CN105948375A - 一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置，包括污水处理器、磁场发生器、污水二次过滤装置、磁粉回收装置，所述污水处理器上端设有进水口，侧面设有出水口，底部设有污泥出口，曝气装置设置在污水处理器内，污水处理器中充满磁粉和活性污泥，在所述污水处理器外围有磁场发生器，所述磁场发生器包括磁场测试仪、铁罩、电源、太阳能发电板、变压器和螺旋线圈，所述螺旋线圈缠绕在污水处理器的外围，螺旋线圈与变压器相连接，变压器分别与太阳能发电板、电源相连，磁场测试仪的感应端伸入污水处理器内，所述铁罩罩在螺旋线圈的外围和底部。

Description

一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置

技术领域

本发明涉及一种工业废水净化领域，特别是一种可变磁场的污水处理装置和方法。

背景技术

食品工业废水通常采用生物处理。然而，温度对微生物的生长、繁殖、代谢、物种分布和种群数量等有着重要影响，进而影响污水处理效率。此外，温度对活性污泥性能和废水的絮凝粘度有很大的影响。

随着污水处理标准的日益严格，传统的食品工业废水处理方法无法满足要求。特别是在低温条件下，微生物的代谢能力降低，化学反应速率也会降低。因此，生物处理废水的效率也会降低。研究表明，一定的磁场强度能提高水污染物化学需氧量、氨氮和硝态氮的去除率。具体而言，在90mT和120mT之间的磁场强度可以明显提高化学需氧量的去除效率，30mT和60mT的强度可以提高去除氨氮的效率，磁场对好氧反硝化过程也有明显的影响，在0mT和150mT之间的范围内，磁场强度的增加提高了硝酸盐氮的去除率。然而，低温和磁场相结合，对食品工业废水处理尚未报告。针对上述问题，在低温条件下，常规处理器具有不稳定的运行和低的反应效率，从而使不合格的废水排放到外界。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置，包括污水处理器、磁场发生器、污水二次过滤装置、磁粉回收装置，所述污水处理器上端设有进水口，侧面靠上设有出水口，底部设有污泥出口，曝气装置设置在污水处理器内，污水处理器中充满磁性粉和活性污泥，在所述污水处理器外围有磁场发生器，所述磁场发生器包括磁场测试仪、铁罩、电源、太阳能发电板、变压器和螺旋线圈，所述螺旋线圈缠绕在污水处理器的外围，螺旋线圈与变压器相连接，变压器分别与太阳能发电板、电源相连，所述磁场测试仪的感应端伸入污水处理器内，所述铁罩罩在螺旋线圈的外围和底部，所述电源通过变压器控制螺旋线圈的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在污水处理器中心模拟了一个可变磁场，此磁场作用于处理器内，磁场和磁粉都对污水处理器中微生物产生磁性生物效应，铁罩减弱了磁场对除污水处理器以外的其他设施的干扰，磁场测试仪在污水处理器内检测磁场强度，所述污水二次处理装置与污水处理器的出水口连接，包括隔水板、过滤膜、净水口，从污水处理器出水口排出的水，经隔水板沿过滤膜上升，进一步净化从净水口排出，而未通过过滤膜的悬浮物进一步沉淀与污水处理器排出的沉淀物都排入所述磁粉回收装置内，所述磁粉回收装置包括铁芯、线圈、移动支架、PH测试仪、自动控制系统，所述线圈缠绕在铁芯外表面组成电磁铁，并与自动控制系统相连，所述移动支架与所述自动控制系统相连接，所述PH测试仪安装在磁粉回收装置内，不同的 pH 值下，磁粉表面电荷不同，在 pH 值为 6 左右，磁粉表面呈阳性，为正电荷，使水中呈阴性的有机羧酸类分子粘附于它，并在外磁场的作用下团聚长大，从而实现与水的分离；在pH 值为10左右的条件下，磁种表面呈阴性，为负电荷，与有机羧酸类分子发生相斥，因此磁分离得到的絮体污泥用碱调节 pH 值至 10 左右，吸附在磁粉表面的污染物发生脱离，线圈在通电情况下与铁芯形成磁场产生磁力，可以吸附污泥中的磁粉，自动控制系统控制移动支架移动到污水处理器中，并断电，线圈与铁芯形成的磁场消失，磁粉自动脱落到污水处理器中。

优选的，所述螺旋线圈由铜制成。

优选的，所述二次污水处理装置的过滤膜是由PTFE制成的液体过滤膜。

优选的，所述线圈缠绕在铁芯外表面组成的电磁铁有多个。

优选的，一种用该装置处理污水的方法，方法如下：将污水处理器放置在磁场发生器的螺旋线圈中，并使电源和太阳能发电板都处于断开状态，控制污水处理器内的温度在5-16℃之间，控制活性污泥与废水比例在4.5 g：1L和5.5 g：1L之间，控制磁粉与废水的比例在0.8g：1L和1.5 g：1L之间，每天向污水处理器中增加废水，废水中有机物的浓度为0.05kg/m³，磁粉与活性污泥在曝气装置作用下生成一种絮凝混合物，将磁粉与活性污泥的絮凝混合物培养18-25天后，接通电源，控制磁场强度在50-300mT之间有规律的变化，每天向污水处理器中增加废水，废水中有机物的浓度在1.0-1.5 kg/m³之间，在35-45天后，污水处理器中的活性污泥与有机物达到一个稳定的运行状态，第一次污水处理完成。

优选的，所述磁粉由天然磁铁Fe₃O₄作为种子，细磨磁种子使粒径小于9微米，再用磁力分离器净化磁种子，磁粉的纯度超过98%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置和方法采用磁场磁性粉末微生物强化系统，通过磁性生物效应提高微生物活性，并通过磁力驱动提高传质效率。因此，克服了低温条件下常规废水处理有机物不稳定和低的降解率的缺点。在磁场中混合磁性粉末的微生物系统，磁粉和活性污泥絮凝污泥结构紧凑，磁性粉体具有较大的比重，因此活性污泥具有较好的沉降性能。通过外加磁场，在污水处理器中形成磁力，磁力加速污泥絮体的运动，这是一个组合的带电粒子和磁性粉末，从而提高传质速率。螺旋线圈和磁粉都对污水处理器中微生物产生磁性生物效应。由于微生物中过渡金属离子存在于生物酶的活性中心，磁场效应使酶活性中心被曝光或包围，从而变形或扭曲的分子，使酶的构象变化，酶活性增强。此外，在磁场中，水渗透压和细胞膜透性增强，有利于微生物的养分吸收。磁场能提高氧的溶解性，这有利于小分子有机物的降解，包括碳和氮的营养成分，为微生物的生长提供营养物质。本发明过对污泥区微生物施加弱变化磁场（50-300mT）,反应区同时发生生化反应、磁生物效应以及磁场力运动，从而加强微生物对有机质的降解，而且采用太阳能发电板提供能源，节能环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理示意图。

图中： 1、污水处理器，2、磁粉，3、活性污泥， 4、曝气装置，5、进水口，6、出水口，7、磁场测试仪，8、铁罩，9、电源，10、太阳能发电板，11、变压器，12、螺旋线圈，13、污泥出口，14、污水二次处理装置，15、净水口，16、隔水板，17、过滤膜，18、磁粉回收装置，19、线圈，20、铁芯，21、支架，22、自动控制系统，23、PH测试仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图，本发明提供一种技术方案：一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置，包括污水处理器1、污水二次过滤装置13、磁粉回收装置17，污水处理器1上端设有进水口，侧面设有出水口6，底部设有污泥出口13，曝气装置4设置在污水处理器1内，污水处理器1中充满磁粉2和活性污泥3，在污水处理器1外围有磁场发生器，磁场发生器包括磁场测试仪7、铁罩8、电源9、变压器11和螺旋线圈12，螺旋线圈12缠绕在污水处理器1的外围，螺旋线圈12与变压器11相连接，变压器分别与太阳能发电板10、电源9相连，磁场测试仪7的感应端伸入污水处理器1内，铁罩8罩在螺旋线圈12的外围和底部，电源9通过变压器11控制螺旋线圈12的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在污水处理器中心模拟了一个可变磁场，此磁场作用于污水处理器1内，磁场和磁粉都对污水处理器中微生物产生磁性生物效应，将污水处理器放置在磁场发生器的螺旋线圈中，并使电源和太阳能发电板都处于断开状态，控制污水处理器内的温度在10℃之间，控制活性污泥与废水比例在5 g：1L，控制磁粉与废水的比例在1 g：1L，磁粉2由天然磁铁Fe₃O₄作为种子，细磨磁种子使粒径9微米，再用磁力分离器净化磁种子，磁粉2的纯度超过98%，每天向污水处理器1中增加废水，废水中有机物的浓度为0.05kg/m³，磁粉与活性污泥在曝气装置作用下生成一种絮凝混合物，将磁粉与活性污泥的絮凝混合物培养22天后，接通电源或太阳能发电板，在太阳能不充足时，使用电网电源，采用太阳能发电板提供能源，节能环保，控制磁场强度在150-200mT之间有规律的变化，每天向污水处理器中增加废水，废水中有机物的浓度在1.2 kg/m³之间，在40天后，污水处理器中的活性污泥与有机物达到一个稳定的运行状态，通过以上的处理，污水处理器运行稳定的低温条件下COD的去除率可提高28-33%左右，氨氮的去除率可提高13- 18%，第一次污水处理完成，铁罩8减弱了磁场对除污水处理器以外的其他设施的干扰，磁场测试仪7在污水处理器1内检测磁场强度，污水二次处理装置14与污水处理器的出水口6连接，包括隔水板16、过滤膜17、净水口15，从污水处理器出水口6排出的水，经隔水板16沿过滤膜17上升，进一步净化从净水口14排出，过滤膜17是由PTFE制成的液体过滤膜，亲水性好，极低的吸附性，极低溶出物，过滤性好，而未通过过滤膜17的悬浮物进一步沉淀与污水处理器1排出的沉淀物都排入磁粉回收装置18内，磁粉回收装置18包括铁芯20、线圈19、移动支架21、PH测试仪23、自动控制系统22，线圈19缠绕在铁芯20外表面组成电磁铁，并与自动控制系统21相连，移动支架20与自动控制系统相连接， PH测试仪22安装在磁粉回收装置17内，不同的 pH 值下，磁粉2表面电荷不同，在 pH 值为 6 左右，磁粉2表面呈阳性，为正电荷，使水中呈阴性的有机羧酸类分子粘附于它，并在外磁场的作用下团聚长大，从而实现与水的分离；在pH 值为10左右的条件下，磁粉2表面呈阴性，为负电荷，与有机羧酸类分子发生相斥，因此磁分离得到的絮体污泥用碱调节 pH 值至 10 左右，吸附在磁粉2表面的污染物发生脱离，线圈19在通电情况下与铁芯20形成磁场产生磁力，可以吸附污泥中的磁粉2，自动控制系统22控制移动支架21移动到污水处理器1中，并断电，线圈19与铁芯20形成的磁场消失，磁粉自动脱落到污水处理器中，实现了磁粉2的再回收利用，其中线圈19缠绕在铁芯20外表面组成的电磁铁可以有多个。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用太阳能的弱磁场污水处理装置，其特征是：包括污水处理器、磁场发生器、污水二次过滤装置、磁粉回收装置和太阳能发电板，所述污水处理器上端设有进水口，侧面靠上设有出水口，底部设有污泥出口，曝气装置设置在污水处理器内，污水处理器中充满磁性粉和活性污泥，在所述污水处理器外围有磁场发生器，所述磁场发生器包括磁场测试仪、铁罩、电源、太阳能发电板、变压器和螺旋线圈，所述螺旋线圈缠绕在污水处理器的外围，螺旋线圈与变压器相连接，变压器分别与太阳能发电板、电源相连，所述磁场测试仪的感应端伸入污水处理器内，所述铁罩罩在螺旋线圈的外围和底部，所述电源通过变压器控制螺旋线圈的电流强度和方向，从而控制磁场的大小和方向，在污水处理器中心模拟了一个可变磁场，此磁场作用于处理器内，磁场和磁粉都对污水处理器中微生物产生磁性生物效应，铁罩减弱了磁场对除污水处理器以外的其他设施的干扰，磁场测试仪在污水处理器内检测磁场强度，所述污水二次处理装置与污水处理器的出水口连接，包括隔水板、过滤膜、净水口，从污水处理器出水口排出的水，经隔水板沿过滤膜上升，进一步净化从净水口排出，而未通过过滤膜的悬浮物进一步沉淀与污水处理器排出的沉淀物都排入所述磁粉回收装置内，所述磁粉回收装置包括铁芯、线圈、移动支架、PH测试仪、自动控制系统，所述线圈缠绕在铁芯外表面组成电磁铁，并与自动控制系统相连，所述移动支架与所述自动控制系统相连接，自动控制系统控制移动支架的升降和左右移动，所述PH测试仪安装在磁粉回收装置内，不同的 pH 值下，磁粉表面电荷不同，在 pH 值为 6 左右，磁粉表面呈阳性，为正电荷，使水中呈阴性的有机羧酸类分子粘附于它，并在外磁场的作用下团聚长大，从而实现与水的分离；在pH 值为10左右的条件下，磁种表面呈阴性，为负电荷，与有机羧酸类分子发生相斥，因此磁分离得到的絮体污泥用碱调节 pH 值至 10 左右，吸附在磁粉表面的污染物发生脱离，线圈在通电情况下与铁芯形成磁场产生磁力，可以吸附污泥中的磁粉，自动控制系统控制移动支架移动到污水处理器中，并断电，线圈与铁芯形成的磁场消失，磁粉自动脱落到污水处理器中。

2.根据权利要求1所述的一种可变磁场的污水处理装置，其特征是：所述螺旋线圈由铜制成。

3.根据权利要求2所述的一种可变磁场的污水处理装置，其特征是：所述二次污水处理装置的过滤膜是由PTFE制成的液体过滤膜。

4.根据权利要求1所述的一种可变磁场的污水处理装置，其特征是：所述线圈缠绕在铁芯外表面组成的电磁铁有多个。

5.一种用该装置处理污水的方法，其特征在于利用权力要求3或4所述的可变磁场污水处理装置，方法如下：将污水处理器放置在磁场发生器的螺旋线圈中，并使电源和太阳能发电板都处于断开状态，控制污水处理器内的温度在5-16℃之间，控制活性污泥与废水比例在4.5 g：1L和5.5 g：1L之间，控制磁粉与废水的比例在0.8g：1L和1.5 g：1L之间，每天向污水处理器中增加废水，废水中有机物的浓度为0.05kg/m³，磁粉与活性污泥在曝气装置作用下生成一种絮凝混合物，将磁粉与活性污泥的絮凝混合物培养18-25天后，接通电源或太阳能发电板，控制磁场强度在50-300mT之间有规律的变化，每天向污水处理器中增加废水，废水中有机物的浓度在1.0-1.5 kg/m³之间，在35-45天后，污水处理器中的活性污泥与有机物达到一个稳定的运行状态，第一次污水处理完成。

6.根据权利要求5所述的一种处理污水的方法，其特征在于：所述磁粉由天然磁铁Fe₃O₄作为种子，细磨磁种子使粒径小于9微米，再用磁力分离器净化磁种子，磁粉的纯度超过98%。