CN106517470A - 一种用于水处理的水力双悬浮层流化床 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于水处理的水力双悬浮层流化床。利用通电的励磁线圈构建磁场，对铁磁性颗粒进行磁化，磁化后的铁磁性颗粒相互吸引，在自下而上的水流作用下，形成一个整体的磁膜悬浮层。磁膜悬浮层能够在过滤时，拦截其前面的絮凝体等形成活性泥渣悬浮层，从而在整个流化床中构建层次分明的水力双悬浮层结构，进而对水体污染物进行拦截、吸附、排斥通过等分离作用，以达到高效净化水体的目的。

Description

一种用于水处理的水力双悬浮层流化床

技术领域

本发明涉及一种水力双悬浮层流化床，能够对低温低浊水、微污染水、水库水等进行净化，更特别适用于磁性污染水体的净化，能高效净化水体中的胶体类污染物，提高水体中污染物净化效率，用于水处理等领域。

背景技术

低温低浊水成为水处理的一个难题，絮凝困难，形成的絮凝体在水力循环澄清池中不容易形成悬浮层，同时微污染水、建筑灰水等也会出现同样的难题。

采用膜分离技术直接处理低温低浊水、微污染水、建筑灰水等会造成膜孔堵塞、制水成本较高。

磁分离技术是利用污废水中的污染物的磁性对其进行磁分离，而对于弱磁性或者非磁性的污染物，则需要投加“磁种”，使其具有更好的磁性，从而达到对水体净化的目的，其磁性净化的水质质量有待进一步提高。

本发明构建的水力双悬浮层流化床，能够形成双层过滤层，首先是磁膜过滤层，其次是活性泥渣过滤层。

本发明中，铁磁性颗粒磁化时，沿着磁力线的方向排列，形成“N”极和“S”极，能够在去磁场后，也会相互吸引，形成一个整体“磁膜”，在水流自下而上水力的作用下，悬浮于水体之中，能够对水体中一般污染物具有拦截作用、对磁性污染物具有磁性吸附分离作用，对抗磁性污染物具有排斥通过分离（即抗磁性污染物不能通过磁场而达到水体净化的目的）作用，当过滤经过一定时间，铁磁性颗粒的磁性减弱，相互吸引开始变弱，或者过滤的效果下降，则需要对磁膜进行冲洗再生，此时，铁磁性颗粒相互之间的吸引力变弱，在水流的冲洗作用下能够冲洗成“沙”，保证了冲洗的效果，再次添加磁场，铁磁性颗粒再次磁化后，再次构成磁膜过滤层，从而再次可以对污染水体进行过滤净化，该发明只有在对铁磁性颗粒进行磁化时，消耗额外的能量，因而运行比较经济，且比现有的磁分离技术具有更高的分离净化效果。

水体添加絮凝剂和助凝剂后，水体中的污染物能够形成絮凝体，虽然絮凝体的体积小，质量轻，但由于磁膜是一个整体，因而该絮凝体在流经磁膜时，被拦截下来，更多的絮凝体聚集，构建成第二个水力悬浮层，即泥渣悬浮层，由于絮凝体具有一定的活性，因而可以对水体中的污染物具有净化功能。

对于低温低浊水，微污染水、建筑灰水等，絮体形成困难，一般的水力循环澄清池很难形成悬浮层，而本发明可以通过过滤把细小的絮凝体拦截下来，能更快地形成悬浮层，且具有磁膜过滤功能，使得水处理效果更好。

水力双悬浮层流化床针对磁性污染物或者添加“磁种”的非磁性污染物，则可以增加过滤的效果和提高出水水质。

发明内容

本发明的目的是获得一种能够对低温低浊水、微污染水、建筑灰水等进行高效净化的设施，且要求运行成本低，特别是对水体中的磁性污染物具有较高的净化效率。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案。

以通电的励磁线圈构建磁场，对铁磁性颗粒进行磁化，磁化后的铁磁性颗粒即使在励磁线圈断电后，在自下而上的水流作用下，也能够构建成磁膜悬浮层，而待处理的水体加药后会形成絮体，絮体被磁膜悬浮层拦截后，在磁膜过滤前形成活性泥渣过滤层，从而可以构成水力双悬浮层对水体进行净化作用，当泥渣过滤层中的絮凝颗粒活性降低时，可以通过排泥管排出流化床，同时，当磁膜悬浮层的过滤效率降低，可以采用气水等方式对磁膜中的铁磁性颗粒进行冲洗净化作用，从而保障较好的过滤效果，而整个技术方案也可以保持较低的经济运行成本。

如上所述的水力双悬浮层流化床，优选地以奥氏体不锈钢作为流化床本体的制作材料，也可以选择具有较高强度但没有磁性的其他材料。

如上所述的水力双悬浮层流化床，本体结构上部采用中空的圆筒结构，下部采用中空的圆锥结构，中间构设中心体，中心体为密闭的中空结构。

如上所述的水力双悬浮层流化床，当待处理的流量比较小时，中心柱可以不设置。

如上所述的水力双悬浮层流化床，采用通电的励磁线圈构建磁场，也可以采用永磁铁等构建磁场，也可以采用其他方式构设磁场，包括构建超导磁场。

如上所述的水力双悬浮层流化床，采用液态水对工作中的励磁线圈进行冷却，也可以采用其他方式进行冷却。

如上所述的水力双悬浮层流化床，铁磁性颗粒采用自然界存在的磁铁矿、赤铁矿等磁性材料，也可以采用化学等方法制备的磁性材料，铁磁性颗粒也可以采用包覆改性等。

如上所述的水力双悬浮层流化床，采用排泥管把失去活性或活性较低的絮凝颗粒排出流化床。

如上所述的水力双悬浮层流化床，若磁膜悬浮层产生的堵塞现象导致内部压力过大或者出水水质不能满足要求时，则需要对磁膜中的铁磁性颗粒进行冲洗，或者每隔一段时间对磁膜中的铁磁性颗粒进行冲洗。

如上所述的水力双悬浮层流化床，可以采用气水冲洗作用，加药冲洗作用等，冲洗水从底部进入，从顶部流出。

如上所述的水力双悬浮层流化床，在进水管处设置加药装置，可以对需要处理的水体添加絮凝剂和助凝剂，进而在水体中形成絮凝体。

如上所述的水力双悬浮层流化床，在冲洗水管处设置充气装置，以达到气水冲洗的目的，也可以设置加药装置，进而可以利用加药的水对铁磁性颗粒进行冲洗净化作用。

如上所述的水力双悬浮层流化床，排泥管和励磁线圈保持一定的距离，同时排泥管排泥时，励磁线圈需要通电产生磁场，以防止排泥时吸入铁磁性颗粒。

附图说明

图1是水力双悬浮层流化床的剖面示意图。

图2是水力双悬浮层流化床的结构示意图。

图3是中空的中心柱的结构示意图。

图1及图2中各数字标号所指代的名称：1-进水管、2-流量控制阀、3-电动阀、4-加药装置、5-排空管、6-絮凝颗粒、7-铁磁性颗粒、8-排泥管、9-冷却水槽、10-励磁线圈、11-排水管、12-出水管、13-溢流水槽、14-中心柱、15-流化床主体、16-充气装置、17-冲洗水管。

具体实施方式

下面结合图1、图2和实施例子对本发明作进一步说明。

关闭出水管（12）、冲洗水管（17）、排空管（5）和排泥管（8），打开排水管（11）和进水管（1）。

从流化床顶部加入铁磁性颗粒（7），调节进水管（1）的流量调节阀（2），使得所加入的铁磁性颗粒（7）在自下而上的水流作用下，处于励磁线圈（10）所设置的区域内。

向冷却水槽（9）中加入水，以便对励磁线圈（10）进行冷却，对励磁线圈（10）通电，对铁磁性颗粒（7）进行磁化，磁化后铁磁性颗粒（7）形成磁膜，励磁线圈（10）断电。

打开加药装置（4），向流化床中加絮凝剂和助凝剂，以便在磁膜悬浮层前形成泥渣悬浮层，从而对水体形成双悬浮层过滤功能。

当排水管（11）处的水质满足要求时，则打开出水管（12），关闭排水管（11），流化床处于对水体的净化状态、当泥渣悬浮层过多需要排泥时，则对励磁线圈（10）进行通电，产生磁场，对铁磁性颗粒（7）产生吸引力，防止排泥时流失，打开排泥管（8），进行排泥。

排泥结束后，关闭排泥管（8），对励磁线圈（10）断电，流化床继续净化水体。

当磁膜悬浮层中的铁磁性颗粒（7）需要冲洗时，打开排水管（11）、关闭出水管（12）、关闭进水管（1）、关闭加药装置（4），打开冲洗水管（17），调节冲洗水管（17）上的调节阀（2），使得铁磁性颗粒（7）处于流化床中合适的位置。

打开充气装置（16），可对铁磁性颗粒（7）进行气水冲洗。

冲洗结束后，则关闭冲洗水管（17）和充气装置（16），打开进水管（1）和加药装置（4），对流化床添加絮凝剂和助凝剂，则水体中形成絮凝体，进而再次形成新的泥渣悬浮层，当排水管（11）的出水满足要求时，则关闭排水管（11），打开出水管（12），则流化床进入水体净化的工作状态。

Claims (10)

1.一种用于水体净化的水力双悬浮层流化床，其特征在于通电的励磁线圈产生磁场，对铁磁性颗粒进行磁化，磁化后的铁磁性颗粒能够相互吸引，在水流自下而上的作用下形成磁膜悬浮层，并能够拦截水体中的絮凝体等，进而在磁膜悬浮层前形成活性泥渣悬浮层，双悬浮层能够强化水体的过滤净化效果，而磁化后的铁磁性颗粒随着时间的推移磁性逐渐减弱甚至消失，因此可以在铁磁性颗粒磁性较弱时进行颗粒的反冲洗作用，以获得磁膜悬浮层有利于水体净化的磁膜再生，其水力双悬浮层流化床包括进水管（1）、流量控制阀（2）、电动阀（3）、加药装置（4）、排空管（5）、絮凝颗粒（6）、铁磁性颗粒（7）、排泥管（8）、冷却水槽（9）、励磁线圈（10）、排水管（11）、出水管（12）、溢流水槽（13）、中心柱（14）、流化床本体（15）、充气装置（16）、冲洗水管（17）。

2.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于流化床本体（15）可采用奥氏体不锈钢材料制作，也可采用具有较高强度的其他非磁性材料制作。

3.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于铁磁性颗粒（7）可采用天然磁铁矿、赤铁矿等铁磁性材料制作，也可以采用化学等方法制作的铁磁性颗粒，铁磁性颗粒也可进行表面包覆改性等。

4.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于铁磁性颗粒（7）的粒径可以为纳米级、微米级、毫米级、厘米级等。

5.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于在进水管（1）处设置加药装置（4），在冲洗水管（17）上设置充气装置（16）或加药装置，冲洗可以通过改变水流的强度，气水反冲洗，加药（例如改变冲洗水的酸碱度）等方法对磁膜悬浮层的铁磁性颗粒进行冲洗。

6.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于水从底部进入，从顶部流出，当流化床排泥时，需要对铁磁性颗粒添加磁场影响，以防止铁磁性颗粒被排出流化床。

7.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于当处理的水流量较小时，中心柱（14）可以不设置，当设置时，其为中空的密闭结构。

8.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于励磁线圈可以采用耐高温漆包线等，同时设置冷却水槽，当励磁线圈工作时，采用液态水等对其进行冷却，也可以直接裸露空气不设置其他冷却设施，也可以采用永磁铁等构建磁场，包括超导磁场等。

9.根据权利要求1所述的流化床，排泥管（8）设置在励磁线圈（10）的下部，并保持有一定的距离。

10.根据权利要求1所述的流化床，其上部采用中空的圆筒结构，下部采用中空的圆锥结构，中间构设中心体。