时,液位传感器(2-4)向控制系统(9)发出信号,控制系统(9)关闭所述输水装置(1)、清水管(4)及排泥管(5)上的电磁阀,使得整个系统停止工作,并发出音频报警。