公布日：2023.04.18
申请日：2023.03.17
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B01F33/82(2022.01)I;B01F27/21(2022.01)I;B01F27/80(2022.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/30(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F101
/30(2006.01)N;C02F7/00(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种含抗生素污水的处理系统，涉及污水处理领域，包括依次设置的加药箱体、沉淀池、光催化池、调节池以及吸附过滤池，加药箱体内部被分割成上腔室、下腔室，在上腔室顶部设有进料机构，上腔室与下腔室通过连通管连通；在上腔室顶部设有引导环，在引导环内壁上设有螺旋槽，进料机构的出料端与螺旋槽连通；在主动轴的延伸段上设有主动涡轮；主动轴上设有调节机构。本发明利用以In2TiO5纳米带作为光催化剂、高压泵灯以及曝气管作为辅助的光催化池对抗生素进行有效降解，实现抗生素去除与病菌灭杀同步进行的目的，极大提升了医院污水的处理效率。
权利要求书
1.一种含抗生素污水的处理系统，包括通过输送管（9）依次连通的沉淀池（3）、光催化池（4）、调节池（6）以及吸附过滤池（7），沉淀池（3）的进液端与污水管（8）连通，光催化池（4）内设有In2Ti05纳米带，光催化池（4）上方设有与In2Ti05纳米带对应的高压泵灯，光催化池（4）底部设有曝气管，其特征在于：还包括加药箱体（1），在加药箱体（1）中部水平设置有将其内部分割成上腔室（12）、下腔室（21）的隔板（22），上腔室（12）侧壁上设有初级出液口（14），初级出液口（14）通过初级外排管（2）与污水管（8）连通，在下腔室（21）侧壁上设有二级出液口（15），二级出液口（15）通过二级外排管（5）与吸附过滤池（7）连通，在上腔室（12）顶部设有电机（11）以及用于注入粉剂的进料机构（10），上腔室（12）与下腔室（21）通过管壁上设有浓度测量计的连通管连通；在上腔室（12）顶部设有水平放置的引导环（35），引导环（35）的内径由上至下递减，沿引导环（35）的轴向在其内壁上设有螺旋槽（36），上腔室（12）顶部侧壁上设有初级进水管（13），初级进水管（13）的端部依次贯穿上腔室（12）侧壁、引导环（35）后向螺旋槽（36）内延伸，初级进水管（13）的延伸段与螺旋槽（36）的形状相匹配，进料机构（10）的出料端与螺旋槽（36）连通；在上腔室（12）顶部贯穿设置有上端部封闭的外套筒，且电机（11）的输出端连接有主动轴（39），主动轴（39）的端部贯穿外套筒封闭端后竖直向下延伸，外套筒内部通过引导管（27）与进料机构（10）的出料端连通，在主动轴（39）的延伸段上设有主动涡轮（40）；在主动轴（39）的延伸段上设有用于去除上腔室（12）上层液位中的气泡的调节机构（38），在引导环（35）的小直径端内壁上设有与之同轴的分流环（46），分流环（46）的内圆周壁与外套筒外壁连接，分流环（46）上开有多个透水孔（23）；下腔室（21）侧壁上设有与连通管连接的二级进水管（17），连通管上设有开关阀；所述进料机构（10）包括锥形腔体（33）、风机（29）以及排空管（32），排空管（32）的上端封闭且其开放端贯穿锥形腔体（33）的上端面后向下延伸，风机（29）的输出轴活动贯穿排空管（32）的上端且在其外壁上设有扇叶，在锥形腔体（33）的上段侧壁上设有与之内部连通的进气管（28），在排空管（32）的上段侧壁上设有与之内部连通的出气管（30），沿排空管（32）的轴向在其中段外壁上设有螺旋板（31）；锥形腔体（33）的底部设有与螺旋槽（36）连通的导流管（34），引导管（27）的端部贯穿锥形腔体（33）的下段侧壁后与之内部连通；在所述上腔室（12）内壁上设有防溢滤网（37），且防溢滤网（37）的中部竖直向下凹陷形成上端开放的圆柱状，调节机构（38）位于圆柱状区域内，且主动轴（39）活动贯穿圆柱状区域中部；所述调节机构（38）包括固定在主动轴（39）外圆周壁上的固定筒（48），沿固定筒（48）外圆周壁上设有同轴的随动盘（49），其随动盘（49）的上部局部突出于防溢滤网（37）的圆柱状区域；沿随动盘（49）的周向在其中部开有多个弧形孔（51），且多个弧形孔（51）位于同一个圆周上；在随动盘（49）上表面间隔设置有多个挡板（47），在随动盘（49）的下表面间隔设置有呈环状的格栅板（50），且格栅板（50）与防溢滤网（37）的圆柱状区域底部之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种含抗生素污水的处理系统，其特征在于：在隔板（22）中部设有联动组件，下腔室（21）中部设有从动轴（44），且在从轴上设有从动涡轮（45），联动组件用于驱动主动轴（39）与从动轴（44）做反向同步运动。
3.根据权利要求1所述的一种含抗生素污水的处理系统，其特征在于：在外套筒顶部内壁上设有与之同轴且用于包裹主动轴（39）的内套筒，外套筒与内套筒之间形成环空（25），所述环空（25）与连通管连通。
4.根据权利要求2所述的一种含抗生素污水的处理系统，其特征在于：所述联动组件包括主动锥齿轮（41）、从动锥齿轮（43）以及多个伞齿轮（42），在隔板（22）中部开有柱状空腔，多个伞齿轮（42）沿柱状空腔的周向转动设置在其内圆周壁上；主动轴（39）的下端端部贯穿隔板（22）上表面后进入至柱状空腔内，且主动锥齿轮（41）设置在主动轴（39）的下端部且与多个伞齿轮（42）啮合；从动轴（44）的上端端部贯穿隔板（22）下表面后进入至柱状空腔内，且从动锥齿轮（43）设置在从动轴（44）的上端部且与多个伞齿轮（42）啮合。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种含抗生素污水的处理系统，其特征在于：在所述引导环（35）的最小直径端内壁上设有与之下端面齐平的环形凸缘（54），且凸缘（54）的内圆周壁与分流环（46）外圆周壁连接。6.根据权利要求5所述的一种含抗生素污水的处理系统，其特征在于：所述透水孔（23）包括多个内排孔（53）以及多个外排孔（52），多个内排孔（53）靠近分流环（46）的轴线且沿分流环（46）的周向均匀分布；多个外排孔（52）远离分流环（46）的轴线且两两为一组后沿分流环（46）的径向均匀分布；多组外排孔（52）与多个内排孔（53）交错分布。
发明内容
本发明目的在于提供一种含抗生素污水的处理系统，以解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种含抗生素污水的处理系统，包括通过输送管依次连通的沉淀池、光催化池、调节池以及吸附过滤池，沉淀池的进液端与污水管连通，光催化池内设有In2TiO5纳米带，光催化池上方设有与In2TiO5纳米带对应的高压泵灯，光催化池底部设有曝气管，还包括加药箱体，在加药箱体中部水平设置有将其内部分割成上腔室、下腔室的隔板，上腔室侧壁上的初级出液口连接有与污水管连通的初级外排管，在下腔室侧壁上的二级出液口连接有与吸附过滤池连通的二级外排管，在上腔室顶部设有电机以及用于注入粉剂的进料机构，上腔室与下腔室通过管壁上设有浓度测量计的连通管连通；
在上腔室顶部设有水平放置的引导环，引导环的内径由上至下递减，沿引导环的轴向在其内壁上设有螺旋槽，上腔室顶部侧壁上设有初级进水管，初级进水管的端部依次贯穿上腔室侧壁、引导环后向螺旋槽内延伸，初级进水管的延伸段与螺旋槽的形状相匹配，进料机构的出料端与螺旋槽连通；
在上腔室顶部贯穿设置有上端部封闭的外套筒，且电机的输出端连接有主动轴，主动轴的端部贯穿外套筒封闭端后竖直向下延伸，外套筒内部通过引导管与进料机构的出料端连通，在主动轴的延伸段上设有主动涡轮；
在主动轴的延伸段上设有用于去除上腔室上层液位中的气泡的调节机构，在引导环的小直径端内壁上设有与之同轴的分流环，分流环的内圆周壁与外套筒外壁连接，分流环上开有多个透水孔；
下腔室侧壁上设有与连通管连接的二级进水管，连通管上设有开关阀。
现有的污水处理工艺不仅存在处理污水中抗生素效率低下的缺陷，同时在不同的处理阶段中还会涉及到多台加药设备进行同步操作，即在污水进入沉淀池前、在污水进入吸附过滤池中时均需要进行加药，且加药时消毒药液的浓度以及剂量均需要进行实时控制，尤其是针对消毒粉剂的投入剂量以及与溶液的混合均匀度，均会影响污水的消毒效果，一旦出现工作人员操作出现精度偏差，极容易降低整体工艺体系中的污水处理效率；因此，发明人设计研发出一种用于含有抗生素的污水处理系统，不仅能将定量的消毒粉剂与溶液预先混合均匀，再同步输送至污水管、吸附过滤池中，进而使得污水与浓度稳定的消毒液之间的混合程度更加均匀，提升污水处理的整体效率；同时还能利用以In2TiO5纳米带作为光催化剂、高压泵灯以及曝气管作为辅助的光催化池对污水中的抗生素进行有效降解，实现抗生素去除与病菌灭杀同步进行的目的，极大提升了医院污水的处理效率。
本技术方案的工作原理如下：
对应于现有的污水处理流程，在实现抗生素降解工序之前，可优先对沉淀池内的pH值进行调整，同时还需在沉淀池内进行沉淀以及预消毒处理，且沉淀与预消毒的工序可共用同一台加药设备进行；而污水在光催化池内完成抗生素的降解工序后，进入至调节池中稳定，再经泵机泵送由输送管输送至吸附过滤池，此时需要对污水进行二次的沉淀过滤以及消毒，且该环节中的吸附沉淀以及消毒同样使用同一台加药设备，区别在于加药设备配置的液体浓度不同；
而本技术方案中的加药设备即为包括加药箱体在内的各结构部件，其中，在进行污水进入沉淀池前需要的消毒液体剂量以及浓度均偏高，即设置在上腔室侧壁上的初级出液口用于向污水管中注入对应所需的消毒液体，污水进入至吸附过滤池后所需的消毒液体剂量以及浓度与之前相比较低，即设置在下腔室侧壁上的二级出液口连接有二级外排管，用于向吸附过滤池中注入对应的消毒液体；进料机构则利用旋流进料的方式将气流与消毒粉剂一并送入至引导环内，引导环的内锥面上设有螺旋槽，与消毒粉剂混合使用的溶液（如清水）由初级进水管进入，经螺旋槽的螺旋加速后在其前段与消毒粉剂混合，直至运动至螺旋槽的末段后由分流环上的透水孔流入上腔室中下段区域内，最后交由初级涡轮进行搅拌混合，且随着引导环内溶液的持续注入其内部液位会逐步升高，混合有消毒粉剂的溶液经过螺旋槽的螺旋加持后在引导环内形成旋流，即进一步完善消毒粉剂与溶液的初步混合，再经透水孔后进入至上腔室中下段区域中且由初级涡轮完成二次混合；且在引导环内溶液与消毒粉剂的混合液液位升高时，上腔室底部的液位也在同步升高，经透水孔下移的混合液会对上腔室底部的液面形成冲击，冲击时混合液会携带上腔室内部剩余空间中的空气一并进入至上腔室中下段的液体中，即形成可以透水孔所覆盖区域处的高气泡量区，本技术方案在该区域对应设置有调节机构，该调节机构能随主动轴一起做圆周运动，不仅能对持续下移的混合液进行切割、上腔室中下段中液位持续升高的液面进行搅动，以加速高气泡量区中气泡的破碎效率；而破碎后的气泡中释放的空气则经外套筒与主动轴之间的间隙，由进料机构的旋风牵引作用下，经引导管进入至进料机构的外排管路中，此时上腔室中下段区域内的混合液即为满足消毒要求的消毒液体，最后分成两路，一路由初级出液口向污水管中排放，另一路则通过连通管向下腔室内移动，正是因为下腔室内的消毒液体浓度普遍低于上腔室内的消毒液浓度，因此在连通管上还连接有二级进水管，通过浓度测量计检测得到的消毒液浓度值，选择性的通过二级进水管向连通管中注入溶液，以起到稀释消毒液浓度的效果，且下腔室中的消毒液体通过二级出液口外排的吸附过滤池中。
在隔板中部设有联动组件，下腔室中部设有从动轴，且在从轴上设有从动涡轮，联动组件用于驱动主动轴与从动轴做反向同步运动。进一步地，在本技术方案中，上腔室内的机械搅拌效率要求与下腔室内的机械搅拌效率要求不同，因为下腔室中的消毒液体的基液来自于上腔室，且根据吸附过滤池中实际所需消毒液的具体浓度要求来选择性进行稀释操作，即导致主动涡轮以及从动涡轮各自行使其搅拌动作时，主动涡轮的搅拌效率要高于从动涡轮的搅拌效率，该条件通过联动组件调整其部件的尺寸即能实现，如增加或是减小传动部件（如齿轮）的尺寸；而主动涡轮与从动涡轮通过联动组件做反向同步运动，能确保加药箱体的整体稳定性，防止其产生剧烈晃动。
所述进料机构包括锥形腔体、风机以及排空管，排空管的上端封闭且其开放端贯穿锥形腔体的上端面后向下延伸，风机的输出轴活动贯穿排空管的上端且在其外壁上设有扇叶，在锥形腔体的上段侧壁上设有与之内部连通的进气管，在排空管的上段侧壁上设有与之内部连通的出气管，沿排空管的轴向在其中段外壁上设有螺旋板；锥形腔体的底部设有与螺旋槽连通的导流管，引导管的端部贯穿锥形腔体的下段侧壁后与之内部连通。进一步地，进料机构需要实现投入的消毒粉剂量完全进入至上腔室中，因此，本技术方案选用旋风进料的方式来实现，并且进料机构并非仅仅实现其完全进料的功能，还能将经调节机构处理后的空气导出上腔室并将其外排，其具体工作原理如下：
风机启动，端部开放的进气管将指定量的消毒粉剂送入至锥形腔体内，含有空气流的消毒粉剂沿排空外外壁上的螺旋板向下移动，到达排空管底部后消毒粉剂与空气流分离，消毒粉剂下移至导流管后与螺旋槽内的溶液混合，而空气流则沿排空管上移后经出气管向外排出；其中，在锥形腔体内壁与排空管外壁之间的旋流能将消毒粉剂完整的引导至锥形腔体底部，确保锥形腔体内壁少附着或是无附着有消毒粉剂，而由导流管竖直下移的消毒粉剂会受到已经形成旋流的溶液流体所牵引并与之混合，以保证在引导环内的初步混合效率满足设计要求。
在外套筒顶部内壁上设有与之同轴且用于包裹主动轴的内套筒，外套筒与内套筒之间形成环空，所述环空与连通管连通。作为优选，主动轴直接暴露在同时含有气流和消毒液体的环境下极易遭到侵蚀，而本技术方案通过内套筒对主动轴包裹，同时在内套筒下端面与主动轴的连接处设置活动密封，能在最大程度上降低主动轴的受损率，并且内套筒与外套筒之间设有环空，该环空则作为回流的空气一部分外排路径。
在所述上腔室内壁上设有防溢滤网，且防溢滤网的中部竖直向下凹陷形成上端开放的圆柱状，调节机构位于圆柱状区域内，且主动轴活动贯穿圆柱状区域中部。作为优选，防溢滤网的中部凹陷部分与上腔室中部区域对应，而防溢滤网四周的水平部分则与混合液液位齐平，在主动涡轮转动时防溢滤网能避免混合液的液位产生巨大的波动，而圆柱状区域则为调节机构提供破碎气泡的专属空间。
所述调节机构包括固定在主动轴外圆周壁上的固定筒，沿固定筒外圆周壁上设有同轴的随动盘，其随动盘的上部局部突出于防溢滤网的圆柱状区域；沿随动盘的周向在其中部开有多个弧形孔，且多个弧形孔位于同一个圆周上；在随动盘上表面间隔设置有多个挡板，在随动盘的下表面间隔设置有呈环状的格栅板，且格栅板与防溢滤网的圆柱状区域底部之间留有间隙。进一步地，调节机构与主动轴一并转动，且包括用于安装的固定筒、用于配重的随动盘，且在随动盘上表面设置的多个挡板沿随动盘的径向均匀分布，挡板随主动轴转动的同时，对从透水孔中下落的混合液进行反复切割，而位于随动盘下表面的格栅板同步对位于圆柱状区域内的混合液进行水平切割，以增大气泡破碎的效率；气泡破碎后释放的气体则沿外套管内部上移，经引导管以及排空管后向外排出，其中，随动盘上开设的多个弧形孔则为上升的气体提供流通通道。
所述联动组件包括主动锥齿轮、从动锥齿轮以及多个伞齿轮，在隔板中部开有柱状空腔，多个伞齿轮沿柱状空腔的周向转动设置在其内圆周壁上；主动轴的下端端部贯穿隔板上表面后进入至柱状空腔内，且主动锥齿轮设置在主动轴的下端部且与多个伞齿轮啮合；从动轴的上端端部贯穿隔板下表面后进入至柱状空腔内，且从动锥齿轮设置在从动轴的上端部且与多个伞齿轮啮合。进一步地，在实现主动轴与从动轴的反向同步运动时，电机驱动主动轴正常转动，同时主动锥齿轮通过多个伞齿轮与从动锥齿轮配合，进而实现主动轴与从动轴的对应转动。
在所述引导环的最小直径端内壁上设有与之下端面齐平的环形凸缘，且凸缘的内圆周壁与分流环外圆周壁连接。作为优选，在引导环的最小直径端内壁上设有与之下端面齐平的环形凸缘，使得引导环内部形成的旋流第一时间并非与透水孔直接接触并穿过透水孔，避免在上腔室中下段内形成的水流呈无序喷射状态，防止形成的高气泡量区范围超出调节机构的处理范围；而设置的环形凸缘，其内圆周壁与分流环外圆周壁连接，使得螺旋槽内形成的旋流在移出螺旋槽后首先与凸缘的上表面接触，实现旋流的改向，即流体绕引导环最小直径端内壁进行周向运动，然后再向透水孔的方向辐射扩散，此时完成初级混合的混合液通过透水孔后的流向相对确定，使得高气泡量区范围也能确定下来，以提高气泡的破碎效率。
所述透水孔包括多个内排孔以及多个外排孔，多个内排孔靠近分流环的轴线且沿分流环的周向均匀分布；多个外排孔远离分流环的轴线且两两为一组后沿分流环的径向均匀分布；多组外排孔与多个内排孔交错分布。作为优选，透水孔包括多个内排孔、多个外排孔，多个内排孔位于内侧，且沿分流环的周向均匀分布；而多个外排孔两两为一组，且每一组外排孔沿分流环的径向分布；多组外排孔与多个内排孔交错分布，使得在分流环下方形成的水柱同样呈交错分布，以为气泡破碎后释放的气流留出上移的通道，降低在分流环下方形成杂乱无章的水柱重新将气流带入混合液中的几率。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明不仅能将定量的消毒粉剂与溶液预先混合均匀，再同步输送至污水管、吸附过滤池中，进而使得污水与浓度稳定的消毒液之间的混合程度更加均匀，提升污水处理的整体效率；同时还能利用以In2TiO5纳米带作为光催化剂、高压泵灯以及曝气管作为辅助的光催化池对污水中的抗生素进行有效降解，实现抗生素去除与病菌灭杀同步进行的目的，极大提升了医院污水的处理效率；
2、本发明通过内套筒对主动轴包裹，同时在内套筒下端面与主动轴的连接处设置活动密封，能在最大程度上降低主动轴的受损率，并且内套筒与外套筒之间设有环空，该环空则作为回流的空气一部分外排路径；
3、本发明设置的环形凸缘，其内圆周壁与分流环外圆周壁连接，使得螺旋槽内形成的旋流在移出螺旋槽后首先与凸缘的上表面接触，实现旋流的改向，即流体绕引导环最小直径端内壁进行周向运动，然后再向透水孔的方向辐射扩散，此时完成初级混合的混合液通过透水孔后的流向相对确定，使得高气泡量区范围也能确定下来，以提高气泡的破碎效率。
（发明人：毛勇;卢丹;任凯;白莎;王翔;稂时光）
