CN105217746B - 一种磁性净水设备 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种磁性净水设备，解决了现有污水处理装置存在占地面积大、分离效率低、分离时间长且不易推广使用等问题。一种磁性净水设备，包括上端封口的柱状筒体，柱状筒体下端设置有下部直径小于上部直径的锥状筒体，锥状筒体下端设置有底流管，底流管上设置有流量调节阀门，柱状筒体内设置有上端穿出其顶部的溢流管，且柱状筒体侧壁顶部设置有顶端与其齐平且与其筒壁切向连通的进料管，锥状筒体内设置有上端与溢流管连接的分离筒，柱状筒体、锥状筒体及底流管外壁均设置有通电线圈，且通电线圈外侧罩有隔磁壳体。本发明大大提高了分离效率和分离效果，具有占地面积小、分离效率高、分离时间短、结构简单、适应性强、易于推广应用的优点。

Description

一种磁性净水设备

技术领域

本发明涉及一种净水装置，具体为一种磁性净水设备。

背景技术

随着中国城市化和工业化进程的大幅度发展，生产、生活污水与日俱增，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。如何合理地处理和利用这些污水，是我国亟待解决的一个重要课题。

为此，专利201410365794.1提出了一种平流式沉淀池，通过把贮泥斗倾斜地设置并延伸到沉淀区底壁的下方，且还设置有对应折弯的挡板，挡板和贮泥斗的共同作用能够减少沉淀物漂浮进入到沉淀区中，从而克服现有的平流式沉淀池在沉淀区的底壁容易堆积较多的沉淀物的缺点。但仍存在平流沉淀池固有的占地面积大、分离效率低、分离时间长等缺点。

专利201310111147. 3提出了一种带有斜板组件的竖流式沉淀池，所述沉淀池包括斜板组件和多个支撑固定檩条；每组斜板由多个倒置的等腰梯形板依次连接构成，且每个斜板的横截面为倒置的等腰梯形，多组斜板由内向外依次套装设置，斜板组件固定在筒状沉淀池的内。该发明虽然解决了现有技术中竖流式沉淀池施工困难成本高，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差、沉淀池沉淀效率低等问题。但竖流式沉淀池建设成本高、自动化程度较低等问题阻碍着它的推广应用。

专利201310068845. X提出了一种斜板斜管沉淀池，所述沉淀池的上面设有配水槽和集水槽，所述沉淀池的下面设有污泥斗，所述污泥斗上设有穿孔排泥管，所述沉淀池位于污泥斗的上方设有斜板斜管体，且所述斜板斜管体底部设有阻流板。该发明克服了现有的斜管沉淀池在运行一段时间后，处理效率与出水水质明显下降，可靠性降低的不足。但这种沉淀池斜管易积泥，后期运行费用高，对原水水质适应性差的缺陷。

由此，我们得出目前污水处理主要采用混凝→沉淀→过滤→消毒的流程。这在工业应用中，存在以下明显不足：（1）分离时间长。目前污水处理采用沉淀池对污水进行混凝沉淀，其静置时间一般长达30min左右。（2）分离效率低。目前污水处理系统中，一般采用沉淀池进行污水混凝沉淀，沉淀池不能形成颗粒凝聚的良好条件，不能生成团聚型絮凝体，固液分离效率低。（3）占地面积大。传统污水处理中通常需要设置初次沉淀池和二次沉淀池，占地面积大。（4）自动化程度低。（5）建设成本高。以适用于50万人口的县城、日处理量为10万吨的污水处理厂为例，二次沉淀池池体造价可达720万元。（6）缺乏适用于中小城市（镇）的污水处理设备。就目前的发展状况来看，在中小城市（镇）污水处理方面，尚缺乏适合我国实际国情的污水处理技术和设备。因此，探索和发展适合我国国情的污水处理工艺，势在必行。

发明内容

本发明为了解决现有污水处理装置存在占地面积大、分离效率低、分离时间长、自动化程度低且不易推广使用的问题，提供了一种占地面积小、分离效率高、分离时间短、结构简单、适应性强的磁性净水设备。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种磁性净水设备，包括上端封口的柱状筒体，柱状筒体下端设置有下部直径小于上部直径的锥状筒体，锥状筒体下端设置有底流管，底流管上设置有流量调节阀门，柱状筒体内设置有上端穿出其顶部的溢流管，且柱状筒体侧壁顶部设置有顶端与其齐平且与其筒壁切向连通的进料管，锥状筒体内设置有上端与溢流管连接的分离筒，柱状筒体、锥状筒体及底流管外壁均设置有通电线圈，且通电线圈外侧罩有隔磁壳体。

进行污水处理时，污水中加入磁性絮凝剂后由进料口以一定压力切向进入柱状筒体内，污水遇到器壁后被迫作回转运动，而絮凝产物和固体颗粒则依原有的直线运动的惯性继续向前运动，絮凝产物和粗大颗粒惯性大，克服水力阻力靠近器壁，而细小颗粒和水未靠近器壁即作回转运动，在后续给料的推动下，细小颗粒和水继续向下和回转运动，絮凝产物和粗大颗粒相应产生惯性离心力，于是絮凝产物和粗大颗粒向周边浓集，而细小颗粒则趋向中心区域；同时，在磁场力和重力的共同作用下，絮凝产物和粗大颗粒贴着柱状筒体、锥状筒体筒壁旋转向下运动，最后从底流管排出，随着污水从柱状筒体部分流向锥状筒体，流动断面越来越小，在外层水流压迫之下，内层水流不得不改变方向，转而向上流动，形成两组旋转流；向上流动的旋转水流进入分离筒，在离心力和磁场力的共同作用下，细小颗粒向分离筒筒壁靠近，清水向分离筒中心靠近，形成二次分离，清水向上从溢流管溢出，细小颗粒从内分离筒上边缘重新进入柱状筒体内，与粗大颗粒、絮凝产物一起，旋转向下运动，最后从底流管排出。

一种磁性净水设备，还包括单片机、加药池、收集池、与通电线圈连接的数字电位器，底流管与收集池之间设置有过滤器，过滤器与底流管之间的管路上设置有浊度检测仪和流量电磁阀，且浊度检测仪靠近底流管一侧，加药池上方设置有计量泵，加药池与进料管之间设置有压力泵；浊度检测仪的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别与计量泵、压力泵、数字电位器及流量电磁阀连接。溢流管接锥形筛篮，底流管接带式压滤机。

作业时，通过浊度检测仪采集信号后，单片机进行分析计算后，控制计量泵调节磁性絮凝剂的加药量，控制加压泵的压力大小，控制数字电位器调节电磁线圈的磁力大小，及控制流量电磁阀调节排出污水的流量后，进行过滤后，流入收集池，实现净水过程的自动控制。

进料管为内侧口径小于外侧口径的锥状结构，溢流管为上侧内径大于下侧内径的锥状结构，底流管为上侧内径小于下侧内径的锥状结构，分离筒的内径大于溢流管底部的内径。

进料口的结构设计有效地增大了进水压力，且消除了可能引起进料口短路的“死空间”；溢流管及底流管的结构设计极大的加大了污水的处理量。

溢流管出口设置有与其连通的入料管，入料管的右端设置有竖向放置的筛篮，筛篮的底端中心设置有输出轴与其连接的驱动电机，且输出轴上设置有振动电机，筛篮外套有仓体，仓体底端开有左右分布的排污口和出水口；收集池与流量电磁阀之间的管路上设置有带式压滤机。

筛篮通过驱动电机绕着输出轴转动，溢流水通过入料管给入筛篮后被抛向筛篮内壁，在离心力作用下，脱离的滤液水透过筛篮缝隙透出后，经出水口流出；同时在振动电机的作用下，沿着轴向快速振动，固体颗粒同时在离心力作用下快速沿筛篮里侧运动，在振动作用下从筛篮直径大端口卸出后经排污口排走；污泥通过流量电磁阀后经带式压滤机处理，滤液从出水口排出，压缩泥饼进入收集池后经传送带运走。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）相比较传统的沉淀池，本发明具有占地面积小、分离效率高、分离时间短、成本较低、方便维护保养、有利于推广应用的优点。

（2）通过加入磁性絮凝剂，使絮凝产物具有磁性，通过磁性分离手段，大大提高了分离效率和分离效果。

（3）锥形筒段设置分离磁系，通过磁场作用，使污泥向外分离筒筒壁运动，磁场由上至下呈递增趋势，污泥在重力和磁场力共同作用下贴着筒壁向下运动，极大的增强了分离效率和分离效果。

（4）底流管外壁设置磁系，由上至下呈递减趋势，使污泥不易堵塞底流管，在重力作用下，污泥从底流管排出净水器。

（5）采用切向进水的方式，省去了净水器中的动力装置，既提高了分离效果，又简化了装置的结构，方便维护和保养。

（6）通过内分离筒的设置，使污水在净水设备内形成二次离心分离，提高

了分离效果。

（7）通过内分离筒的设置，有效抑制了短路流动，稳定内部流场。（短路流是由于给入流体与器壁之间的摩擦阻力，导致有一部分流体直接进入溢流产物，这一部分流体未经分离故直接影响分离效果。）

（8）通过内分离筒的设置，还可以避免净水设备内部上旋流和下旋流之间的“反混”而导致的固体颗粒进入溢流流体，进一步提高固体颗粒在水力旋流器内部的停留时间，有效遏制了溢流口跑粗的现象。

（9）进料口采用直边平行于直筒体轴线的梯形进料口，有效地增大了进水压力；进料口顶部设计成与直筒体顶部相平，消除可能引起进料口短路的“死空间”。

（10）溢流管采用上大下小的渐阔式锥形管，大大加大了污水处理量。

（11）底流管采用上小下大的渐阔式锥形管，大大加大了污水处理量。

（12）由计算机控制的自动化控制系统，通过增设浊度检测模块，精确的反应了分离效果，通过对加药量、水压、流速、电流大小等的精确控制，结合本发明的净水设备，极大的提高了分离效果和分离效率，同时简化了工作流程，提高了工作效率。

（13）净水设备内连接部分的光滑弧面处理，可以避免流体在筒内运动时由于突变角度引起的紊流影响，得到的稳定流场降低了内部摩擦阻力，减小了压降，提高了分离效果。

（14）所述电磁系的通电线圈都设置在净水设备的内部，由隔磁外壳保护，防止磁力泄露，提高设备的安全可靠性。

（15）采用电流大小可调节的电磁线圈磁系，对物料适应性强。

（16）设备加工制造简单，占地面积小，适应性强，容易推广应用，尤其是适用于中小城市（镇）的污水处理厂。

（17）分离效率高，单位体积处理量大。

（18）溢流管出口处接锥形筛篮，可以提高分离精度，同时有效地应对可能出现溢流跑粗的情况。

本发明结构设计合理可靠，磁选是一种简单、经济、高效的选别方法，通过磁性分离手段结合对加药量、水压、流速、电流大小等的精确控制，大大提高了分离效率和分离效果，具有占地面积小、经济成本低、使用简单方便、方便维护保养、安全稳定性能高、适应性强等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中自控系统的工作原理图。

图中：1-柱状筒体，2-锥状筒体，3-底流管，4-流量调节阀门，5-溢流管，6-进料管，7-分离筒，8-通电线圈，9-隔磁壳体，10-加药池，11-浊度检测仪，12-收集池，13-流量电磁阀，14-计量泵，15-压力泵，16-入料管，17-筛篮，18-输出轴，19-驱动电机，20-振动电机，21-仓体，22-排污口，23-出水口，24-带式压滤机。

具体实施方式

实施例1：

一种磁性净水设备，包括上端封口的柱状筒体1，柱状筒体1下端设置有下部直径小于上部直径的锥状筒体2，锥状筒体2下端设置有底流管3，底流管3上设置有流量调节阀门4，柱状筒体1内设置有上端穿出其顶部的溢流管5，且柱状筒体1侧壁顶部设置有顶端与其齐平且与其筒壁切向连通的进料管6，锥状筒体2内设置有上端与溢流管5连接的分离筒7，柱状筒体1、锥状筒体2及底流管3外壁均设置有通电线圈8，且通电线圈8外侧罩有隔磁壳体9。

一种磁性净水设备，还包括单片机、加药池10、收集池12、与通电线圈8连接的数字电位器，底流管3与收集池12之间设置有过滤器16，过滤器16与底流管3之间的管路上设置有浊度检测仪11和流量电磁阀13，且浊度检测仪11靠近底流管3一侧，加药池10上方设置有计量泵14，加药池10与进料管6之间设置有压力泵15；浊度检测仪11的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别与计量泵14、压力泵15、数字电位器及流量电磁阀13连接；进料管6为内侧口径小于外侧口径的锥状结构，溢流管5为上侧内径大于下侧内径的锥状结构，底流管3为上侧内径小于下侧内径的锥状结构，分离筒7的内径大于溢流管5底部的内径；溢流管5出口设置有与其连通的入料管16，入料管16的右端设置有竖向放置的筛篮17，筛篮17的底端中心设置有输出轴18与其连接的驱动电机19，且输出轴18上设置有振动电机20，筛篮17外套有仓体21，仓体21底端开有左右分布的排污口22和出水口23；收集池12与流量电磁阀13之间的管路上设置有带式压滤机24。

具体实施过程中，分离筒4与溢流管5之间通过钢条焊接固定。

将上述工艺应用于处理我国北方某市政污水试样的处理，污泥浓度3000 mg/L左右，对于较低进水有机污染物的情况下，即进水COD为100～200 mg/L时，对COD、NH₃-N、TN、TP的去除率分别可以达到85%、80%、54%、87%，出水浊度达到8NTU。取得了良好的净水效果。

实施例2：

将实施例1所述设备和工艺应用于某洗煤厂煤泥水试样的处理，将洗选后的煤泥水通过管道输送到净水设备内，煤泥水中的含固量为约30～50 g/L 。煤泥水通过净水设备进行脱水分离，煤泥水浊度可达到11NTU。从筛篮脱出的水分可以通过管道输送回洗煤厂进行循环利用。

实施例3：

将实施例1所述设备和工艺应用于某煤矿的矿井水试样的处理，利用本发明，建立处理矿井水工艺，经处理的矿井水出水浊度达到10NTU,对铁锰、COD等污染物去除率达到85%以上。处理后的清水进入水仓，利用矿井排水系统提升至地面综合利用或部分井下直接回用，经压滤机脱水的泥饼，通过矿井运输系统外运。

与同类专利相比， 本发明的创新之处在于：1、通过改变传统沉淀池结构， 实现对污水的充分整流，使污泥、水轻重层次分离，提高固液分离效能，连续化进行；2、本发明专利通过对结构的设计、调整，分别实现了固液在整个反应器中就已实现有效分离。 通过这样的设计和技术设施降低传统竖流沉淀池高度和占地面积，节约成本； 3、本发明提高去除效率，尤其对小颗粒的去除率提高了11％， 4、排污容易，实现重力排泥，占地面积小，出水水质稳定。5、本发明具有占地面积小、满足设计要求、便于操作、可适用性强的特点。

Claims (3)

1.一种磁性净水设备，其特征在于：包括上端封口的柱状筒体（1），柱状筒体（1）下端设置有下部直径小于上部直径的锥状筒体（2），锥状筒体（2）下端设置有底流管（3），底流管（3）上设置有流量调节阀门（4），柱状筒体（1）内设置有上端穿出其顶部的溢流管（5），且柱状筒体（1）侧壁顶部设置有顶端与其齐平且与其筒壁切向连通的进料管（6），锥状筒体（2）内设置有上端与溢流管（5）连接的分离筒（7），柱状筒体（1）、锥状筒体（2）及底流管（3）外壁均设置有通电线圈（8），且通电线圈（8）外侧罩有隔磁壳体（9）；进料管（6）为内侧口径小于外侧口径的锥状结构，溢流管（5）为上侧内径大于下侧内径的锥状结构，底流管（3）为上侧内径小于下侧内径的锥状结构，分离筒（7）的内径大于溢流管（5）底部的内径。

2.根据权利要求1所述的一种磁性净水设备，其特征在于：还包括单片机、加药池（10）、收集池（12）、与通电线圈（8）连接的数字电位器，底流管（3）与收集池（12）之间的管路上设置有浊度检测仪（11）和流量电磁阀（13），且浊度检测仪（11）靠近底流管（3）一侧，加药池（10）上方设置有计量泵（14），加药池（10）与进料管（6）之间设置有压力泵（15）；浊度检测仪（11）的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别与计量泵（14）、压力泵（15）、数字电位器及流量电磁阀（13）连接。

3.根据权利要求2所述的一种磁性净水设备，其特征在于：溢流管（5）出口设置有与其连通的入料管（16），入料管（16）的右端设置有竖向放置的筛篮（17），筛篮（17）的底端中心设置有输出轴（18）与其连接的驱动电机（19），且输出轴（18）上设置有振动电机（20），筛篮（17）外套有仓体（21），仓体（21）底端开有左右分布的排污口（22）和出水口（23）；收集池（12）与流量电磁阀（13）之间的管路上设置有带式压滤机（24）。