公布日：2024.03.19

申請日：2023.12.25

分類號：C02F1/26(2023.01)I;C02F1/62(2023.01)I;C02F1/64(2023.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/38(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/

22(2006.01)N;C02F103/04(2006.01)N

摘要

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種污水萃取裝置。其技術(shù)方案包括：水旋機(jī)構(gòu)，包括折疊筒、螺旋槽、污水管和二氧化碳管，所述折疊筒的內(nèi)部開設(shè)螺旋槽，所述污水管貫穿折疊筒，所述污水管的端部采用螺旋狀，所述污水管貼靠在折疊筒的內(nèi)壁并嵌入螺旋槽處，所述二氧化碳管設(shè)有多個且圍繞攪拌槳環(huán)形分布。本發(fā)明利用污水進(jìn)入折疊筒的速度，同時配合污水管的端部螺旋狀結(jié)構(gòu)和螺旋槽，使污水沿著螺旋槽的內(nèi)壁進(jìn)行螺旋旋轉(zhuǎn)，后續(xù)折疊筒內(nèi)加入污水，后加入的污水會直接在折疊筒形成漩渦，減少污水漩渦旋轉(zhuǎn)速度與攪拌槳轉(zhuǎn)速的差值，避免轉(zhuǎn)速差值過大導(dǎo)致攪拌槳對污水進(jìn)行拍擊使已溶入污水的二氧化碳從污水中溢出。

權(quán)利要求書

1.一種污水萃取裝置，其特征在于，包括：反應(yīng)器(2)，所述反應(yīng)器(2)的頂部中心處轉(zhuǎn)動連接有攪拌槳(6)，所述反應(yīng)器(2)的頂部固定安裝有支撐攪拌槳(6)的頂架(4)，所述反應(yīng)器(2)的側(cè)部固定安裝有對稱設(shè)置的安裝管(3)；水旋機(jī)構(gòu)(5)，包括折疊筒(51)、螺旋槽(52)、污水管(53)和二氧化碳管(54)，所述折疊筒(51)的內(nèi)部開設(shè)螺旋槽(52)，所述污水管(53)貫穿折疊筒(51)，所述污水管(53)的端部采用螺旋狀，所述污水管(53)貼靠在折疊筒(51)的內(nèi)壁并嵌入螺旋槽(52)處，所述二氧化碳管(54)設(shè)有多個且圍繞攪拌槳(6)環(huán)形分布，所述二氧化碳管(54)內(nèi)部流通二氧化碳?xì)怏w；所述折疊筒(51)圍成水合區(qū)，所述污水管(53)內(nèi)流通污水，所述攪拌槳(6)位于折疊筒(51)的中心處，所述折疊筒(51)與反應(yīng)器(2)之間形成分離區(qū)，所述折疊筒(51)的底部固定安裝有底臺(57)，所述底臺(57)的底部與反應(yīng)器(2)固定連接，所述二氧化碳管(54)的端部與反應(yīng)器(2)固定連接；所述水旋機(jī)構(gòu)(5)的頂部設(shè)置有折疊機(jī)構(gòu)(7)，所述頂架(4)的內(nèi)部且位于攪拌槳(6)的側(cè)部設(shè)置有潤滑機(jī)構(gòu)(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述污水從污水管(53)內(nèi)排出沿著污水管(53)形成螺旋，所述污水螺旋方向與攪拌槳(6)的旋轉(zhuǎn)方向，所述攪拌槳(6)的旋轉(zhuǎn)速度與污水從污水管(53)內(nèi)流出速度相同，所述二氧化碳管(54)的端部采用波浪狀結(jié)構(gòu)，所述二氧化碳管(54)的位置與攪拌槳(6)的位置錯開，所述二氧化碳管(54)上開設(shè)有多個排氣孔(55)，同一個所述二氧化碳管(54)上的所有排氣孔(55)處于同一平面，所述排氣孔(55)的出口方向與污水螺旋方向相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述折疊筒(51)的頂部開口處固定安裝有套筒(56)，所述套筒(56)采用中空的圓臺狀結(jié)構(gòu)，所述套筒(56)的底部與底臺(57)固定連接，所述底臺(57)與反應(yīng)器(2)之間形成儲蓄倉收集折疊筒(51)開口處溢出的污水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述底臺(57)的內(nèi)部中心處固定安裝有排出管(58)，所述排出管(58)的端部固定安裝有單向閥，所述噴頭(85)的另一端固定安裝有抽濾瓶和真空泵。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述折疊機(jī)構(gòu)(7)包括滑桿(71)、限位環(huán)(72)、滑塊(73)、聯(lián)動桿(74)、下滑環(huán)(75)和嵌板(76)，所述滑桿(71)設(shè)有多個且等角度環(huán)形分布在攪拌槳(6)的軸上，在所述滑桿(71)的端部與限位環(huán)(72)固定連接，所述滑桿(71)的外壁與滑塊(73)滑動連接，所述滑塊(73)通過復(fù)位彈簧(78)與攪拌槳(6)彈性連接，所述滑塊(73)的上下兩側(cè)均與聯(lián)動桿(74)鉸接，所述滑塊(73)下側(cè)的聯(lián)動桿(74)的端部與下滑環(huán)(75)鉸接，所述嵌板(76)嵌入下滑環(huán)(75)的中部，所述嵌板(76)遠(yuǎn)離下滑環(huán)(75)的一側(cè)與折疊筒(51)固定連接，所述螺旋槽(52)作為所述折疊筒(51)折疊紋路。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述下滑環(huán)(75)的中部開設(shè)有環(huán)形槽，所述嵌板(76)的底部滾動連接有滾珠，所述滾珠與下滑環(huán)(75)的環(huán)形槽內(nèi)滾動，所述下滑環(huán)(75)與攪拌槳(6)同步轉(zhuǎn)動，所述下滑環(huán)(75)在攪拌槳(6)的軸上滑動。所述下滑環(huán)(75)在攪拌槳(6)的軸上滑動，所述嵌板(76)的頂部固定安裝有伸縮桿(77)，所述伸縮桿(77)的端部與反應(yīng)器(2)固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述潤滑機(jī)構(gòu)(8)包括重力桿(81)、活塞(83)、注射管(84)和潤滑油箱(86)，所述重力桿(81)的端部與活塞(83)固定連接，所述潤滑油箱(86)的底部與頂架(4)固定連接，所述潤滑油箱(86)的側(cè)部通過不銹鋼管與注射管(84)連通，所述活塞(83)在注射管(84)的內(nèi)部滑動，所述攪拌槳(6)通過軸承(9)與頂架(4)轉(zhuǎn)動連接，所述軸承(9)位于注射管(84)的延長線上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述重力桿(81)的端部滾動連接有滾珠(82)，所述滑塊(73)上側(cè)的聯(lián)動桿(74)鉸接有上滑環(huán)(79)，所述滾珠(82)在上滑環(huán)(79)的頂部滾動，所述注射管(84)的端部連通有噴頭(85)，所述噴頭(85)的直徑與軸承(9)的直徑相同，所述噴頭(85)上開設(shè)有多個開孔，所述開孔朝向軸承(9)內(nèi)部滾珠。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置，其特征在于：所述攪拌槳(6)通過轉(zhuǎn)軸與電機(jī)固定連接，兩個所述安裝管(3)內(nèi)分別固定安裝有光源和攝像頭，所述光源和攝像頭均傾斜設(shè)置，所述折疊筒(51)位于光源和攝像頭的延長線上，所述反應(yīng)器(2)的底部固定安裝有安裝座(1)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水萃取裝置萃取方法，其特征在于：包括如下步驟：S1.填入污水：首先反應(yīng)器(2)進(jìn)行徹底地清潔與干燥,配置符合聚變堆冷卻劑活化腐蝕物濃度的污水，倒入反應(yīng)器(2)中,并在溫度為溫度＝288.2K下密封；S2.注入二氧化碳并增大氣壓：將二氧化碳?xì)怏w注入反應(yīng)器(2)加壓至一定壓力，將反應(yīng)器在密封溫度下穩(wěn)定30分鐘，在該步驟中確定了注入反應(yīng)器中的二氧化碳的精確量；S3.增大二氧化碳與水接觸面積：在密封溫度下，攪拌槳(6)以600rpm的速率連續(xù)攪拌穩(wěn)定60分鐘，污水進(jìn)入折疊筒(51)內(nèi)形成的漩渦具有一定轉(zhuǎn)速，攪拌槳(6)旋轉(zhuǎn)維持漩渦的轉(zhuǎn)速，攪拌槳(6)的轉(zhuǎn)速與漩渦的轉(zhuǎn)速差值小；S4.形成水合物：通過以6.0K/h的速率將反應(yīng)器(2)冷卻至溫度＝275.2K來誘導(dǎo)二氧化碳水合物的形成，水合物的形成是通過突然的溫度形斷裂、隨后的氣壓下降，通過攝像頭觀察水合物顆粒，水合物與重金屬形成水合物沉淀并與污水產(chǎn)生分層，攪拌槳(6)轉(zhuǎn)速降低，折疊筒(51)進(jìn)行折疊將位于上層的不含有重金屬的污水排出部分，減少抽取水合物沉淀和污水混合物的量，加快抽出速度；S5.分離水合物和污水：將反應(yīng)后的水合物沉淀和未反應(yīng)完的污水進(jìn)行固液分離，在室溫下真空抽濾30s，得到水合物沉淀以及剩余污水，在-5℃，4000r/min的條件下對水合物沉淀進(jìn)行離心，持續(xù)時間為3min進(jìn)一步脫除水合物沉淀內(nèi)部的鹽溶液以及殘留在水合物沉淀表面的鹽，水合物沉淀離心后放置于室溫下使其自行分解得到純水。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中存在污水在攪拌過程中翻涌導(dǎo)致溶于污水的二氧化碳溢出的問題，提出一種污水萃取裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種污水萃取裝置，包括：

反應(yīng)器，所述反應(yīng)器的頂部中心處轉(zhuǎn)動連接有攪拌槳，所述反應(yīng)器的頂部固定安裝有支撐攪拌槳的頂架，所述反應(yīng)器的側(cè)部固定安裝有對稱設(shè)置的安裝管；

水旋機(jī)構(gòu)，包括折疊筒、螺旋槽、污水管和二氧化碳管，所述折疊筒的內(nèi)部開設(shè)螺旋槽，所述污水管貫穿折疊筒，所述污水管的端部采用螺旋狀，所述污水管貼靠在折疊筒的內(nèi)壁并嵌入螺旋槽處，所述二氧化碳管設(shè)有多個且圍繞攪拌槳環(huán)形分布，所述二氧化碳管內(nèi)部流通二氧化碳?xì)怏w；

所述折疊筒圍成水合區(qū)，所述污水管內(nèi)流通污水，所述攪拌槳位于折疊筒的中心處，所述折疊筒與反應(yīng)器之間形成分離區(qū)，所述折疊筒的底部固定安裝有底臺，所述底臺的底部與反應(yīng)器固定連接，所述二氧化碳管的端部與反應(yīng)器固定連接；

所述水旋機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置有折疊機(jī)構(gòu)，所述頂架的內(nèi)部且位于攪拌槳的側(cè)部設(shè)置有潤滑機(jī)構(gòu)。

可選的，所述污水從污水管內(nèi)排出沿著污水管形成螺旋，所述污水螺旋方向與攪拌槳的旋轉(zhuǎn)方向，所述攪拌槳的旋轉(zhuǎn)速度與污水從污水管內(nèi)流出速度相同，所述二氧化碳管的端部采用波浪狀結(jié)構(gòu)，所述二氧化碳管的位置與攪拌槳的位置錯開，所述二氧化碳管上開設(shè)有多個排氣孔，同一個所述二氧化碳管上的所有排氣孔處于同一平面，所述排氣孔的出口方向與污水螺旋方向相同。

可選的，所述折疊筒的頂部開口處固定安裝有套筒，所述套筒采用中空的圓臺狀結(jié)構(gòu)，所述套筒的底部與底臺固定連接，所述底臺與反應(yīng)器之間形成儲蓄倉收集折疊筒開口處溢出的污水。

可選的，所述底臺的內(nèi)部中心處固定安裝有排出管，所述排出管的端部固定安裝有單向閥，所述噴頭的另一端固定安裝有抽濾瓶和真空泵。

可選的，所述折疊機(jī)構(gòu)包括滑桿、限位環(huán)、滑塊、聯(lián)動桿、下滑環(huán)和嵌板，所述滑桿設(shè)有多個且等角度環(huán)形分布在攪拌槳的軸上，在所述滑桿的端部與限位環(huán)固定連接，所述滑桿的外壁與滑塊滑動連接，所述滑塊通過復(fù)位彈簧與攪拌槳彈性連接，所述滑塊的上下兩側(cè)均與聯(lián)動桿鉸接，所述滑塊下側(cè)的聯(lián)動桿的端部與下滑環(huán)鉸接，所述嵌板嵌入下滑環(huán)的中部，所述嵌板遠(yuǎn)離下滑環(huán)的一側(cè)與折疊筒固定連接，所述螺旋槽作為所述折疊筒折疊紋路。

可選的，所述下滑環(huán)的中部開設(shè)有環(huán)形槽，所述嵌板的底部滾動連接有滾珠，所述滾珠與下滑環(huán)的環(huán)形槽內(nèi)滾動，所述下滑環(huán)與攪拌槳同步轉(zhuǎn)動，所述下滑環(huán)在攪拌槳的軸上滑動。所述下滑環(huán)在攪拌槳的軸上滑動，所述嵌板的頂部固定安裝有伸縮桿，所述伸縮桿的端部與反應(yīng)器固定連接。

可選的，所述潤滑機(jī)構(gòu)包括重力桿、活塞、注射管和潤滑油箱，所述重力桿的端部與活塞固定連接，所述潤滑油箱的底部與頂架固定連接，所述潤滑油箱的側(cè)部通過不銹鋼管與注射管連通，所述活塞在注射管的內(nèi)部滑動，所述攪拌槳通過軸承與頂架轉(zhuǎn)動連接，所述軸承位于注射管的延長線上。

可選的，所述重力桿的端部滾動連接有滾珠，所述滑塊上側(cè)的聯(lián)動桿鉸接有上滑環(huán)，所述滾珠在上滑環(huán)的頂部滾動，所述注射管的端部連通有噴頭，所述噴頭的直徑與軸承的直徑相同，所述噴頭上開設(shè)有多個開孔，所述開孔朝向軸承內(nèi)部滾珠。

可選的，所述攪拌槳通過轉(zhuǎn)軸與電機(jī)固定連接，兩個所述安裝管內(nèi)分別固定安裝有光源和攝像頭，所述光源和攝像頭均傾斜設(shè)置，所述折疊筒位于光源和攝像頭的延長線上，所述反應(yīng)器的底部固定安裝有安裝座。

一種污水萃取裝置萃取方法，包括如下步驟：

S1.填入污水：首先反應(yīng)器進(jìn)行徹底地清潔與干燥,配置符合聚變堆冷卻劑活化腐蝕物濃度的污水，倒入反應(yīng)器中,并在溫度為溫度＝288.2K下密封；

S2.注入二氧化碳并增大氣壓：將二氧化碳?xì)怏w注入反應(yīng)器加壓至一定壓力，將反應(yīng)器在密封溫度下穩(wěn)定30分鐘，在該步驟中確定了注入反應(yīng)器中的二氧化碳的精確量；

S3.增大二氧化碳與水接觸面積：在密封溫度下，攪拌槳以600rpm的速率連續(xù)攪拌穩(wěn)定60分鐘，污水進(jìn)入折疊筒內(nèi)形成的漩渦具有一定轉(zhuǎn)速，攪拌槳旋轉(zhuǎn)維持漩渦的轉(zhuǎn)速，攪拌槳的轉(zhuǎn)速與漩渦的轉(zhuǎn)速差值小；

S4.形成水合物：通過以6.0K/h的速率將反應(yīng)器冷卻至溫度＝275.2K來誘導(dǎo)二氧化碳水合物的形成，水合物的形成是通過突然的溫度形斷裂、隨后的氣壓下降，通過攝像頭觀察水合物顆粒，水合物與重金屬形成水合物沉淀并與污水產(chǎn)生分層，攪拌槳轉(zhuǎn)速降低，折疊筒進(jìn)行折疊將位于上層的不含有重金屬的污水排出部分，減少抽取水合物沉淀和污水混合物的量，加快抽出速度；

S5.分離水合物和污水：將反應(yīng)后的水合物沉淀和未反應(yīng)完的污水進(jìn)行固液分離，在室溫下真空抽濾30s，得到水合物沉淀以及剩余污水，在-5℃，4000r/min的條件下對水合物沉淀進(jìn)行離心，持續(xù)時間為3min進(jìn)一步脫除水合物沉淀內(nèi)部的鹽溶液以及殘留在水合物沉淀表面的鹽，水合物沉淀離心后放置于室溫下使其自行分解得到純水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明利用污水進(jìn)入折疊筒的速度，同時配合污水管的端部螺旋狀結(jié)構(gòu)和螺旋槽，使污水沿著螺旋槽的內(nèi)壁進(jìn)行螺旋旋轉(zhuǎn)，后續(xù)折疊筒內(nèi)加入污水，后加入的污水會直接在折疊筒形成漩渦，減少污水漩渦旋轉(zhuǎn)速度與攪拌槳轉(zhuǎn)速的差值，避免轉(zhuǎn)速差值過大導(dǎo)致攪拌槳對污水進(jìn)行拍擊使已溶入污水的二氧化碳從污水中溢出。

進(jìn)一步的，攪拌槳從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動狀態(tài)，利用離心力使滑塊遠(yuǎn)離攪拌槳并利用聯(lián)動桿、下滑環(huán)和嵌板提升折疊筒高度，避免污水在攪拌時液面高度升高溢出或攪拌槳拍擊污水使其濺出。

進(jìn)一步的，在攪拌槳攪拌完畢后，二氧化碳溶于水萃取重金屬產(chǎn)生沉淀，降低折疊筒頂部高度，利用沉淀與水分層進(jìn)行初步分離，水從折疊筒的頂部溢出流入分離區(qū)，并利用其自身溫度作為水浴控制折疊筒內(nèi)的污水溫度，同時避免直接排出水帶走熱量以及反應(yīng)器中二氧化碳，從而維持溫度和氣壓環(huán)境，以進(jìn)行后續(xù)污水萃取。

進(jìn)一步的，在攪拌槳長時間運(yùn)作攪拌污水后進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)時，活塞將潤滑油箱和注射管內(nèi)的潤滑油擠出，噴頭擴(kuò)大覆蓋范圍，以便更好的潤滑軸承，避免攪拌槳長時間運(yùn)行產(chǎn)生磨損，攪拌槳轉(zhuǎn)動速度達(dá)不到所需要的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致二氧化碳溶于污水的速度降低。

（發(fā)明人：李煒葆;楊雷;朱黎黎）