CN103755094A - 一种复氧、净化功能的磁盘机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种复氧、净化功能的磁盘机。所述磁盘机包括磁化器、加药装置、环形磁盘装置，具有除汚、脱氮、降磷、磁化、复氧、引水六大功能。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种复氧、净化功能的磁盘机。
背景技术
磁分离是一种通过磁体提供的磁场吸力来实现物质分离的技术，属于物理分离法，是上世纪70年代初在美国发展起来的，它能快速地分离混合物中的磁性杂质。磁分离利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性。借助外力磁场的作用，将废水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而达到净化水的目的。与沉降、过滤等常规方法相比较，磁分离法具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点，它不但已成功应用于高炉煤气洗涤水、炼钢烟尘净化废水，轧钢废水和烧结废水的净化，而且在其它工业废水、城市污水和地皮水的净化方面也很有发展前途。
目前典型的磁分离设备为盘式磁分离器以及高梯度磁分离器。盘式磁分离器通过在废水中添加絮凝剂及磁粉将污染物变成磁化的磁性絮凝物，再将磁性絮凝物吸附在设置有磁铁的磁盘上，从而从废水中分离和清除磁性絮凝物。盘式磁分离器废水处理量大，去除悬浮物能力，运行费用低，占地面积省，操作简便，具有广泛的适应性和应用前景。适用于钢铁企业的轧钢、连铸废水处理，炼钢、炼铁、烧结等除尘废水处理以及尾矿再选，各种废水浓缩脱水、矿山废水、金属工业废水、机械加工废水等的处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有治理富营养化江河、湖泊、水库水体能力的一种复氧、净化功能的磁盘机。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种复氧、净化功能的磁盘机，所述磁盘机包括磁化器、加药装置、环形磁盘装置， 所述磁化器由2个以上单元磁化器组成，单元磁化器由磁体、钢板、导轨、壳体构成，磁体贴于钢板两侧，并由壳体密封裹包，单元磁化器镶嵌在导轨内，导轨之间有一定间距，相邻单元磁化器之间形成流道，单元磁化器四周由钢板覆盖，磁化器出口与加药装置进口直接相连；所述环形磁盘装置由磁盘机水箱、环形磁盘、十字轮辐、刮渣条、刨轮片、出渣槽、螺旋输渣器、扇形生物填料网箱、多面空心球构成，环形磁盘置于磁盘机水箱内，环形磁盘固定在十字轮辐的外端圆上，十字轮辐的内端圆固定在轴上，环形磁盘由2个以上环形磁盘组成，刮渣条在环形磁盘之间形成的流道两侧，刨轮片在刮渣条上方，出渣槽在刮渣条下方，螺旋输渣器位于出渣槽的中间，扇形生物填料网箱安置在十字轮辐的空隙中，扇形生物填料网箱内有多面空心球。
进一步，所述磁盘机还包括纳米微气泡发生器，纳米微气泡发生器由空压机、压缩空气管道、调节阀、流量计、塔式接头、气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴、喇叭形进水支架、潜水泵、纳米微气泡释放器、圆柱锥形通道盖板、套管、节流孔板、垫板、带拉伐尔孔的反射板构成，空压机通过压缩空气管道与调节阀连接，流量计一端直接连接于调节阀，流量计另一端与塔式接头连接，塔式接头相连气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴，气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴安置在喇叭形进水支架中央，潜水泵位于气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴顶部，潜水泵出口与纳米微气泡释放器通过管道连接，纳米微气泡释放器的气液流体进口端有圆柱锥形通道盖板，用丝杆与套管连接，圆柱锥形通道盖板、套管及节流孔板形成空腔，垫板位于节流孔板与带拉伐尔孔的反射板之间，带拉伐尔孔的反射板具有凹形的锥形臼，垫板、节流孔板及带拉伐尔孔的反射板形成空腔，带拉伐尔孔的反射板直接定位于套管内的抬肩上；所述的气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴是指在喷嘴窄喉侧边钻有与轴线成30°~50°角度的小孔。
进一步，扇形生物填料鼠笼箱由不锈钢丝网围成，衔接处用不锈钢角钢加固。
进一步，环形磁盘的出水端设置堰板和挡板。
进一步，磁盘机水箱的底部设有放空阀。
进一步，圆柱锥形通道盖板锥形出口处截面面积逐渐缩小，与轴线成15°~45°度。
进一步，节流孔板与轴线成12.5°~30°度。
进一步，带拉伐尔孔的反射板横断面设有2~8对、直径为3~8mm拉伐尔喉管。
本发明具有下述优点：
1. 富养化水体经本发明的设备处理后，变为超饱和的含氧磁化水，为生态修复提供了氧源，有利于水生植物，水生动物和微生物的生长，达到脱氮、除磷的目的，单机处理水量达2500~20000m3/d，悬浮物SS去除率达90~95%，TP去除率达80~90%。
2. 本发明具有除汚、脱氮、降磷、磁化、复氧、引水六大功能。
3. 气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴窄喉侧边钻有与轴线成30°~50°角度的小孔，在小孔中吸入部分处理水，在喷嘴窄喉中交汇，其高速气液流的雷诺数达Re≥2×105。气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴安置在喇叭形进水支架中央，其喷出的第一次部分气液混合的微气泡，在潜水泵底部吸入（包括补充的处理水），经潜水泵叶轮叶片按2860r/min高速旋转，气液两相受到第二次的剧烈搅拌，此时的两相交融，使气液流体均匀，在潜水泵出口输入管道，该管道连接纳米微气泡释放器，纳米微气泡释放器的气液流体进口端有圆柱锥形通道盖板，湍流状态的气液流在窄隙中通过，正、负两向射流束再次相互融合、研磨、剪切成同向流，带拉伐尔孔的反射板直接定位于套管内的抬肩上，带拉伐尔孔的反射板横断面设有2~8对，Φ3~Φ8mm拉伐尔喉管。最终均匀分布在液相中纳米微气泡，从套管中喷出。
4. 圆柱锥形通道盖板锥形出口处截面面积逐渐缩小，与轴线成15°~45°度，将气液流的势能转换为动能，流速逐渐增加，气液流喷出后突然膨胀。
5. 节流孔板与轴线成12.5°~30°度，气液流通过节流孔板的瞬时，形成高速射流束。
6. 带拉伐尔孔的反射板，具有一个凹形的30°~60°的锥形臼，可将高速射流束（正向）进行反射，反射束（负方向），正、负两向射流束，再次剧烈碰撞将较大粒径微气泡击碎。
7. 带拉伐尔孔的反射板横断面设有2~8对、直径为3~8mm拉伐尔喉管。当湍流状态的气液流速达Re≥2×106，经过带拉伐尔孔的反射板横断面，最终成为0.2~10μm的纳米微气泡，均匀分布在液相中。
所述的加药装置，当工业废水的悬浮物是铁磁性杂质时，直接分别投加药剂PAC与PAM进行混凝反应生成磁性絮团；当生活污水（包括工业废水）的悬浮物是顺磁性或逆磁性杂质时需先投加磁种进行接种，再进行混凝反应生成磁性絮团。
本发明是通过以下实现发明目的，富养化水体首先进入磁化器，在沿着磁力线垂直方向流动,切割磁力线，被瞬间磁化(包括在磁盘流道内再次磁化)，使之成为磁化水，而磁化水的水形态，更接近各类生物生命水的形态，使复氧、净化功能磁盘机的处理水具有优良的水质条件；经过加药装置，磁絮凝成磁性絮团，从环形磁盘分离，极大地去除了富养化水体中的碳、氮、磷，仅剩下可溶性的有机物与无机营养素；由于扇形生物填料鼠笼箱内的多面空心球，具有236~460m2/m3比表面积，能挂附大量生物膜,随着生物膜的不断增长、更新、脱落的生物菌群，不仅自身降解有机物，同时进入水体后补充处理水中的生物菌群，有利于下流水体BOD（COD）和氨氮的降解；处理水经潜水泵底部气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴一次混合后，在潜水泵2860r/min的叶轮叶片再次剧烈搅拌，继后又经纳米微气泡发生器再次气液两相融合，相互碰撞、研磨、剪切成含有0.2~100μm的纳米微气泡的气液均匀相。
附图说明
图1是本发明的磁盘机示意图；
图2是本发明的磁盘机示意图；
图3是磁化器结构示意图；
图4是扇形生物填料网箱结构示意图；
图5是扇形生物填料网箱结构示意图；
图6是气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴结构示意图；
图7是纳米微气泡释放器结构示意图。
其中，1-磁化器；2-加药装置；3-磁盘机水箱；4-环形磁盘；5-刮渣条；6-刨轮片；7- 出渣槽；8-螺旋输渣器；9-十字轮辐；10-扇形生物填料网箱；11-多面空心球；12-堰板；13-空压机；14-调节阀；15-流量计；16-压缩空气管道；17-潜水泵；18-喇叭形进水支架；19-气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴； 20-纳米微气泡释放器；21-挡板；22-放空阀；23-磁体；24-钢板；25-壳体；26-导轨； 27-不锈钢丝网；28-不锈钢角钢；29-塔式接头；30-小孔；31-圆柱锥形通道盖板；32-节流孔板；33-空腔；34-带拉伐尔孔的反射板；35-垫板；36-拉伐尔喉管；37-套管；38-纳米微气泡发生器；39-丝杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、图3及图7所示，一种复氧、净化功能的磁盘机，所述磁盘机包括磁化器1、加药装置2、环形磁盘装置，所述磁化器1由2个以上单元磁化器组成，单元磁化器由磁体23、钢板24、导轨26、壳体25构成，磁体23贴于钢板24两侧，并由壳体25密封裹包，单元磁化器镶嵌在导轨26内，导轨26之间有一定间距，相邻单元磁化器之间形成流道，单元磁化器四周由钢板24覆盖，磁化器1出口与加药装置2进口直接相连；所述环形磁盘装置由磁盘机水箱3、环形磁盘4、十字轮辐9、刮渣条5、刨轮片6、出渣槽7、螺旋输渣器8、扇形生物填料网箱10、多面空心球11构成，环形磁盘14置于磁盘机水箱3内，环形磁盘4固定在十字轮辐9的外端圆上，十字轮辐9的内端圆固定在轴上，环形磁盘4由2个以上环形磁盘组成，刮渣条5在环形磁盘4之间形成的流道两侧，刨轮片6在刮渣条5上方，出渣槽7在刮渣条5下方，螺旋输渣器8位于出渣槽7的中间，扇形生物填料网箱10安置在十字轮辐9的空隙中，扇形生物填料网箱10内有多面空心球11。环形磁盘4的出水端设置堰板12和挡板21。磁盘机水箱3的底部设有放空阀22。圆柱锥形通道盖板31锥形出口处截面面积逐渐缩小，与轴线成15°~45°度。节流孔板32与轴线成12.5°~30°度。
如图2、图3、图6及图7所示，一种复氧、净化功能的磁盘机，所述磁盘机包括磁化器1、加药装置2、环形磁盘装置，所述磁化器1由2个以上单元磁化器组成，单元磁化器由磁体23、钢板24、导轨26、壳体25构成，磁体23贴于钢板24两侧，并由壳体25密封裹包，单元磁化器镶嵌在导轨26内，导轨26之间有一定间距，相邻单元磁化器之间形成流道，单元磁化器四周由钢板24覆盖，磁化器1出口与加药装置2进口直接相连；所述环形磁盘装置由磁盘机水箱3、环形磁盘4、十字轮辐9、刮渣条5、刨轮片6、出渣槽7、螺旋输渣器8、扇形生物填料网箱10、多面空心球11构成，环形磁盘14置于磁盘机水箱3内，环形磁盘4固定在十字轮辐9的外端圆上，十字轮辐9的内端圆固定在轴上，环形磁盘4由2个以上环形磁盘组成，刮渣条5在环形磁盘4之间形成的流道两侧，刨轮片6在刮渣条5上方，出渣槽7在刮渣条5下方，螺旋输渣器8位于出渣槽7的中间，扇形生物填料网箱10安置在十字轮辐9的空隙中，扇形生物填料网箱10内有多面空心球11。环形磁盘4的出水端设置堰板12和挡板21。磁盘机水箱3的底部设有放空阀22。圆柱锥形通道盖板31锥形出口处截面面积逐渐缩小，与轴线成15°~45°度。节流孔板32与轴线成12.5°~30°度。所述磁盘机还包括纳米微气泡发生器38，纳米微气泡发生器38由空压机13、压缩空气管道16、调节阀14、流量计15、塔式接头29、气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴19、喇叭形进水支架18、潜水泵17、纳米微气泡释放器20、圆柱锥形通道盖板31、套管37、节流孔板32、垫板35、带拉伐尔孔的反射板34构成，空压机13通过压缩空气管道16与调节阀14连接，流量计15一端直接连接于调节阀14，流量计15另一端与塔式接头29连接，塔式接头29相连气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴19，气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴19安置在喇叭形进水支架18中央，潜水泵17位于气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴19顶部，潜水泵17出口与纳米微气泡释放器20通过管道连接，纳米微气泡释放器20的气液流体进口端有圆柱锥形通道盖板31，用丝杆39与套管37连接，圆柱锥形通道盖板31、套管37及节流孔板32形成空腔33，垫板35位于节流孔板32与带拉伐尔孔的反射板34之间，带拉伐尔孔的反射板34具有凹形的锥形臼，垫板35、节流孔板32及带拉伐尔孔的反射板34形成空腔33，带拉伐尔孔的反射板34直接定位于套管37内的抬肩上；所述的气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴19是指在喷嘴窄喉侧边钻有与轴线成30°~50°角度的小孔30。
如图4、图5所示，扇形生物填料网箱10内有多面空心球11，扇形生物填料鼠笼箱10由不锈钢丝网27围成，衔接处用不锈钢角钢28加固。
本发明的运行方式为：
富养化水体首先泵入磁化器，沿着磁力线垂直的方向流动，切割磁力线，瞬间磁化，成为磁化水。经磁化处理后的富养化水体，流入加药装置，当工业废水的悬浮物是铁磁性杂质时，直接分别投加药剂PAC与PAM进行混凝反应生成磁性絮团；当生活污水（包括工业废水）的悬浮物是顺磁性或逆磁性杂质时需先投加磁种进行接种，再进行混凝反应生成磁性絮团；磁性絮团随水体进入水箱，通过环形磁盘之间流道时在磁场力的作用下，被吸附在盘面上，实现固液分离，水体成为磁化处理水，其悬浮物SS的浓度≤30mg/L、COD去除率为50～60%、磷盐去除率为90～97%，水质清晰、透明。
磁性絮团与磁盘同步旋转，当转至刮渣条位置时被刮下，被刨轮的刨轮片刨出磁盘流道，落入出渣槽，螺旋输渣器将磁性絮团输出水箱。此后另有工艺将磁种回收，有机质湿污泥经破壁后脱水，干污泥作有机肥或填埋。
扇形生物填料网箱内放置聚丙烯或聚乙烯的多面空心球填料，箱体的高空隙率使水体流动不受影响；多面空心球填料微生物挂膜性能好，表面的微生物生物膜不断的增长、更新、脱落，不仅能降解有机物实现生物处理；同时由于鼠笼箱随磁盘转动时，多面空心球填料球也随之翻动、碰撞，使生物膜脱落，成为菌群微粒进入下流水体，有利于BOD（或COD）、氨氮的降解。
随着处理水通过堰板翻入水箱的后段，由纳米微气泡发生器装置复氧。空气经过空压机产生0.4~0.8MPa的压缩空气，根据水体水质和需要复氧数据控制阀门的开度，压缩空气通过管道在潜水泵下方的喇叭形进水支架的间隙中跨入潜水泵底部进口处，与塔式接头连接，压缩空气进入气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴，该喷嘴的喷管前半部由大变小向中间收缩至一个窄喉，气体流速急速增加形成局部负压，由于在喷嘴窄喉侧边钻有小孔，小孔中吸入部分处理水，在窄喉中交汇，进行第一次部分气液混合，气体溶入水体中成为微气泡。形成微气泡气液混合流，喷向潜水泵底部入口，随着潜水泵入口吸力，与另一部分处理水一起进入泵的叶轮区，叶轮叶片高速旋转，使气液两相受到第二次的剧烈搅拌，相互碰撞、剪切、摩擦，此时的两相交融，使气液流体均匀，在潜水泵出口输入到纳米微气泡释放器。纳米微气泡释放器，是将液相内所含的微气泡进一步粉碎，产生纳米微气泡的装置。当潜水泵泵出的气液两相流输入圆柱锥形通道盖板时，气液流的截面在锥形出口处，面积逐渐缩小，将气液流的势能转换为动能，流速逐渐增加，从缩口喷嘴喷出，气液流喷出后在圆柱锥形通道盖板和节流孔板形成的空腔内突然膨胀；接着遇到节流孔板，节流孔板的孔径小于圆柱锥形通道盖板的缩口喷嘴孔径，此刻气液流经瞬时的膨胀与压缩，形成高速射流束，射向带拉伐尔孔的反射板，这反射板具有一个凹形的锥形臼，可将高速射流束（正方向）进行反射，反射束（负方向），正、负两向射流束，再次剧烈碰撞将较大粒径微气泡击碎，并此湍流状态的气液流还在节流孔板与带拉伐尔孔的反射板之间安置的垫板形成的空腔窄隙中通过，正反两向高速气液流再次相互融合、研磨、剪切成同向流。在带拉伐尔孔的反射板横断面上设有拉伐尔喉管，高速气液流从拉伐尔喉管中通过，气液流速达Re≥2×106，最终成为0.2~10μm的纳米微气泡，均匀分布在液相中。此后湍流状态的气液流从套管中逸出。
磁盘机处理水流量大于潜水泵的流量，所以纳米微气泡发生器是浸没在磁盘机箱体的出口的处理水中，随着处理水流入江河、湖泊、水库中，提供了超饱和的含氧磁化处理净化水。有利于水生植物、水生动物、微生物的生长，促进生态修复，实现富养化水域的治理。磁盘机水箱底部设有放空阀，以便设备在检修时放空余水。环形磁盘的轴、刨轮片的轴、螺旋输渣器的轴，均由传动机构驱动。
Claims (9)
1.一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：所述磁盘机包括磁化器(1)、加药装置(2)、环形磁盘装置，
所述磁化器(1)由2个以上单元磁化器组成，单元磁化器由磁体(23)、钢板(24)、导轨(26)、壳体(25)构成，磁体(23)贴于钢板(24)两侧，并由壳体(25)密封裹包，单元磁化器镶嵌在导轨(26)内，导轨(26)之间有一定间距，相邻单元磁化器之间形成流道，单元磁化器四周由钢板(24)覆盖，磁化器(1)出口与加药装置(2)进口直接相连；
所述环形磁盘装置由磁盘机水箱(3)、环形磁盘(4)、十字轮辐(9)、刮渣条(5)、刨轮片(6)、出渣槽(7)、螺旋输渣器(8)、扇形生物填料网箱(10)、多面空心球(11)构成，环形磁盘(14)置于磁盘机水箱(3)内，环形磁盘(4)固定在十字轮辐(9)的外端圆上，十字轮辐(9)的内端圆固定在轴上，环形磁盘(4)由2个以上环形磁盘组成，刮渣条(5)在环形磁盘(4)之间形成的流道两侧，刨轮片(6)在刮渣条(5)上方，出渣槽(7)在刮渣条(5)下方，螺旋输渣器(8)位于出渣槽(7)的中间，扇形生物填料网箱(10)安置在十字轮辐(9)的空隙中，扇形生物填料网箱(10)内有多面空心球(11)。
2.如权利要求1所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：所述磁盘机还包括纳米微气泡发生器(38)，纳米微气泡发生器(38)由空压机(13)、压缩空气管道(16)、调节阀(14)、流量计(15)、塔式接头(29)、气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴(19)、喇叭形进水支架(18)、潜水泵(17)、纳米微气泡释放器(20)、圆柱锥形通道盖板(31)、套管(37)、节流孔板(32)、垫板(35)、带拉伐尔孔的反射板(34)构成，空压机(13)通过压缩空气管道(16)与调节阀(14)连接，流量计(15)一端直接连接于调节阀(14)，流量计(15)另一端与塔式接头(29)连接，塔式接头(29)相连气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴(19)，气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴(19)安置在喇叭形进水支架(18)中央，潜水泵(17)位于气液两相具有拉伐尔特性的混合喷嘴(19)顶部，潜水泵(17)出口与纳米微气泡释放器(20)通过管道连接，纳米微气泡释放器(20)的气液流体进口端有圆柱锥形通道盖板(31)，用丝杆(39)与套管(37)连接，圆柱锥形通道盖板(31)、套管(37)及节流孔板(32)形成空腔(33)，垫板(35)位于节流孔板(32)与带拉伐尔孔的反射板(34)之间，带拉伐尔孔的反射板(34)具有凹形的锥形臼，垫板(35)、节流孔板(32)及带拉伐尔孔的反射板(34)形成空腔(33)，带拉伐尔孔的反射板(34)直接定位于套管(37)内的抬肩上；所述的气液两相具有拉伐尔特性混合喷嘴(19)是指在喷嘴窄喉侧边钻有与轴线成30°~50°角度的小孔(30)。
3.如权利要求2所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：扇形生物填料鼠笼箱(10)由不锈钢丝网(27)围成，衔接处用不锈钢角钢(28)加固。
4.如权利要求3所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：环形磁盘(4)的出水端设置堰板(12)和挡板(21)。
5.如权利要求4所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：磁盘机水箱(3)的底部设有放空阀(22)。
6.如权利要求5所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：圆柱锥形通道盖板(31)锥形出口处截面面积逐渐缩小，与轴线成15°~45°度。
7.如权利要求6所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：节流孔板(32)与轴线成12.5°~30°度。
8.如权利要求7所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：带拉伐尔孔的反射板(34)横断面设有2~8对、直径为3~8mm拉伐尔喉管(36)。
9.如权利要求2所述的一种复氧、净化功能的磁盘机，其特征在于：带拉伐尔孔的反射板(34)横断面设有2~8对，直径为3~8mm拉伐尔喉管(36)。
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