一种重金属废水处理系统的制作方法

本发明涉及有污水处理技术领域，尤其涉及一种重金属废水处理系统。

背景技术：

重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。

现有的重金属废水处理系统对重金属废水常采用化学沉淀法、离子交换法等进行处理，成本高昂。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的以上缺陷，提供了能一种成本低廉的重金属废水处理系统。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种重金属废水处理系统，包括废水箱、传送机构、收集箱和至少一栽培装置；所述废水箱具有一废水腔，所述废水腔用于容纳重金属废水；所述栽培装置包括主体、植物体、夹持机构和切割机构，所述主体安装于所述废水箱的上部，所述主体贯通开设有一生长腔，所述主体开设有第一滑动腔和第二滑动腔，所述第一滑动腔和所述第二滑动腔均连通至所述生长腔，所述第一滑动腔与所述第二滑动腔相对，所述生长腔连通至所述废水腔，所述植物体的根部浸没于所述废水腔中，所述植物体的茎体经所述生长腔伸出，所述夹持机构包括第一滑块、第一弹性元件、第二滑块和第二弹性元件，所述第一滑块具有第一抵持侧边，所述第一抵持侧边开设有第一退让开口，所述第一抵持侧边设置有第一弹性膜，所述第一弹性膜封闭所述第一退让开口，所述第二滑块具有第二抵持侧边，所述第二抵持侧边开设有第二退让开口，所述第二抵持侧边设置有第二弹性膜，所述第二弹性膜封闭所述第二退让开口，所述第一弹性膜与所述第二弹性膜夹持所述植物体的茎体，所述第一滑块滑动安装于所述第一滑动腔中，所述第二滑块滑动安装于所述第二滑动腔中，初始时所述第一抵持侧边抵靠于所述第二抵持侧边，所述第一弹性元件用于对所述第一滑块施加朝向所述第二滑块的弹性力，所述第二弹性元件用于对所述第二滑块施加朝向所述第一滑块的弹性力；所述主体还开设有用于容纳所述切割机构的容纳腔，所述容纳腔连通至所述生长腔，所述切割机构用于切割所述植物体的茎体得到收割体，所述切割机构包括切刀和驱动机构，所述切刀包括滑动体和安装于所述滑动体的切割体，所述滑动体滑动安装于所述容纳腔的腔壁，所述生长腔的腔壁开设有与所述切割体的刃部相适配的切割槽，所述驱动机构用于驱动所述滑动体滑动以使所述刃部切入所述切割槽；所述传送机构包括第一电机、多个皮带轮和输送带，所述第一电机用于驱动一所述皮带轮转动，所述输送带绕设于所述多个皮带轮，所述输送带具有一水平的输送部，所述输送部抵靠于所述主体的上端面，所述输送部开设有生长开口，所述植物体的茎体经所述生长开口伸出；所述收集箱呈敞口状，所述收集箱位于所述输送带的落物侧。

其中，所述重金属废水处理系统还包括控制模块，所述控制模块与所述第一电机电性连接，所述驱动机构包括第二电机、齿轮和齿条，所述第二电机与所述控制模块电性连接，所述齿轮固定安装于所述第二电机的输出轴，所述齿条设置于所述切刀的滑动体，所述齿条与所述齿轮啮合；所述控制模块用于控制所述第二电机转动第一预设角度使得所述刃部切入所述切割槽并暂停第一预设时间、以及在所述第一电机暂停第一预设时间之后控制所述第二电机转动第二预设角度使得所述收割体落入所述收集箱，所述控制模块还用于控制所述第二电机转动使得所述切刀回复至初始位置、以及控制所述第一电机转动使得所述输送带回复至初始位置。

其中，所述主体还开设有储液腔、第三滑动腔、第一输气通道和第二输气通道，所述储液腔用于储存生长促进剂，所述第三滑动腔连通至所述容纳腔，所述第一输气通道第一端连通至所述储液腔的上部、第二端连通至所述第三滑动腔的底部，所述第二输气通道第一端连通至所述第三滑动腔、第二端连通至所述容纳腔，所述切刀的底面具有相邻且平滑过渡的初始边缘、顶压边缘和结束边缘，所述初始边缘平行于所述切割体的滑动方向，所述结束边缘平行于所述切割体的滑动方向，所述栽培装置还包括吸液海绵、喷液管、活塞、导杆、滚轮和第三弹性元件，所述吸液海绵安装于所述切割体的底面，所述喷液管第一端伸入所述生长促进剂中、第二端朝向所述切割体的底面，所述导杆的一端安装有所述活塞、另一端安装有所述滚轮，初始时所述滚轮抵压于所述初始边缘，所述第三弹性元件用于对所述活塞施加朝向所述切割体的弹性力，所述活塞滑动安装于所述第三滑动腔，所述活塞与所述第三滑动腔包围形成一储气空间，初始时，所述第二输气通道与所述储气空间连通，所述第二输气通道的第一端与所述活塞的距离小于所述活塞的最大滑动行程，当所述切割体滑动至所述滚轮抵压于所述顶压边缘时，所述活塞朝向所述第三滑动腔的底部运动，所述喷液管朝向所述吸液海绵。

其中，所述皮带轮为4个，所述输送带环绕所述废水箱。

其中，所述植物体为超富集植物。

其中，所述植物体为挺水植物。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该重金属废水处理系统采用植物体对重金属废水中的重金属离子进行吸收，完成植物体的收割，即可回收重金属废水中的重金属离子，成本较低；且该植物体被收割后可重复生长，无需再次栽培，进一步降低了该重金属废水处理系统的成本。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例重金属废水处理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例重金属废水处理系统的控制原理图；

图3是图1中A处结构的放大图；

图4是本发明实施例重金属废水处理系统中夹持机构的俯视图；

图5是图1中C处结构的放大图；

图6是图1中B处结构的放大图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图6，本发明实施例提出了一种重金属废水处理系统，包括废水箱10、传送机构20、收集箱30和至少一栽培装置40；

废水箱10具有一废水腔11，废水腔11用于容纳重金属废水，重金属废水指汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(cr)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等重金属离子的废水。

栽培装置40包括主体100、植物体200、夹持机构300和切割机构400，主体100安装于废水箱10的上部，主体100贯通开设有一生长腔101，生长腔101沿竖直方向，主体100开设有第一滑动腔102和第二滑动腔103，第一滑动腔102和第二滑动腔103均连通至生长腔101，第一滑动腔102与第二滑动腔103相对，生长腔101连通至废水腔11。

植物体200包括根部210和茎体220，植物体200的根浸没于废水腔11中，植物体200的茎体220经生长腔101伸出，显然地，植物体200为水生植物或水培植物，优选为超富集植物，更优选为具有超富集作用的挺水植物，例如芦苇、风车草、鸢尾、席草、石菖蒲等，上述植物也具有再生迅速的特点。

夹持机构300用于夹持植物体200的茎体220，防止植物体200完全掉入废水腔11中，夹持机构300包括第一滑块310、第一弹性元件320、第二滑块330和第二弹性元件340，第一滑块310具有第一抵持侧边311，第一抵持侧边311开设有第一退让开口301，第一抵持侧边311设置有第一弹性膜350，第一弹性膜350封闭第一退让开口301，第二滑块330具有第二抵持侧边331，第二抵持侧边331开设有第二退让开口302，第二抵持侧边331设置有第二弹性膜360，第二弹性膜360封闭第二退让开口302，第一弹性膜350与第二弹性膜360夹持植物体200的茎体220(显然地，第一弹性膜350和第二弹性膜360始终呈张紧状态)，第一滑块310滑动安装于第一滑动腔102中，第二滑块330滑动安装于第二滑动腔103中，初始时第一抵持侧边311抵靠于第二抵持侧边331，第一弹性元件320用于对第一滑块310施加朝向第二滑块330的弹性力，第二弹性元件340用于对第二滑块330施加朝向第一滑块310的弹性力。设置第一退让开口301和第二退让开口302的好处是，给植物体200留有生长空间。优选地，第一退让开口301和第二退让开口302为圆弧开口。第一弹性元件320和第二弹性元件340优选为弹簧，第一弹性元件320一端连接于第一滑动腔102的腔壁、另一端连接于第一滑块310，第二弹性元件340一端连接于第二滑动腔103的腔壁、另一端连接于第二滑块330，在其他实施方式中，第一弹性元件320和第二弹性元件340还可以为弹片、弹力绳等。本发明实施例中，夹持机构300的数量为3个，本发明并不限制夹持机构300的数量。

主体100还开设有用于容纳切割机构400的容纳腔104，容纳腔104连通至生长腔101，切割机构400用于切割植物体200的茎体220得到收割体221，切割机构400包括切刀410和驱动机构420，切刀410包括滑动体411和安装于滑动体411的切割体412，滑动体411滑动安装于容纳腔104的腔壁，滑动体411相对于主体100具有一个方向的移动自由度，具体地，滑动体411可设置有一滑动凸起(图中未示意，可为燕尾凸起、T形凸起等)，容纳腔104的腔壁可开设一滑动槽(图中未示意，可为燕尾槽、T形槽等)。生长腔101的腔壁开设有与切割体412的刃部412a相适配的切割槽105，切割槽105与刃部412a相对，当滑动体411滑动第一预设位移，刃部412a切入切割槽105，驱动机构420用于驱动滑动体411滑动以使刃部412a切入切割槽105。

传送机构20用于输送植物体200被切割后的收割体221，传送机构20包括第一电机21、多个皮带轮22和输送带23，第一电机21用于驱动一皮带轮22转动，输送带23绕设于多个皮带轮22，输送带23具有一水平的输送部23a，输送部23a呈张紧状态，输送部23a抵靠于主体100的上端面，输送部23a开设有生长开口23b，植物体200的茎体220经生长开口23b伸出。当植物体200被切割后，收割体221倒伏于输送部23a。

收集箱30呈敞口状，收集箱30位于输送带23的落物侧，当输送部23a运动至落物侧时，收割体221落入收集箱30中。

为了方便收割体221的倒伏，切割槽105靠近主体100的上端面，靠近切割槽105设置有倒伏开口1010，倒伏开口101延伸至主体100的上端面，且倒伏开口1010的内壁呈平滑过渡。

该重金属废水处理系统采用植物体200对重金属废水中的重金属离子进行吸收，完成植物体200的收割，即可回收重金属废水中的重金属离子，成本较低；且该植物体200被收割后可重复生长，无需再次栽培，进一步降低了该重金属废水处理系统的成本。

进一步而言，重金属废水处理系统还包括控制模块50，控制模块50与第一电机21电性连接，驱动机构420包括第二电机421、齿轮422和齿条423，第二电机421与控制模块50电性连接，齿轮422固定安装于第二电机421的输出轴，齿条423设置于切刀410的滑动体411，齿条423与齿轮422啮合；控制模块50用于控制第二电机421转动第一预设角度使得刃部412a切入切割槽105并暂停第一预设时间(以便收割体221由充足的倒伏时间，避免收割体221落入生长腔101中)、以及在第一电机21暂停第一预设时间之后控制第二电机421转动第二预设角度使得收割体221落入收集箱30，控制模块50还用于控制第二电机421转动使得切刀410回复至初始位置、以及控制第一电机21转动使得输送带23回复至初始位置。

进一步而言，主体100还开设有储液腔106、第三滑动腔107、第一输气通道108和第二输气通道109，储液腔106和第三滑动腔107均位于容纳腔104的下方，储液腔106用于储存生长促进剂，储液腔106与容纳腔104不直接连通，第三滑动腔107连通至容纳腔104，第一输气通道108第一端连通至储液腔106的上部、第二端连通至第三滑动腔107的底部，第二输气通道109第一端连通至第三滑动腔107、第二端连通至容纳腔104，切刀410的底面具有相邻且平滑过渡的初始边缘401、顶压边缘402和结束边缘403，初始边缘401和结束边缘403为平面，初始边缘401平行于切割体412的滑动方向，结束边缘403平行于切割体412的滑动方向，初始边缘401距离容纳腔104底部的距离大于结束边缘403距离容纳腔104底部的距离。

栽培装置40还包括吸液海绵510、喷液管520、活塞610、导杆620、滚轮630和第三弹性元件700，吸液海绵510用于吸收喷液管520喷出的生长促进剂，吸液海绵510安装于切割体412的底面，喷液管520为中空的管体，喷液管520第一端伸入生长促进剂中、第二端朝向切割体412的底面，导杆620的一端安装有活塞610、另一端安装有滚轮630，初始时滚轮630抵压于初始边缘401，第三弹性元件700用于对活塞610施加朝向切割体412的弹性力(使得滚轮630抵压于初始边缘401、顶压边缘402或结束边缘403)，活塞610滑动安装于第三滑动腔107，活塞610与第三滑动腔107包围形成一储气空间107a，初始时，第二输气通道109与储气空间107a连通，第二输气通道109的第一端与活塞610的距离小于活塞610的最大滑动行程。当切刀410滑动时，滚轮630依次抵压于初始边缘401、顶压边缘402、结束边缘403。当切刀410滑动且滚轮630抵压于初始边缘401时，活塞610停止运动，当切刀410滑动至滚轮630抵压于顶压边缘402时，活塞610朝向第三滑动腔107的底部运动，此时吸液海绵510运动至与喷液管520相对，即喷液管520的出液口朝向吸液海绵510喷出生长促进剂，吸液海绵510吸附生长促进剂。当切刀410滑动至滚轮630抵压于结束边缘403时，活塞610停止运动。

在活塞610的滑动过程中，第一输气通道108始终与储气空间107a连通，在活塞610的第一预设位移内。在活塞610向下滑动时，第二输气通道109与储气空间107a连通变为不连通，这样避免了储气空间107a的体积缩小时，气体一直从第二输气通道109跑出，同时也避免了当活塞610回复至初始位置时，储气空间107a内形成负压。

优选地，顶压边缘402沿切刀410的滑动方向的射影长度等于吸液海绵510沿切刀410方向的滑动方向的射影长度。

优选地，初始时第二输气通道109的第一端连接于储气空间107a的上部，当活塞610运动较小距离，即可使得第二输气通道109与储气空间107a不连通，使得储气空间107a缩小时，储气空间107a内的压力增大，使得储液腔106的生长促进剂喷出。

第三弹性元件700优选为弹簧，第三弹性元件700一端连接于第三滑动腔107的腔壁、另一端连接于活塞610，在其他实施方式中，第三弹性元件700还可以为弹片、弹力绳等。

当茎体220被切割后，茎体220的创面会扫过吸液海绵510，吸液海绵510的生长促进剂会浸润茎体220的创面，从而促进茎体220的再生。优选地，吸液海绵510的设置位置靠近于刃部412a。生长促进剂可以促进细胞分裂、分化和伸长生长，或促进植物营养器官的生长和生殖器官的发育的生长调节剂。本发明实施例的生长促进剂可以为生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、油菜素内脂类、多胺类等，不作限制。

进一步而言，皮带轮22为4个，输送带23环绕废水箱10，输送带23依次经过废水箱10的左侧、上部、右侧和底部。4个皮带轮22呈矩形分布。

在其他实施方式中，驱动机构420可以为电动推杆，切刀410的滑动体411固定于电动推杆的推杆，本发明实施例并不限制驱动机构420的结构形式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。