一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂方法与流程

本发明涉及污水处理，尤其是涉及一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂方法。

背景技术：

1、阳离子型聚丙烯酰胺(cationic polyacrylamide,简称cpam)是一种高分子聚合物，主要用于水处理、造纸工业、矿物加工等领域；

2、在污水处理过程中阳离子型聚丙烯酰胺被广泛的运用，特别是涂料生产制备过程中，会产生大量化工污水，而将阳离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂是污水处理步骤中处理环节之一，传统的涂料污水处理制备过程中，无法精准的根虎污水状态添加阳离子型聚丙烯酰胺的使用量，甚至针对流水线式的污水，往往处于流动状态，阳离子型聚丙烯酰胺的添加量无法及时精准的动态添加，进而使得污水处理效果大打折扣。

3、为此，提出一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂方法，包括如下步骤：

3、s1、预处理：使用酸、碱添加剂调节废水的ph至6-8之间并将废水温度保持在20-30℃之间，以提高絮凝效率。

4、s2、絮凝剂添加：根据废水的污染程度调整阳离子型聚丙烯酰胺的添加量，通过计量泵加入阳离子型聚丙烯酰胺，阳离子型聚丙烯酰胺计算量为：

5、s3、混合与反应：使用快速搅拌器，使絮凝剂充分混合，搅拌速率＝150～300rpm，反应时间控制在10—20分钟。

6、s4、沉淀与分离：通过沉淀设备分离絮体，沉淀设备与废水流量通过计算得出。

7、优选的，所述s2、絮凝剂添加中内置传感器网络，并构建自动控制模型，用于控制阳离子型聚丙烯酰胺的添加量，其中传感器网络包括ph传感器、温度传感器、电导率传感器、重金属离子传感器以及浊度传感器，而自动控制模型通过pid控制器和plc控制系统实现，其中plc控制系统对于阳离子型聚丙烯酰胺的添加量计算公式为dcpam＝v×ctarget，其中dcpam为所需絮凝剂的量，v为废水体积；

8、其中沉淀速度计算：其中v沉淀为沉降速度d为絮体沉降距离t为时间；

9、其中浊度去除率计算：η去除为浊度去除率，cinitial和cfinal为处理前后的浊度。

10、优选的，所述plc控制系统内置动态优化模型，用于根据废水状态对废水阳离子型聚丙烯酰胺添加量动态优化。

11、优选的，所述动态优化包括数据采集模块，所述数据采集模块通过传感器网络采集废水数据，通过滤波算法对数据进行预处理、动态调整模型以及数据输出单元以及参数阈值设定。

12、优选的，所述动态调整模型包括神经网络和决策树模型用于根据动态数据计算数据，并预测最佳阳离子型聚丙烯酰胺添加量。

13、优选的，所述数据输出单元包括数据输入层，输入特征：x1＝当前水体ph值、x2＝当前水体温度℃、x3＝当前水体浊度、x4＝当前水体电导率μs/cm、x5＝当前重金属离子浓度mg/l；

14、隐藏层：使用多层神经网络处理输入数据，提取复杂特征，隐藏层结构：第1层：16个神经元，激活函数为relu，第2层：8个神经元，激活函数为relu

15、输出层：输出1：调整后的絮凝剂用量mg/l，输出2：调整后的混合速率rpm、输出3：调整后的反应时间min。

16、优选的，所述神经网络对所有输入特征进行标准化处理，以确保数据在同一尺度上：

17、

18、其中x′为标准化后的特征、μ为特征的均值、σ为特征的标准差；

19、pid控制公式：

20、

21、其中u(t)为控制变量，即絮凝剂用量或混合速度、e(t)为当前误差，即目标值－当前值，kp、ki、kd为pid控制参数；

22、絮凝剂用量计算：

23、

24、其中dcpam为所需絮凝剂的量，ccurrent、tcurrent、phcurrent为当前水质参数，ctarget为目标处理效果、α、β、γ为经验系数。

25、一种阳离子型聚丙烯酰胺的除杂装置，包括底座，所述底座的上端面固定连接有污水处理罐，所述污水处理罐的外表面右侧固定连通有进水阀管，所述污水处理罐的左端设置有曝气机构，所述曝气机构的上方设置有浮沫收集箱，所述浮沫收集箱与污水处理罐可拆卸式连接固定，所述曝气机构的下方设置有与污水处理罐连通固定的排水阀管，所述污水处理罐的右端固定连接有支撑板，所述支撑板的上端面固定连接有电机，所述污水处理罐的内部靠近下侧的位置设置有搅拌杆，所述搅拌杆的两端贯穿污水处理罐的两端并通过水密封轴承转动连接，所述搅拌杆的外表面等距离固定连接有搅拌叶片，且搅拌杆的右端与电机输出轴固定，所述污水处理罐的内部右端设置有清理机构，所述清理机构与电机传动连接，所述曝气机构与搅拌杆传动连接；

26、通过所述电机驱动搅拌杆利用搅拌叶片对污水处理罐内污水搅拌处理的同时，驱动曝气机构运行对污水处理罐内污水曝气处理，并产生气泡浮沫，然后驱动清理机构配合曝气机构对产生的浮沫进行处理。

27、优选的，所述电机输出轴的外表面套接固定有传动轮一，所述传动轮一的上方对应位置设置有传动轮二，所述传动轮一与传动轮二之间套接有皮带，所述污水处理罐的内部上侧与搅拌杆对应位置设置有往复丝杆二，所述往复丝杆二的右端贯穿污水处理罐内壁并与传动轮二固定，所述往复丝杆二的左端与污水处理罐内壁转动连接，所述清理机构与往复丝杆二螺旋传动连接。

28、优选的，所述曝气机构包括与搅拌杆左端固定连接的往复丝杆一，所述往复丝杆一的下方设置有导向板，所述往复丝杆一的外部套接有折叠气囊，所述折叠气囊的左端固定连接有推板，所述推板套接在往复丝杆一的外表面并与往复丝杆一螺旋传动连接，所述推板的下侧与导向板滑动连接。

29、优选的，所述污水处理罐的内部下侧对称分布有气泡板，所述气泡板嵌入式连接在污水处理罐的内部，且气泡板的上端面与污水处理罐内壁水平一致，所述污水处理罐的外表面与气泡板对应位置固定连接有气管，所述气管的一端与气泡板连通，另一端与折叠气囊右端连通。

30、优选的，所述清理机构包括静默状态下设置在污水处理罐内部左端的环形件，所述污水处理罐的内壁上端开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑块，所述滑块与环形件固定，所述环形件的外环侧面与污水处理罐内壁贴合，所述环形件与往复丝杆二螺旋传动连接。

31、优选的，所述清理机构还包括设置在环形件内部的除沫组件，所述除沫组件位于搅拌叶片的上侧不与搅拌叶片接触，所述除沫组件的两端与环形件之间连接有活动件，所述环形件在通过往复丝杆二转动作用下位移，同时利用活动件带动除沫组件同步运动对污水表面产生的泡沫刮取清理。

32、优选的，所述活动件包括与环形件内侧面铰接固定的套筒，所述套筒的内部活动连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离套筒的一端与除沫组件铰接固定，所述套筒与伸缩杆之间固定连接有弹簧，所述弹簧的内部设置有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与套筒底部固定，另一端贯穿伸缩杆延伸至除沫组件内部，所述套筒与伸缩杆呈t型结构设计不可脱离，且套筒与伸缩杆之间通过密封环密封。

33、优选的，所述除沫组件包括空心结构设计的除沫筒，所述除沫筒的前后两端设置有横板，且除沫筒的外表面贴合设置有外固定条，所述外固定条与横板共同组成矩形结构，所述除沫筒与外固定条、横板转动连接，所述外固定条与除沫筒相邻面边缘固定连接有钢丝刷。

34、优选的，所述除沫筒的前后两端固定连接有转轴，所述横板与伸缩杆的一端固定，所述伸缩杆的上端开设有转动槽一，所述横板的内部与转动槽一对应位置开设有转动槽二，所述转轴贯穿延伸至转动槽一与转动槽二内部，所述转动槽二的内部设置有卷簧，所述卷簧的一端与转轴固定，另一端与转动槽二内壁固定，所述钢丝绳的一端延伸至转动槽一内并绕卷在位于转动槽一内的转轴外表面与转轴固定。

35、优选的，所述污水处理罐的内部与浮沫收集箱对应位置开设有排沫口，所述排沫口的内部活动连接有密封板，所述密封板的上端与排沫口铰接固定，所述排沫口的下端嵌入式连接有磁铁，所述浮沫收集箱的开口与排沫口对应，位于除沫筒左侧的外固定条外表面中部与密封板对应位置固定连接有凸起

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、提高絮凝效率：动态调整絮凝剂用量，提高处理效率。

38、降低运行成本：减少絮凝剂浪费，降低化学品使用量。

39、增强稳定性：及时响应水质变化，确保出水质量稳定。

40、减少设备故障：通过实时监控和智能报警，减少设备故障率；

41、本发明通过设计曝气机构与电机、搅拌杆、搅拌叶片配合，能够对污水处理罐内污水搅拌反应处理的同时对内部污水曝气，增加污水氧含量，提高污水有机物分解，同时所产生的气泡会推动污水中絮状物或杂质上升，方便后续进一步处理；

42、本发明通过设计曝气机构与清理机构配合，清理机构不仅能够对污水处理罐内壁进行刮擦清理，避免污垢附着腐蚀罐体，同时防止污垢结节附着罐体内壁，降低对罐体内部空间占用率；

43、本发明通过设计清理机构，使得清理机构在对污水处理罐清理的同时还能够对污水表面通过曝气机构所产生的浮沫进行刮取，方便后续对浮沫内重金属或其他杂质分步骤处理，该方式替代人工处理方式，同时提高污水处理效果。