[发明专利]一种含石墨烯碳催化颗粒的多功能水处理设备与工艺

权利要求书

1.一种含石墨烯碳催化颗粒的多功能水处理设备,由水处理槽总成(10),石墨烯碳催化颗粒(20),牺牲阳极电解模块(30),碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40),净水槽(70),固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60),被处理污水中贮槽(80)构成,其特征是被处理污水中贮槽(80)通过管道与水处理槽总成(10)进水口连接,水处理槽总成(10)出水口通过管道与固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60)进水口连接,固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60)上清液出口通过管道与水处理槽总成(10)进水口连接；石墨烯碳催化颗粒(20),牺牲阳极电解模块(30),碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40),从左至右依序布置在水处理槽总成(10)的槽箱(11)中,碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)进出口通过管道与负压抽水与反洗联用系统(2)的联用总管(2-1)连接,联用总管(2-1)上三通阀(2-4)的第一通与联用总管(2-1)连接,三通阀的第二通(2-41)与抽水泵进口连接,由抽水泵出口管道与净水槽(70)连接,三通阀的第三通(2-42)与反洗总成连接；

水处理槽总成(10)由槽体(1),空气提供系统(4),臭氧提供系统(3),风力吹泡沫系统(5),负压抽水与反洗联用系统(2)构成；

槽体(1)由槽箱(11),A型纵隔板(1-7),B型纵隔板(1-8),横隔板(1-3),有孔底隔板(1-4),进水口(1-1),出水口(1-2)构成；

槽箱(11)呈上开口长矩形体,有孔底隔板(1-4)将槽箱隔成上工作区与下污泥沉积区；横隔板(1-3)将上工作区隔成贮水上工作区与贮泡沫工作区，横隔板(1-3)高度比槽箱(11)上开口周边高度低,以利泡沫贮存在贮泡沫工作区；在构成贮水上工作区的相对应的横隔板(1-3)面上与槽箱(11)内表面均匀分布有安装纵隔板的凹导槽(1-31),A型纵隔板(1-7)与B型纵隔板(1-8)从左至右交叉插入安装纵隔板的凹导槽(1-31),将贮水上工作区分隔成3-18个分贮水上工作区,由于A型纵隔板(1-7)通水区(1-71)在右边,B型纵隔板(1-8)通水区(1-81)在左边,所以水是迂回曲折通过各分贮水上工作区；

石墨烯碳催化颗粒(20),牺牲阳极电解模块(30),碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40),从左至右依序布置在水处理槽总成(10)的槽箱(11)的分贮水上工作区中；

进水口(1-1)布置在槽箱(11)左端面近上开口处,出水口(1-2)布置在槽箱(11)右端面近槽底处；

空气提供系统(4)由空气泵,空气输送总管(4-1),带阀门的空气输送支管接头(4-2),软空气输送支管,棒状空气出气头构成；

空气泵出口与空气输送总管(4-1)一端连接,空气输送总管(4-1)另一端封闭,在空气输送总管(4-1)上均匀分布安装带阀门的空气输送支管接头(4-2),带阀门的空气输送支管接头(4-2)的数量与水处理槽总成(10)的槽箱(11)中的分贮水上工作区数量相同,软空气输送支管一端与带阀门的空气输送支管接头(4-2)连接,软空气输送支管的另一端与棒状空气出气头一端连接,棒状空气出气头另一端封闭,棒状空气出气头放在各水处理槽总成的槽箱(11)中的分贮水上工作区底部,棒状空气出气头长度与分贮水上工作区底部配合；棒状空气出气头向上一面均匀分布有出空气小孔；

臭氧提供系统(3)由臭氧发生器,臭氧输送总管(3-1),带阀门的臭氧输送支管接头(3-2),软臭氧输送支管,棒状臭氧出气头构成；

臭氧发生器出口与臭氧输送总管(3-1)一端连接,臭氧输送总管(3-1)另一端封闭,在臭氧输送总管(3-1)上均匀分布安装带阀门的臭氧输送支管接头(3-2),带阀门的臭氧输送支管接头(3-2)的数量与水处理槽总成(10)的槽箱(11)中的分贮水上工作区数量相同,软臭氧输送支管一端与带阀门的臭氧输送支管接头(3-2)连接,软臭氧输送支管的另一端与棒状臭氧出气头一端连接,棒状臭氧出气头另一端封闭,棒状臭氧出气头放在各水处理槽总成(10)的槽箱(11)中的分贮水上工作区底部,棒状臭氧出气头长度与分贮水上工作区底部配合；棒状臭氧出气头向上一面均匀分布有出臭氧小孔；

臭氧发生器采用己商品化定型产品；

风力吹泡沫系统(5)由鼓风机,鼓风总管(5-1),风力吹泡沫口(5-2)构成；

鼓风机出口与鼓风总管(5-1)一端连接,鼓风总管(5-1)另一端封闭,在鼓风总管(5-1)上均匀分布安装风力吹泡沫口(5-2),风力吹泡沫口(5-2)的出风口与水处理槽总成(10)的槽箱(11)的外边沿连接,使风力能吹泡沫进贮泡沫工作区；

负压抽水与反洗联用系统(2)由三通阀(2-4),联用总管(2-1),连接碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的联用支管(2-2),负压抽水泵,反洗总成构成；

三通阀(2-4)的第一通与联用总管(2-1)一端连接,联用总管(2-1)另一端封闭,连接碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的联用支管(2-2)一端与碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的进出口连接,连接碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的联用支管(2-2)另一端带有阀门并均匀分布连接在联用总管(2-1)上,联用支管(2-2)数量与碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的数量一一对应；

三通阀(2-4)的第二通(2-41),通过管道与负压抽水泵连接,三通阀(2-4)的第二通(2-41)上有阀门F2,三通阀(2-4)的第三通(2-42),通过管道与反洗总成连接,三通阀(2-4)的第三通(2-42)上有阀门F3,

反洗总成由反洗液贮槽1-4个,高压泵与阀门管理系统构成,反洗液是酸性水溶液,碱性水溶液,双氧水,净水中一种或几种；

空气提供系统(4)的空气输送总管(4-1),臭氧提供系统(3)的臭氧输送总管(3-1),风力吹泡沫系统(5)的鼓风总管(5-1),负压抽水与反洗联用系统(2)的联用总管(2-1)都是通过支架固定在水处理槽总成(10)的槽箱(11) 外壁上；

石墨烯碳催化颗粒(20)由石墨烯碳,催化金属,粘结淀粉构成,按重量计,石墨烯碳100份,催化金属3-100份,粘结淀粉100份,加入适量水,在变螺距螺杆挤出机中挤出,淀粉熟化并干燥定型,切断成颗粒,再在马弗炉中氮保护下加热350-450℃下碳化；催化金属至少含零价铁,零价铜,其中一种；石墨烯碳中石墨烯含量按重量计大于4％,余量为活性碳,石墨烯碳催化颗粒Φ8-12mm,L20-30mm；牺牲阳极电解模块(30),由铁板(41)与不导电固定螺栓(42)构成,铁板几何尺寸与水处理槽总成(10)的槽箱(11)内几何尺寸适配,铁板(41)3-11块构成串联电解电极；

数字直流恒流/恒压电源己商品化；

碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)采用己商品化定型产品；

净水槽(70),固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60),被处理污水中贮槽(80)都是己商品化定型产品。

2.根据权利要求1,利用含石墨烯碳催化颗粒的多功能水处理设备,进行水处理工艺如下述:

a.设定初始条件,被处理污水己装在被处理污水中贮槽(80),三通阀(2-4)的第二通阀门(2-41)F2开,三通阀(2-4)的第三通(2-42)阀门F3关；在水处理槽总成(10)的槽箱(11)中的分贮水上工作区石墨烯碳催化颗粒(20)工作段由臭氧提供系统(3)提供臭氧鼓气；牺牲阳极电解模块(30)工作段由空气提供系统(4)提供空气鼓气；

b.启动含石墨烯碳催化颗粒的多功能水处理设备,被处理污水从水处理槽总成(10)的槽箱(11)的进水口(1-1)进,迂回曲折通过各分贮水上工作区中石墨烯碳催化颗粒(20)工作段,牺牲阳极电解模块(30)工作段,碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)工作段,净水从碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)被负压抽至净水槽(70)；产生泡沫被风力吹泡沫系统(5)的风吹入贮泡沫工作区；絮凝物从有孔底隔板(1-4)的孔洞沉入槽箱(11)的下污泥沉积区；

c.在槽箱(11)的下污泥沉积区中污水连同絮凝物流入固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60)的固液分离槽中,经絮凝剂进一步絮凝,固液分离后上清液从水处理槽总成(10)的槽箱(11)中的进水口(1-1)回去循环再处理,固液分离后沉淀物从固液分离槽与絮凝剂生成一体化(60)的固液分离槽底部排出；

d.当发现碳化硅平板陶瓷膜过滤模块(40)的过滤能力下降到工艺要求以下时,启动膜反洗模式:

d₁.停止向水处理槽总成(10)的槽箱(11)进水；

d₂.三通阀(2-4)的第二通(2-41)阀门F2关,三通阀(2-4)的第三通(2-42)阀门F3开；

d₃.启动反洗总成高压泵,根据工艺要求,选择反洗液中酸性水溶液,碱性水溶液,双氧水,净水中一种或几种对碳化硅平板陶瓷膜过滤模块反洗,直至达到工艺要求；

e.反洗达到工艺要求后,回到a.设定初始条件,开始下一个循环。