申請日2016.07.21

　　公開(公告)日2016.11.23

　　IPC分類號C02F9/08; B01D39/16; B01D39/20; E03F1/00; E03F5/10; E03F5/14; E03F5/22

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種城市建筑污水處理系統(tǒng)及施工方法及濾芯材料制備工藝，包括依次連接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密過濾裝置、消毒裝置以及清水池，所述沉沙池的側(cè)面設(shè)有以利建筑雨污水流入的進水管，所述清水池內(nèi)設(shè)有清水回用裝置。該城市建筑污水處理系統(tǒng)設(shè)計合理，實現(xiàn)污水的重復(fù)利用，有效保證回用水的水質(zhì)問題。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密過濾裝置、消毒裝置以及清水池，所述沉沙池的側(cè)面設(shè)有以利建筑雨污水流入的進水管，所述清水池內(nèi)設(shè)有清水回用裝置。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述分流井的內(nèi)部為溢流堰結(jié)構(gòu)，其溢流腔的側(cè)面下端設(shè)有溢流管，所述截污井內(nèi)部設(shè)有過濾沉淀裝置，過濾沉淀裝置包括格柵和沉淀池。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄水池沿污水流動方向依次設(shè)有吸污井、透氣帽以及提升井，所述吸污井的底部設(shè)有排污泵，排污泵的輸出端連接有延伸至蓄水池外部的排污管;所述透氣帽與蓄水池頂面固定連接;所述提升井的底部設(shè)有提升泵，提升泵的輸出端與精密過濾裝置的輸入端之間連接有提升管。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述精密過濾裝置的內(nèi)部設(shè)有用以過濾污水的石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述精密過濾裝置的旁側(cè)設(shè)有消毒裝置，所述消毒裝置包括外部套有石英套管的紫外燈，所述消毒裝置的輸出端與清水池的頂端用水管連通，所述精密過濾裝置和消毒裝置均設(shè)于地面，且外部設(shè)有防護罩。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述清水池內(nèi)設(shè)有位于清水回用裝置旁側(cè)的液位井，所述清水回用裝置包括回用井，所述回用井的底部設(shè)有回用泵，所述回用泵的輸出端連接有延伸至清水池外部的回用出水管。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述沉沙池的上端與分流井的上端用第一管道連通，所述分流井的下端與配水井的下端用第二管道連通，所述配水井的下端與截污井的下端用第三管道連通，所述截污井的下端與蓄水池的頂端用第四管道連通，所述第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道的內(nèi)部均設(shè)有濾網(wǎng)。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市建筑污水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄水池和清水池均為PP模塊組合水池，其外部設(shè)有HDPE防滲膜。

　　9.一種城市建筑污水處理系統(tǒng)施工方法，其特征在于：包括如權(quán)利要求1-8所述的任意一種城市建筑污水處理系統(tǒng)，包括如下步驟：

　　(1)根據(jù)設(shè)計要求土方開挖蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)，將蓄水池基礎(chǔ)的底面平整處理，并平整鋪設(shè)100mm河沙;

　　(2)在蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)的內(nèi)部均依次平整的鋪裝無紡布和PE膜;

　　(3)在蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)的PE膜上分別安放pp蓄水模塊，分別形成PP模塊蓄水池和pp模塊清水池，在PP模塊蓄水池內(nèi)安裝吸污井和提升井，在PP模塊清水池內(nèi)安裝液位井和回用井;

　　(4)在pp模塊蓄水池和pp模塊清水池的頂部鋪設(shè)無紡布，無紡布的上層鋪設(shè)厚度不小于20cm的潔凈河沙;

　　(5)蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)分別回填夯實;

　　(6)用管道依次將沉沙池、分流井、配水井、截污井和pp模塊蓄水池連通，用水管將pp模塊蓄水池、精密過濾裝置、紫外線消毒裝置和pp模塊清水池連通;將進水管與污水收集設(shè)施相連，溢流管、排污管分別與市政管網(wǎng)相連，回用出水管與用水設(shè)施相連;

　　(7)系統(tǒng)調(diào)試，并試運行。

　　10.一種城市建筑污水處理系統(tǒng)濾芯材料制備工藝，其特征在于：包括如權(quán)利要求4所述的石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯，其制備步驟如下：

　　(1)在兩個相同的5 L尼龍罐中各裝入50顆直徑為5 mm的不銹鋼球和40顆直徑為10 mm的不銹鋼球，然后分別加入石墨粉2.6 kg，再分別滴加360 ml無水乙醇，并用尼龍蓋密封;將兩個球磨罐對稱地放入行星式球磨機中，在轉(zhuǎn)速為350 rpm、且每30分鐘自動轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨50 h;

　　(2)取步驟(1)處理后的石墨粉加入到pH為8、濃度為15 wt%的Tween 20的水溶液中超聲36 h，過濾并用水洗凈后，于65℃下真空干燥24 h后待用;

　　(3)取步驟(2)處理后的石墨粉加入到濃度為2.5 M 的HCl溶液中，超聲24 h，過濾并用純水洗凈后，于68℃下真空干燥24 h后待用;

　　(4)取步驟(3)處理后的石墨粉加入到36 L由濃硫酸和濃硝酸按體積比為9.3:0.7組成的混酸中，在3℃下超聲處理8 h后，加入0.7 kg硝酸鈉和2.5 kg高錳酸鉀，在6℃下攪拌30h;升溫，在35℃攪拌15 h;然后在攪拌下緩慢加入55 L水，并控制加水時間為1.5 h;再升溫至93℃繼續(xù)攪拌20 h;然后，在攪拌下緩慢加入80 L水，并控制加水時間為2 h;再在攪拌下緩慢加入4 L雙氧水，并控制添加時間為3.5 h;然后繼續(xù)攪拌20 h后，過濾并用水洗凈，在70℃下真空干燥30 h，得到2.36 kg石墨烯材料;

　　(5)取步驟(4)制備的石墨烯材料2.3 kg，加入到24 L氯化亞砜中，在80 ℃和攪拌條件下反應(yīng)40 h后，按4000 rpm的轉(zhuǎn)速離心處理20 min，粉末經(jīng)無水丙酮洗凈，并在室溫下真空干燥10 h后待用;

　　(6)將步驟(5)處理后的石墨烯材料，加入到30 L無水吡啶溶中，在室溫下超聲處理3 h后;在劇烈攪拌下緩慢滴加溶解有0.65 kg羥乙基纖維素的20 L吡啶溶液，并控制滴加時間為2 h;滴加完畢升溫至50℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)16 h后，蒸除溶劑;再加入20 L蒸餾水，超聲1 h，再通過0.22μm尼龍微孔濾膜抽濾，并用20 L蒸餾水潤洗濾餅;將濾餅在50℃下真空干燥24h后即得到2.74 kg石墨烯/羥乙基纖維素復(fù)合濾芯材料產(chǎn)品。

　　說明書

　　城市建筑污水處理系統(tǒng)及施工方法及濾芯材料制備工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明屬于城市建筑水體凈化及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城市建筑污水處理系統(tǒng)及施工方法及濾芯材料制備工藝。

　　背景技術(shù)：

　　構(gòu)建節(jié)水型社會是促進和諧社會發(fā)展的重要內(nèi)容之一，是解決水資源匱乏問題的必然選擇。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，資源浪費日益嚴(yán)重，海綿城市在建筑業(yè)中追求節(jié)約以及環(huán)保，因此，在海綿城市中的建筑污水處理系統(tǒng)顯得十分重要。目前，現(xiàn)有的海綿城市建筑物中生活用水及雨水的處理技術(shù)均存在難以有效保證回用水質(zhì)的問題。

　　發(fā)明內(nèi)容：

　　本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供一種城市建筑污水處理系統(tǒng)，該城市建筑污水處理系統(tǒng)成本低、節(jié)能和可靠性高，且可以有效保證回用水的水質(zhì)問題。

　　還提供一種城市建筑污水處理系統(tǒng)施工方法。

　　還提供一種城市建筑污水處理系統(tǒng)濾芯材料制備工藝。

　　本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是，一種城市建筑污水處理系統(tǒng)，包括依次連接的沉沙池、分流井、配水井、截污井、蓄水池、精密過濾裝置、消毒裝置以及清水池，所述沉沙池的側(cè)面設(shè)有以利建筑雨污水流入的進水管，所述清水池內(nèi)設(shè)有清水回用裝置。

　　進一步的，上述分流井的內(nèi)部為溢流堰結(jié)構(gòu)，其溢流腔的側(cè)面下端設(shè)有溢流管，所述截污井內(nèi)部設(shè)有過濾沉淀裝置，過濾沉淀裝置包括格柵和沉淀池。

　　進一步的，上述蓄水池沿污水流動方向依次設(shè)有吸污井、透氣帽以及提升井，所述吸污井的底部設(shè)有排污泵，排污泵的輸出端連接有延伸至蓄水池外部的排污管;所述透氣帽與蓄水池頂面固定連接;所述提升井的底部設(shè)有提升泵，提升泵的輸出端與精密過濾裝置的輸入端之間連接有提升管。

　　進一步的，上述精密過濾裝置的內(nèi)部設(shè)有用以過濾污水的石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯。

　　進一步的，上述精密過濾裝置的旁側(cè)設(shè)有消毒裝置，所述消毒裝置包括外部套有石英套管的紫外燈，所述消毒裝置的輸出端與清水池的頂端用水管連通，所述精密過濾裝置和消毒裝置均設(shè)于地面，且外部設(shè)有防護罩。

　　進一步的，上述清水池內(nèi)設(shè)有位于清水回用裝置旁側(cè)的液位井，所述清水回用裝置包括回用井，所述回用井的底部設(shè)有回用泵，所述回用泵的輸出端連接有延伸至清水池外部的回用出水管。

　　進一步的，上述沉沙池的上端與分流井的上端用第一管道連通，所述分流井的下端與配水井的下端用第二管道連通，所述配水井的下端與截污井的下端用第三管道連通，所述截污井的下端與蓄水池的頂端用第四管道連通，所述第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道的內(nèi)部均設(shè)有濾網(wǎng)。

　　進一步的，上述蓄水池和清水池均為PP模塊組合水池，其外部設(shè)有HDPE防滲膜。

　　本發(fā)明一種城市建筑污水處理系統(tǒng)施工方法，包括如下步驟：

　　(1)根據(jù)設(shè)計要求土方開挖蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)，將蓄水池基礎(chǔ)的底面平整處理，并平整鋪設(shè)100mm河沙;

　　(2)在蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)的內(nèi)部均依次平整的鋪裝無紡布和PE膜;

　　(3)在蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)的PE膜上分別安放pp蓄水模塊，分別形成PP模塊蓄水池和pp模塊清水池，在PP模塊蓄水池內(nèi)安裝吸污井和提升井，在PP模塊清水池內(nèi)安裝液位井和回用井;

　　(4)在pp模塊蓄水池和pp模塊清水池的頂部鋪設(shè)無紡布，無紡布的上層鋪設(shè)厚度不小于20cm的潔凈河沙;

　　(5)蓄水池基礎(chǔ)和清水池基礎(chǔ)分別回填夯實;

　　(6)用管道依次將沉沙池、分流井、配水井、截污井和pp模塊蓄水池連通，用水管將pp模塊蓄水池、精密過濾裝置、紫外線消毒裝置和pp模塊清水池連通，將進水管與污水收集設(shè)施相連，溢流管、排污管分別與市政管網(wǎng)相連，回用出水管與用水設(shè)施相連;

　　(7)系統(tǒng)調(diào)試，并試運行。

　　本發(fā)明一種城市建筑污水處理系統(tǒng)濾芯材料制備工藝，所述濾芯材料為石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯，其制備工藝如下：

　　(1)在兩個相同的5 L尼龍罐中各裝入50顆直徑為5 mm的不銹鋼球和40顆直徑為10 mm的不銹鋼球，然后分別加入石墨粉2.6 kg，再分別滴加360 ml無水乙醇，并用尼龍蓋密封;將兩個球磨罐對稱地放入行星式球磨機中，在轉(zhuǎn)速為350 rpm、且每30分鐘自動轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨50 h;

　　(2)取步驟(1)處理后的石墨粉加入到pH為8、濃度為15 wt%的Tween 20的水溶液中超聲36 h，過濾并用水洗凈后，于65℃下真空干燥24 h后待用;

　　(3)取步驟(2)處理后的石墨粉加入到濃度為2.5 M 的HCl溶液中，超聲24 h，過濾并用純水洗凈后，于68℃下真空干燥24 h后待用;

　　(4)取步驟(3)處理后的石墨粉加入到36 L由濃硫酸和濃硝酸按體積比為9.3:0.7組成的混酸中，在3℃下超聲處理8 h后，加入0.7 kg硝酸鈉和2.5 kg高錳酸鉀，在6℃下攪拌30h;升溫，在35℃攪拌15 h;然后在攪拌下緩慢加入55 L水，并控制加水時間為1.5 h;再升溫至93℃繼續(xù)攪拌20 h;然后，在攪拌下緩慢加入80 L水，并控制加水時間為2 h;再在攪拌下緩慢加入4 L雙氧水，并控制添加時間為3.5 h;然后繼續(xù)攪拌20 h后，過濾并用水洗凈，在70℃下真空干燥30 h，得到2.36 kg石墨烯材料;

　　(5)取步驟(4)制備的石墨烯材料2.3 kg，加入到24 L氯化亞砜中，在80 ℃和攪拌條件下反應(yīng)40 h后，按4000 rpm的轉(zhuǎn)速離心處理20 min，粉末經(jīng)無水丙酮洗凈，并在室溫下真空干燥10 h后待用;

　　(6)將步驟(5)處理后的石墨烯材料，加入到30 L無水吡啶溶中，在室溫下超聲處理3 h后;在劇烈攪拌下緩慢滴加溶解有0.65 kg羥乙基纖維素的20 L吡啶溶液，并控制滴加時間為2 h;滴加完畢升溫至50℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)16 h后，蒸除溶劑;再加入20 L蒸餾水，超聲1 h，再通過0.22μm尼龍微孔濾膜抽濾，并用20 L蒸餾水潤洗濾餅;將濾餅在50℃下真空干燥24h后即得到2.74 kg石墨烯/羥乙基纖維素復(fù)合濾芯材料產(chǎn)品。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、建筑污水通過沉淀、分流、配流、截污、蓄水、過濾、消毒多級處理后，可得到能用于灌溉、道路廣場沖洗等的回用水，實現(xiàn)污水的重復(fù)利用，且其施工方法合理、安全;2、精密過濾裝置的過濾功能采用石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯材料實現(xiàn)，石墨烯羥乙基纖維素復(fù)合濾芯材料能夠很好的實現(xiàn)污染重金屬的吸附作用，實現(xiàn)海綿城市中的建筑施工污水零排放;3、本系統(tǒng)在提高城市建筑污水處理效率的同時有效降低處理能耗，節(jié)約處理成本;4、本系統(tǒng)的蓄水池和清水池均采用PP模塊組合水池，節(jié)約空間、成本低、安裝維護方便。