CN104071877A - 一体化两级磁净化高浓度废水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，实现磁性悬浮物或磁性絮体的初级磁分离和深度磁分离，包括机盖、机架、水槽、传动系统，其特征在于，在水槽中依次设置有进水口、磁鼓、磁盘组、螺旋输渣机构、出水口；所述磁鼓的刮渣板一端与磁鼓上部相切接触，另一端靠近磁盘组外缘；所述磁鼓与磁盘组共用一个螺旋输渣机构。废水经磁鼓粗分离净化后以较低的悬浮物浓度进入磁盘组进行高精度分离，出水水质好，设备紧凑，投资省，是用于高浓度废水磁分离净化的更理想的工艺设备。

Description

一体化两级磁净化高浓度废水设备

技术领域

本发明提供一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，属于磁分离净化废水技术领域。

背景技术

自上世纪70年代国外开发出盘式磁分离净水技术以来，以磁盘机为代表的磁分离净化废水技术设备在水处理行业得到广泛应用，特别是在冶金废水处理方面。近年来，盘式磁分离技术也逐渐应用于以去除悬浮污染物为主要目标的非钢废水净化，比如矿井水、景观水等。通过向非磁性污水投加磁性粉末和水处理药剂，使废水中非磁性悬浮污染物与磁性粉末混合、絮凝成为磁性絮团，再被磁分离设备将其从水中分离出来，以此达到净化水质的目的，而所投加的磁性粉末经回收循环使用。早在上世纪60年代，前苏联即开展了磁絮凝的研究。与传统固液分离技术相比较，盘式磁分离的最大优势在于磁力吸附速度快、磁吸附面积大，设备单位处理量的占地面积小，可实现大流量、高精度分离磁性悬浮物，净化水体。一般地说，磁场磁力可以很容易吸附流经磁场作用区的大部分磁性颗粒，但磁性较弱的颗粒，可能来不及被磁力吸附或被吸附后因水流冲刷而流失。磁盘机要实现良好的分离净化效果，关键在于控制流速、提高磁吸附能力，而后者与磁场强度及磁吸附面积有关。废水流经磁场作用区的流速不能太快，否则将有部分磁性物或因磁性较弱或因从磁盘表面被冲下而流失。在流速一定的情况下，磁场强度越高、磁吸附面积越大，磁性悬浮物被吸附分离得越彻底，出水效果也越好。

磁盘机的基本结构是多个磁盘以等间隔布置于主轴上构成的磁盘组。作为磁分离净化技术核心的磁盘机，性能在不断改善。美国工程师及建筑师杂志（ASEA Journal 1977 Volume 50 Nomber 6）发表的“Magnadisc——a new industrial wastewater treatment system for use in the iron and steel industry”（一种用于钢铁工业的新型废水处理系统），该系统以磁盘组结合V形截面皮带刮渣输渣，实现对废水的分离净化，使磁分离用于大水量处理成为了现实。专利（ZL92108011.5）公开了一种稀土磁盘分离净化废水设备。专利“刮轮式稀土磁盘分离净化设备”（ZL 00244558.1）公开了磁盘机的一种刮渣条和刨条机构。专利(ZL201310106894.8)公开了一种磁力卸渣组件，改善了磁盘机性能，出水效果更好。

然而，在实际的工程应用中，磁分离技术存在的一大问题是，在悬浮物浓度比较高的情况下，磁盘机净化能力不足，很难保证出水水质。比如以磁性悬浮物为主的冶金废水，进入磁盘机的磁性悬浮物浓度通常在300mg/L左右，净化效果良好；但磁盘机前面的旋流井捞渣过程会引起磁盘机进水悬浮物浓度明显增大，有时达800mg/L，磁盘吸附净化效果变差，而目前通常的解决办法是在磁盘机前、旋流井之后设置调节池，降低因悬浮物浓度瞬时升高对磁盘机出水水质的影响。再比如以非磁性悬浮物为主的高浓度非钢废水，投加磁粉与非磁性悬浮物絮凝成为磁性絮团后，进入磁盘机的悬浮物浓度常常在1000mg/L以上，远高于冶金废水，磁盘吸附的渣很厚，影响进一步的吸附，而且容易造成磁盘流道的局部堵塞，同时吸附的渣容易被水带出磁盘机，出水水质难以保证，因而设备需要放大以提高处理能力保证出水效果。总体来说，目前在磁分离技术的应用中，解决瞬时或持续的悬浮物浓度高带来的设备处理能力不足的问题，一方面是在磁分离系统之前设置调节池或沉淀池尽量降低进入磁分离设备的悬浮物浓度；再有就是放大设备，即增加磁吸附面积，通常是增加磁盘数量。这些处置办法，都毫无疑问会明显增加投资成本、增大整个工艺的占地面积，削弱磁分离净化技术的优势发挥，制约了磁分离净化技术的推广应用。

总结现有磁盘机用于高浓度废水净化所存在的主要问题：

１）现有的磁盘机设计，不论进水悬浮物浓度的高低，净化效果主要取决于磁盘组的吸附分离净化能力。悬浮物浓度高，使得磁盘所吸渣的厚度增加，进一步吸渣的能力减弱，磁盘流道局部堵塞，流速加快，磁性较弱的渣易被冲走，影响出水水质；

２）设计放大磁盘机，比如增加作为磁分离核心部件的磁盘的数量，可以改善出水效果，但会导致设备成本明显增加、占地增加。

发明内容

为了解决上述磁分离技术在工程实际中处理高浓度废水所存在的问题，即悬浮物浓度瞬时增大或悬浮物浓度本身比较高的情况下磁盘机净化能力不足、出水效果差的问题，发挥磁分离技术占地面积小的优势，控制磁分离工艺的投资成本，本发明提供一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，在占地面积、投资成本较之现有磁盘机没有明显增加的情况下，将磁分离净化过程设为两级，即初级磁分离和深度磁分离；进一步的，本发明所提出的初级磁分离，遵循成本低、占地少的原则；更进一步的，本发明所提出的初级磁分离与深度磁分离构成一体化设备，两级分离共用一个螺旋输渣机构（包括螺旋输渣槽及输渣螺旋），有利于渣的后续统一回收处理，占地少、设备紧凑、能耗低、成本低，处理高浓度废水能力强，出水效果好。

在阐述本发明的具体技术方案之前，结合前述技术背景，进一步阐述本发明的技术思想：

初级磁分离，主要作用是以较小的磁力吸附面积，在流速比较快的情况下吸附分离水体中大量的磁性较强的磁性悬浮物；而后的深度磁分离，主要作用是以较大的磁力吸附面积，在低流速下吸附分离从初级分离流失的磁性悬浮物，尤其是磁性较弱的部分，以此保证出水水质。经过初级磁分离处理后，流体中磁性悬浮物浓度降低，通常可以降低30%以上；流体再进入深度磁分离环节，吸附在磁盘表面的渣厚度小，不易堵塞磁分离流道，流速慢，磁盘吸附能力强，所吸附的包括磁性较弱的渣受到的磁吸力大，因而不容易流失，出水水质更好。另一方面，实现两级磁分离一体化，初级磁分离和深度磁分离共用一个螺旋输渣机构，便于渣的统一回收处理，比如冶金废水磁性渣的压榨脱水、非钢废水磁性渣中磁种的分离回用。设备更加紧凑，占地少，能耗低。

进一步的，本发明的技术方案要点是：（１）利用制作成本低结构简单的磁鼓先吸附大量的磁性较强的磁性悬浮物，再发挥磁盘组磁吸附面积大的优势深度吸附分离剩余的磁性悬浮物，尤其是磁性较弱的部分，以此提高系统吸附分离净化效率，改善出水水质；（２）实现磁鼓所吸附的渣经刮渣板与磁盘配合而被磁盘外圈磁场吸附，并与磁盘从水中吸附的渣一起随磁盘的转动被刮渣条和卸渣磁辊刮离带出磁盘，汇集到同一螺旋输渣槽，以此实现两级分离的一体化。

本发明的技术方案是，一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，包括机盖、机架、水槽、进水口、出水口、等间隔安装于磁盘轴上的若干磁盘、与磁盘相配合刮渣的刮渣条、与磁盘和刮渣条相配合的磁辊、与磁辊相配合的螺旋输渣机构，在水槽内进水口与磁盘之间还设置有磁鼓，磁鼓和磁盘均为顺时针方向转动；磁鼓上方设置有与磁鼓相配合刮渣的刮渣板，刮渣板与磁盘的外缘呈间隙配合。

所述螺旋输渣机构包括螺旋输渣槽及置于螺旋输渣槽内的输渣螺旋。

最优的，所述磁鼓与磁盘的净距不小于20mm，避免磁鼓与磁盘磁场发生干涉影响彼此的转动。

最优的，所述刮渣板与磁鼓相配合的一端、以及与磁盘间隙配合的一端，均由非导磁材料制作，优选聚氨酯材料。

最优的，所述刮渣板与磁盘间隙配合的一端位于液位之下，刮渣板从磁鼓上刮下的渣在磁盘外缘附近受到浮力作用，运动阻力小，更容易被磁盘外圈磁场所吸附。

最优的，在磁盘和出水口之间设置有液位调节板，以保证在流量波动时磁鼓始终有一部分能浸没于流体中。

最优的，在磁鼓的左侧水槽底部设置扰流柱，有利于在水量波动情况下保证废水与磁鼓表面的接触机会。

最优的，在磁鼓左侧设置阻流板，阻流板以倒悬方式浸入液面，使磁鼓表面吸附的渣被带出液面时不因液面水力冲击而脱离磁鼓磁场吸附。

磁鼓所用磁铁为铁氧体或稀土永磁体。

工作原理：待处理的含有磁性悬浮物或磁性絮团的废水进入水槽，先经磁鼓磁力吸附分离磁性强的悬浮物，再经磁盘磁力吸附分离剩余的包括弱磁性悬浮物在内的磁性悬浮物，废水得以净化；吸附于磁鼓表面的磁性渣，即受磁吸力作用而聚集的磁性悬浮物或磁性絮团，随磁鼓转动被带出液面，经刮渣板刮离磁鼓表面，流动到刮渣板下部接近磁盘的外周，被磁盘外圈磁场吸附于磁盘盘面，与磁盘从水中吸附分离出的磁性渣汇集，随磁盘转动而被刮渣条刮离磁盘表面，经磁辊的磁吸力作用带出磁盘磁场作用区，再经与磁辊相配合刮渣的刮刀将磁性渣刮入螺旋输渣槽而被螺旋输出。本发明中，磁辊的设置以及刮刀卸渣均采用ZL201310106894.8中所述的技术方案。

本发明针对进入磁盘机的悬浮物高浓度特点，在磁盘机前端设置磁鼓，利用磁鼓的粗分离有效降低进入磁盘机的悬浮物浓度，使盘式磁分离出水水质更好；进一步的，磁鼓的刮渣板设置在磁鼓和磁盘组之间，从磁鼓表面刮除的渣受磁盘吸力作用直接进入磁盘外圈磁场作用区，并随磁盘从水体中吸的渣一起被磁辊吸附并被刮刀刮除从而带离磁分离区。在有效降低进入磁盘的废水浓度、改善磁盘出水水质的同时，磁鼓和磁盘机两级分离的渣在磁盘外圈磁场区汇聚而经磁辊吸附并被刮刀刮离输出，无需增设磁鼓所吸渣的输送机构比如输渣螺旋或输渣泵，这在场地受限的情况下尤其有用，对统一回收循环使用磁粉特别方便；两级分离的渣由同一螺旋输渣机构输出，也减少了设备成本降低了能耗。

由于磁性强的渣受到更大的磁吸力而容易被磁场很快吸附，同时流体刚进入磁场作用区时磁性悬浮物浓度高，因此含磁性悬浮物或磁性絮团的污水流经均匀场强的磁场作用区的过程中，被磁场磁力所吸附的渣量随磁程（流体流经磁场作用区的长度）的增加而减少，即从流体进入磁场作用区到离开磁场作用区的过程中磁力吸渣的厚度由大变小。本发明中磁盘转向设为顺时针方向，使磁盘吸附的厚度大的渣随磁盘的转动而被迅速带出液位，保证了磁盘流道的尽量畅通，磁吸附分离更彻底，出水效果更好。在进入磁盘流道的磁性悬浮物浓度高的情况下，这样的磁盘转向设定尤其有益。磁鼓转向设定为顺时针方向，道理相同。

本领域专业人员容易理解，在低流速下充分吸附分离磁性较弱的磁性颗粒以保证出水水质，所需的磁盘机磁吸附面积大、占地面积很小，这正是磁盘机结构优于磁鼓的地方，也是保证出水水质的必然选择。本发明在深度磁分离之前增加初级磁分离，效果并不等同于等量增加深度磁分离的磁力吸附面积。与现有盘式磁分离净化设备比较，本发明提供的一体化两级磁分离净化设备充分发挥了磁鼓的粗分离和磁盘机的高精度分离功能，出水水质好，设备紧凑，投资省，是用于高浓度废水磁分离净化的更理想的工艺设备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图１、本发明正剖视结构示意图

图２、本发明的俯剖视结构示意图。

图中1.进水口；2.阻流板；3. 扰流柱；4.磁鼓；5.刮渣板；6.磁盘；7.刮渣条；8.磁辊；9.输渣螺旋；10.螺旋输渣槽；11.水槽；12.机盖；13.液位调节板；14.出水口；15.机架；16.出渣口；17.磁盘轴；18.刮刀。

具体实施方式

结合图1和图2所示，一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，包括机盖12、机架15、水槽11、进水口1、出水口14、等间隔安装于磁盘轴17上的若干磁盘6、与磁盘6相配合刮渣的刮渣条7、与磁盘6和刮渣条7相配合的磁辊8、与磁辊8相配合的螺旋输渣机构，在水槽11内进水口1与磁盘6之间还设置有磁鼓4，磁鼓4和磁盘6均为顺时针方向转动；磁鼓4上方设置有与磁鼓4相配合刮渣的刮渣板5，刮渣板5与磁盘6的外缘呈间隙配合。磁鼓4与磁盘6的净距不小于20mm，避免磁鼓4与磁盘6磁场发生干涉影响彼此的转动。刮渣板5与磁鼓4相配合的一端、以及与磁盘6间隙配合的一端，均由非导磁材料制作，本实施例中优选聚氨酯材料。刮渣板5与磁盘6间隙配合的一端位于液位之下，刮渣板5从磁鼓4上刮下的渣在磁盘6外缘附近受到浮力作用，运动阻力小，更容易被磁盘6外圈磁场所吸附。在磁盘6和出水口14之间设置有液位调节板13，以保证在流量波动时磁鼓4始终有一部分能浸没于流体中。在磁鼓4的左侧水槽11底部设置扰流柱3，有利于在水量波动情况下保证废水与磁鼓4表面的接触机会。在磁鼓4左侧设置阻流板2，阻流板2以倒悬方式浸入液面，使磁鼓4表面吸附的渣被带出液面时不因液面水力冲击而脱离磁鼓4磁场吸附。本实施例中磁鼓4所用磁铁为铁氧体或稀土永磁体。本实施例中的螺旋输渣机构包括螺旋输渣槽10及置于螺旋输渣槽10内的输渣螺旋9。

处理过程：待处理废水经投加磁粉和水处理药剂，废水中悬浮物与磁粉充分混合、絮凝成为磁性絮团；含磁性絮团的废水首先经磁鼓4磁力吸附分离，再经磁盘6磁力吸附分离而得到净化。其中，吸附于磁鼓4表面的磁性渣即聚集的磁性絮团随磁鼓4转动被带出液面，经刮渣板5刮离磁鼓4表面，自流到刮渣板5下部接近磁盘6的外周，被磁盘6外圈磁场吸附，与磁盘6从水中吸附分离出的磁性渣汇集，随磁盘6转动而被刮渣条7刮离磁盘6表面，经磁辊8的磁吸力作用带出磁盘6磁场作用区，再经与磁辊8相配合刮渣的刮刀18将磁性渣刮入螺旋输渣槽10而被输渣螺旋9从出渣口16输出。本实施例中的磁辊8结构，磁辊8与磁盘6、刮渣条7相配合以及刮刀18卸渣的方式均采用ZL201310106894.8中所述的技术方案。

本发明重点提出了针对高浓度废水的一体化两级磁分离净化思路、技术方案及具体实施方式。本发明中所述磁鼓及磁盘组和相应的刮渣卸渣组件的具体制作，可以是现有的各种通行做法。该领域技术人员还可以在本发明所述技术思想、技术方案的基础上，在具体实施中加以变通，比如将磁鼓改换为小磁盘；而任何未有创造性的改进，均在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种一体化两级磁净化高浓度废水设备，包括机盖（12）、机架（15）、水槽（11）、进水口（1）、出水口（14）、等间隔安装于磁盘轴（17）上的若干磁盘（6）、与磁盘（6）相配合刮渣的刮渣条（7）、与磁盘（6）和刮渣条（7）相配合的磁辊（8）、与磁辊（8）相配合的螺旋输渣机构，其特征在于：

在水槽（11）内进水口（1）与磁盘（6）之间还设置有磁鼓（4），磁鼓（4）和磁盘（6）均为顺时针方向转动；

磁鼓（4）上方设置有与磁鼓（4）相配合刮渣的刮渣板（5），刮渣板（4）与磁盘（6）的外缘呈间隙配合。

2.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，所述磁鼓（4）与磁盘（6）的净距不小于20mm。

3.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，所述刮渣板（5）与磁鼓（4）相配合的一端、以及与磁盘（6）间隙配合的一端，均由非导磁材料制作。

4.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，所述刮渣板（4）与磁盘（6）间隙配合的一端位于液位之下。

5.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，在磁盘（6）和出水口（14）之间设置有液位调节板（13）。

6.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，在磁鼓（4）的左侧水槽（11）底部设置扰流柱（3）。

7.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，在磁鼓（4）左侧设置阻流板（2）。

8.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，磁鼓（4）所用磁铁为铁氧体或稀土永磁体。

9.根据权利要求１所述的一体化两级磁净化高浓度废水设备，其特征是，所述螺旋输渣机构包括螺旋输渣槽（10）及置于螺旋输渣槽（10）内的输渣螺旋（9）。