CN110386713B - 一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法 - Google Patents

一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法，属于污水深度处理技术领域。其解决了现有技术中相关系统所需占地大、沉淀时间长、抗冲击性差、运行效果不稳定等问题。其主要包括依次并排排布的第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池、磁感应沉淀池；还包括与磁感应沉淀池底部连接的污泥回流和磁粉回收装置，其中，第一反应池作为活性炭吸附池，第二反应池作为凝聚反应池，第三反应池作为磁粉加载池，第四反应池作为絮凝反应池。本发明通过将活性炭吸附工艺同磁混凝工艺结合，配合磁粉不同级配，应对各种水质，可保证出水满足一级A或准IV类标准。且具有占地少、抗冲击性强、控制灵活、出水稳定性好等优点。

Description

一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法
技术领域
本发明属于污水深度处理技术领域，具体涉及一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法。
背景技术
混凝沉淀对于保证污水厂出水SS、TP达标发挥着重要作用。加载沉淀技术是混凝沉淀的重要强化措施，如在原水中加载微砂、磁粉以提高原水混凝过程所需的载体数量进而提高混凝速率。磁加载沉淀技术通过在原水中投加比重较大的微细磁粉颗粒作为沉淀析出晶核，使得水中胶体颗粒与磁粉颗粒更容易碰撞脱稳而形成絮体，大大提高了悬浮物的去除效率；同时，磁粉超高密度的特性使得絮体密度远大于常规混凝絮体，从而大幅提高沉淀速度。随着磁加载沉淀技术的日趋成熟，尤其是该工艺开发前期面临的磁粉回收问题的解决，使得磁加载沉淀的技术优势和经济优势得以充分体现，近些年得到了快速发展。
磁加载沉淀技术固然优势明显，但是，在实际应用过程中依然存在诸多不足，首先，该工艺反应池多由常规加药混凝同加载磁粉进行简单协同，在应对水质冲击时效果不佳。另外，该技术采用的磁粉多为均一粒径，而实际污水中SS、胶体物质、溶解性色素、可溶性氮磷等成分组成复杂，混凝形成的絮体在粒径大小、电荷组成存在较多变化，而均一粒径的磁粉由于携带电荷量、搅拌产生的离心惯性力以及形成的磁感应强度较为单一而导致去除效果难以提升，并且在适应复杂水质方面受限。最后，现有工艺在应对进水含一定色度、重金属及可溶性氮磷时处理效果较差，这些不足均限制了磁加载工艺的去除效果及工程应用。
现有技术相关方面的研究报道主要有：
阳旭(阳旭.高浊度原水磁混凝沉淀应急饮用水处理试验研究及工艺设计[D].浙江大学,2017.)在进行磁混凝试验时研究了58、45、26、13um不同单一粒径磁粉对有机微污染污水的处理效果，得出结果认为磁混凝沉淀最佳磁粉粒径为26um。而陈文松(陈文松.磁种混凝与高梯度磁分离相耦合的污水与污水处理技术研究[D].:华南理工大学,2003)研究表明，磁种絮凝过程中为保证高的絮凝效率，磁粉的粒径不应大于10um。另外，Yavuz等(Yavuz C T,Mayo J T,William W Y,et al.Low-field magnetic separation ofmonodisperse Fe3O4nanocrystals[J].science,2006,314(5801):964-967.)对粒径为4、12、20和300nm等的Fe3O4纳米颗粒在低梯度磁场中的分离特性进行了研究，结果表明，由于具有良好的超顺磁性、单分散性以及高比表面积，粒径为12nm的纳米晶粒能够有效除砷、明显降低处理后垃圾量。王少康等(王少康,程方,郭兴芳,等.磁粉在磁混凝沉淀深度除磷中的作用机理分析[J].环境工程学报,2019,13(02):56-63.)在研究单一粒径磁粉和多粒径磁粉的处理效果时发现多粒径组成的磁粉处理效果更优。由此可见，针对不同水质最优磁粉粒径并不相同，因此单一粒径磁粉在应对复杂水质时无法发挥应有优势。
CN 206985807 U公开了一种种磁混凝一体化污水处理系统，包括进水管、加药装置、磁粉加入装置、反应池、沉淀池。整个装置未设置活性炭吸附池和污泥回流系统，且整个混凝过程发生于同一反应池内，处理效果得不到保证。
CN 205838641 U公开了一种磁絮凝水处理系统，包括：磁絮凝加载系统、沉淀池、磁粉回收系统、污泥回流泵、污泥浓缩池；所述的磁絮凝加载系统包括絮凝反应池、磁粉加载池、助凝反应池，相邻池体通过隔板依次连通；助凝反应池与沉淀池连接；沉淀池与磁粉回收系统连接；所述的污泥回流泵通过管道一端连接沉淀池的底部，另一端连接磁粉加载池；污泥浓缩池与磁粉回收系统连接；污泥浓缩池连接有脱水系统；絮凝反应池的进水管道安装有管道混合器，该磁混凝系统无活性炭吸附流程，且沉淀池无外加磁场作用，在处理效果上抗冲击性和沉降时间无法得到有效保证。
CN 106219907 A公开了一种用于污水处理的矿物质加载生化物化耦合处理方法和系统，该系统包括：生化池、物化池、沉淀池、污泥泵和磁粉分离器。其中，沉淀池虽为磁混凝工艺，但未设活性炭吸附池，因此抗冲击性得不到进一步保证，且整个系统中污泥浓度提高3-4倍，将导致曝气产生的能耗升高，磁混凝沉淀区需加载的磁粉浓度升高。
CN 106219892 A公开了一种粉末活性炭磁混凝澄清池处理难降解工业污水方法及装置，将污水进行生化处理后，向所述污水中加入粉末活性炭，通过回流系统进行循环吸附处理；依次向污水中加入混凝剂、磁粉和絮凝剂，进行絮凝处理；将上述污水进行泥水分离，以得到上清液和污泥；将污泥中的磁粉回收后，排出所述污泥。其虽然采用了活性炭吸附工艺，但其采用的活性炭吸附段通过回流强化吸附作用，可行性不佳，因为常规粉末活性炭比重仅在0.3g/cm3左右，仅采用回流难以实现较好流化效果，易造成活性炭吸附效率低，另外，其系统回流点设置在活性炭吸附池，如此运行易导致回流的磁性复合体将活性炭包埋，限制其吸附性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法，其通过将活性炭吸附工艺同磁混凝工艺结合，配合磁粉不同级配，应对各种水质，可保证出水满足一级A或准IV类标准。且具有占地少、抗冲击性强、控制灵活、出水稳定性好等优点。
本发明的任务之一在于提供一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统，其采用了以下技术方案：
一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统，其包括反应池主体、导流装置、曝气装置、污泥回流装置、磁粉回收装置、搅拌装置及工艺管路，所述的反应池主体包括依次并排排布的第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池及磁感应沉淀池；
所述的工艺管路包括总进水管路、总出水管路、活性炭投加管路、凝聚药剂投加管路及絮凝药剂投加管路；所述的总进水管路连接在第一反应池的底部，所述的总出水管路连接在所述的磁感应沉淀池的上部，待处理污水经所述磁感应沉淀池上部的溢流堰经总出水管路出水排放；
向所述的第一反应池中投加活性炭作为活性炭吸附池；向所述的第二反应池中投放凝聚药剂作为凝聚反应池；所述的第三反应池作为磁粉加载池；向所述的第四反应池中投放絮凝药剂作为絮凝反应池；
所述的磁感应沉淀池为斜管沉淀池，靠近磁感应沉淀池底部的外壁上设置有永磁磁铁来提供一定强度的磁场，在所述磁感应沉淀池的池底上设置有刮泥机；
在所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池及第四反应池内均设置所述搅拌装置；
其中，第二反应池、第三反应池、第四反应池搅拌方向一致，第二反应池与第一反应池搅拌方向相反；
在所述的第一反应池的底部设置所述曝气装置，所述的曝气装置采用穿孔曝气管；
所述的导流装置包括位于第一反应池与第二反应池之间的第一导流墙与第一导流板、位于第二反应池与第三反应池之间的第二导流墙与第二导流板、位于第三反应池与第四反应池之间的第三导流墙与第三导流板、位于第四反应池与磁感应沉淀池之间的第四导流墙；上述的污泥回流装置包括污泥回流管路、污泥回流泵及污泥流量计，上述的污泥回流管路的一端连接在上述磁感应沉淀池的底部，上述的污泥回流泵和污泥流量计设置在污泥回流管路上，其中，上述污泥回流管路另一端连接在第三反应池的底部；上述的磁粉回收装置包括磁粉回收管路、高速剪切机及磁分离机，上述的磁粉回收管路的一端连接在上述磁感应沉淀池的底部，另一端连接在第三反应池的底部。
上述技术方案直接带来的有益技术效果为：
磁混凝沉淀技术是常规混凝与磁分离相结合的新型水处理技术。其基本原理是在常规混凝工艺基础上，对于水中非磁性或者弱磁性絮体，通过投加磁种，以磁种作为凝结核，与脱稳絮体形成磁性复合絮体，通过磁性复合体的高比重特性加速沉淀，达到高效处理目的。
本发明通过将活性炭吸附工艺同磁混凝沉淀耦合，具有抗冲击性强的特点，活性炭吸附池采用下流式搅拌和上流式曝气强化活性炭在池中的流化效果，通过曝气可进一步改善污水的可处理性能。在各反应池连接方式上，通过导流板和导流墙的设置，进一步改善污水在池中的流动状态，磁混凝池搅拌器产生向上的剪切力可以使絮体在池中更好的混合，改进的磁感应沉淀池通过在靠近底部外壁上设置永磁磁场可加速磁性复合絮体的沉降速度。在磁粉形式上，针对出水要求对磁粉粒径进行不同级配，可达到稳定的处理效果。
作为本发明的一个优选方案，上述的搅拌装置包括搅拌器，上述的搅拌器均为螺旋式三叶搅拌器，搅拌器的功率为15-50W/m3选型。
作为本发明的另一个优选方案，上述的穿孔曝气管的曝气孔孔径为3mm；上述的活性炭为粉末状。
进一步的，向第三反应池中所投加的磁粉粒径具有不同级配，其组成分别为10-30um、30-60um、60-100um、100-150um，当出水需满足SS<5mg/L时，磁粉各粒径组成占比为28-32％、38-42％、18-22％、8-12％，工艺表面负荷达30-35m3/m2·h；当出水需满足SS<8mg/L时，磁粉各粒径组成占比为18-22％、48-52％、18-22％、8-12％，工艺表面负荷达25-30m3/m2·h；当出水需满足SS<20mg/L时，磁粉各粒径组成占比为18-22％、38-42％、18-22％、18-22％，工艺表面负荷达15-20m3/m2·h。
进一步的，上述的凝聚药剂、磁粉、絮凝药剂的投加量分别为30-50mg/L、1000-5000mg/L、0.5-1.0mg/L，且絮凝聚药剂选用PAC、PFC或PSAF，絮凝药剂选用阳离子型PAM、阴离子型PAM或非离子型PAM。
进一步的，上述的第一导流墙和第三导流墙上部与池顶连接，下部距离池底20cm；上述的第二导流墙下部与池底连接，上部距离池顶20cm，在第一导流墙和第三导流墙正下方分别设置第一导流板、第三导流板，在第二导流墙正上方设置第二导流板，第一导流板、第二导流板、第三导流板均为三角形，高度10cm，其中，第一导流板和第三导流板均连接池底，第二导流板连接池顶，上述的第四导流墙为双墙体设计，其中前墙体连接第四反应池池底，上部距离池顶20cm，后墙体连接磁感应沉淀池池顶，下部距离池底20cm。
本发明的另一任务在于提供上述一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统的分离方法，其包括以下步骤：
a、开启各反应池的搅拌装置，其中，第二至第四反应池搅拌方向一致，产生的剪切力为向上式，与第一反应池搅拌方向相反；
b、由活性炭投加装置向第一反应池内投加粉末活性炭，经活性炭投加管路进入第一反应池底部，进水在曝气装置、搅拌装置的作用下经第一反应池、第一导流墙和第一导流板进入第二反应池；
c、由凝聚药剂加药装置向第二反应池内投加凝聚药剂，经凝聚药剂投加管路进入第二反应池底部，污水在搅拌装置的作用下经第二反应池、第二导流墙和第二导流板进入第三反应池；
d、含磁粉污泥经污泥回流管路由磁感应沉淀池底部回流至第三反应池，另外，经污泥处理管路将磁粉回收后重新进入第三反应池；污水在搅拌装置作用下经第三反应池、第三导流墙和第三导流板进入第四反应池；
e、由絮凝加药装置向第四反应池内投加絮凝药剂，经凝聚药剂投加管路进入第四反应池底部，污水在搅拌装置作用下经第四导流墙进入磁感应沉淀池，由磁感应沉淀池上部出水堰经总排水口出水，磁感应沉淀池底部污泥进行污泥回流及磁粉回收。
优选的，上述第一反应池内曝气装置的曝气强度为1-4m3/h/m2，第一反应池内搅拌装置的转速为100-150r/min；第二反应池内、第三反应池内搅拌装置的转速为80-100r/min；第四反应池内搅拌装置的转速为50-80r/min。
CN 106219892 A公开了一种粉末活性炭磁混凝澄清池处理难降解工业污水方法及装置，本发明与其相比，具有如下主要区别点：
1.活性炭吸附池流化状态；CN 106219892 A所公开的技术方案中，其在活性炭吸附池仅采用污水回流所带来的剪切力进行混合，其余未对池体流态加以说明，而活性炭吸附性能的发挥与其流化状态及与污染物的接触频率具有显著相关性，常规粉末活性炭比重小，仅为0.3g/cm3，回流所带来的剪切力不足以使其充分流化，而本申请中，活性炭吸附池采用搅拌配合穿孔曝气，其中，控制搅拌器转向使其产生向下的剪切力，同时穿孔曝气管曝气产生向上的剪切力，如此达到较好的硫化效果；
2.搅拌转速设置；CN 106219892 A所公开的技术方案中，其未对磁混凝池搅拌做特殊说明，而本申请在凝聚反应池、磁粉加载池、絮凝反应池分别设置不同搅拌转速，其中，活性炭吸附池快速搅拌是为了活性炭与污水充分混合均匀，发挥其吸附性能，凝聚反应池和磁粉加载池中速搅拌是为了药剂及磁粉与污水充分混合均匀且使药剂凝聚稳定进行，不破坏其分子结构，絮凝反应池慢速搅拌是为了使最终形成的絮凝体既能继续成长又不会在池内内沉淀下来，使整个絮凝机理达到最佳的效果。
3.磁粉粒径级配设置；CN 106219892 A所公开的技术方案中，其未在磁粉粒径做特殊说明，而根据研究发现，不同粒径磁粉对污染物的去除效果有一定差异，而本发明中通过对投加磁粉粒径进行不同级配，可发挥更好的污染物去除效果；
4.污泥回流点的设置；CN 106219892 A所公开的技术方案中，其污泥回流点设置在活性太吸附池，如此运行，沉淀池底部回流的污泥絮体回流至活性炭吸附池会导致活性炭颗粒被包埋进絮体中，限制其吸附能力的发挥。而本发明中将污泥回流点连接在磁粉加载池底部，不影响前端活性炭吸附工艺的运行效果；
5.沉淀池沉淀性能；CN 106219892 A所公开的技术方案中，其仅仅表述为将磁混凝之后的混合液进行泥水分离，未对沉淀池具体构造做特殊说明，而本发明通过在沉淀池上部设置斜管，靠近底部外壁上设置永磁磁铁，可使生成的磁性复合体加速下沉，从而降低沉淀时间。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
1)处理效果好：系统出水氨氮<1.5mg/L，TN<5mg/L，TP<0.1mg/L，SS<6mg/L，可稳定达到准IV类标准；
2)处理效果稳定，抗冲击性强：通过活性炭吸附、凝聚脱稳、磁粉压缩沉降、絮凝加速下沉以去除进水中携带的SS、COD、TP、色度、重金属及部分氨氮，保证出水稳定达标；
3)系统磁粉粒径组成上具有不同级配，可针对不同污染物质或凝聚阶段形成的不同粒径絮体针对性去除；
4)活性炭处理负荷高：活性炭吸附池采用搅拌产生的向下力及曝气产生的吸上力实现活性炭的流化，提高了活性炭的吸附效率；
5)系统混合程度高：各反应池之间设有导流墙及导流板，可实现系统均匀流化；
6)沉淀池沉降效果好：靠近沉淀池底部的外壁上具有永磁磁场，产生较弱的磁场强度，可进一步加速磁性复合体沉降，池底具备刮泥机，保证沉淀池底部污泥不淤积堵塞。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统的结构示意图；
图中，1、第一反应池；2、第二反应池；3、第三反应池；4、第四反应池；5、磁感应沉淀池；6、高速剪切机；7、磁分离器；8、污泥回流泵；9、污泥流量计；10、第一反应池曝气管；11、第一导流墙；12、第二导流墙；13、第三导流墙；14、第四导流墙；15、磁感应沉淀池出水堰；16、弱磁磁铁；17、刮泥机；S1、第一反应池搅拌器，S2、第二反应池搅拌器，S3、第三反应池搅拌器，S4、第四反应池搅拌器；I1、总进水管路；I2、污泥处理管路；I3、污泥回流管路；I4、污泥排放管路；I5、磁粉回收管路；I6、总出水管路；I7、活性炭投加管路；I8、凝聚药剂投加管路；I9、絮凝药剂投加管路；B1、第一反应池导流板；B2、第二反应池导流板；B3、第三反应池导流板。
具体实施方式
本发明提出了一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统及方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明所述的活性炭吸附池，主要利用粉末活性炭的吸附作用，针对进水具有一定色度、重金属及可溶性氮磷及芳香类有机物，可发挥较好的吸附性能加以去除。
本发明所述的磁感应沉淀池，底部具有永磁磁场，可产生竖向较弱的磁场强度，进一步加速形成的磁性复合絮体沉降。
本发明的主要技术创新点在于：
1)增加活性炭吸附池，具有抗冲击性强的特点，活性炭吸附池采用下流式搅拌和上流式曝气强化活性炭在池中的流化效果，通过曝气可进一步改善污水的可处理性能。保证出水稳定达标。
2)在各反应池连接方式上，通过导流板和导流墙的设置，进一步改善污水在池中的流动状态，凝聚反应池、磁粉加载池、絮凝反应池搅拌器产生向上的剪切力可以使絮体在池中更好的混合。
3)改进的磁感应沉淀池通过在靠近底部的外壁上设置永磁磁场可加速磁性复合絮体的沉降速度。
4)在磁粉形式上，针对出水要求对磁粉粒径进行不同级配，可达到稳定的处理效果。
如图1所示，本发明一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统，其包括反应池主体、导流装置、曝气装置、污泥回流装置、磁粉回收装置、搅拌装置及工艺管路，反应池主体包括依次并排排布的第一反应池1、第二反应池2、第三反应池3、第四反应池4及磁感应沉淀池5。
上述涉及的相关工艺管路主要包括总进水管路I1、污泥处理管路I2、污泥回流管路I3、污泥排放管路I4、磁粉回收管路I5、总出水管路I6、活性炭投加管路I7、凝聚药剂投加管路I8及絮凝药剂投加管路I9；总进水管路I6连接在第一反应池1的底部，总出水管路I6连接在磁感应沉淀池5的上部，待处理污水经磁感应沉淀池出水堰15由总出水管路I6排放；
上述的磁感应沉淀池5为斜管沉淀池，底部设置磁场强度较弱的弱磁磁铁16，磁铁上部设置有刮泥机17，该刮泥机17的刮泥板可选用PVC或纤维材质。
上述的导流装置包括第一导流墙11、第二导流墙12、第三导流墙13及第四导流墙14，其中第一导流墙11位于第一反应池与第二反应池之间，第二导流墙12位于第二反应池与第三反应池之间，第三导流墙13位于第三反应池与第四反应池之间，第四导流墙14位于第四反应池与磁感应沉淀池之间。本发明优选第一导流墙11和第三导流墙13上部与池顶连接，下部距离池底20cm，第二导流墙12下部与池底连接，上部距离池顶20cm，在第一导流墙11和第三导流墙13正下方分别设置第一反应池导流板(第一导流板)B1、第三反应池导流板(第三导流板)B3，在第二导流墙正上方设置第二反应池导流板(第二导流板)B2，导流板均为三角形，高度10cm，其中，第一导流板和第三导流板均连接池底，第二导流板连接池顶，所述的第四导流墙为双墙体设计，其中前墙体连接第四反应池池底，上部距离池顶20cm，后墙体连接磁感应沉淀池池顶，下部距离池底20cm；
上述的搅拌装置包括第一反应池搅拌器S1、第二反应池搅拌器S2、第三反应池搅拌器S3及第四反应池搅拌器S4，所有的搅拌器均为螺旋式三页搅拌器，各反应池内搅拌器功率为15-50W/m3选型。
上述的曝气装置为第一反应池曝气管10，其位于第一反应池的池底，曝气管采用穿孔曝气，曝气孔孔径3mm。
活性炭投加管路I7的一端连接有活性炭储存罐，另一端连接在第一反应池的下部；凝聚药剂投加管路I8的一端连接有凝聚药剂储存罐，另一端连接在第二反应池的下部；絮凝药剂投加管路I9的一端连接有絮凝药剂储存罐，另一端连接在第三反应池的下部。
上述的第一反应池为活性炭吸附池，由活性炭投加管路投加粉末活性炭；第二反应池为凝聚反应池，凝聚药剂加药装置投加凝聚药剂，经凝聚药剂投加管路进入第二反应池底部；第三反应池为磁粉加载池；第四反应池为絮凝反应池，由絮凝加药装置投加絮凝药剂，经凝聚药剂投加管路进入第四反应池底部。
上述的污泥回流装置包括沉淀池底部连接的污泥回流管路I3、设置于污泥回流管路上的污泥回流泵8、污泥流量计9，其中，污泥回流管路另一端连接第三反应池底部。
上述的磁粉回收装置包括沉淀池底部连接的磁粉回收管路I5、设置于磁粉回收管路上的高速剪切机6、磁分离器7，磁粉回收管路的另一端连接在第三反应池底部。
进一步优选，上述磁粉加载池所投加的磁粉粒径具有不同级配，其组成为10-30um、30-60um、60-100um、100-150um，当出水需满足SS<5mg/L，磁粉各粒径组成占比为28-32％、38-42％、18-22％、8-12％，工艺表面负荷达30-35m3/(m2·h)，；当出水需满足SS<8mg/L、磁粉各粒径组成占比为18-22％、48-52％、18-22％、8-12％，工艺表面负荷达25-30m3/(m2·h)；当出水需满足SS<20mg/L，磁粉各粒径组成占比为18-22％、38-42％、18-22％、18-22％，工艺表面负荷达15-20m3/(m2·h)；
进一步优选，凝聚药剂、磁粉、絮凝药剂投加量分别为30-50mg/L、1000-5000mg/L、0.5-1.0mg/L，且絮凝聚药剂可选用PAC、PFC、PSAF等，絮凝药剂可选用阳离子型PAM、阴离子型PAM、非离子型PAM等。
下面对上述基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统的运行模式做详细说明。
采用如下控制模式：
a、各反应池搅拌开启，其中，第二至第四反应池搅拌方向一致，产生的剪切力为向上式，与第一反应池搅拌方向相反；
b、所述的第一反应池为活性炭吸附池，由活性炭投加装置投加粉末活性炭，经活性炭投加管路进入第一反应池底部，第一反应池内穿孔曝气管开启，曝气强度1-4m3/h/m2，搅拌器开启，转速100-150r/min，进水经第一反应池、第一导流墙与第一导流板进入第二反应池；
c、第二反应池为凝聚反应池，凝聚药剂加药装置投加凝聚药剂，经凝聚药剂投加管路进入第二反应池底部，第二反应池控制搅拌转速80-100r/min，污水经第二反应池、第二导流墙与第二导流板进入第三反应池；
d、第三反应池为磁粉加载池，含磁粉污泥经污泥回流管路由磁感应沉淀池底部回流至第三反应池，第三反应池控制搅拌转速80-100r/min。另外，污泥处理管路将磁粉回收后重新进入第三反应池；污水经第三反应池、第三导流墙与第三导流板进入第四反应池；
e、第四反应池为絮凝反应池，由絮凝加药装置投加絮凝药剂，经凝聚药剂投加管路进入第四反应池底部，第四反应池控制搅拌转速50-80r/min，污水经第四导流墙进入磁感应沉淀池，由磁感应沉淀池上部出水堰经总排水口出水，磁感应沉淀池底部污泥进行污泥回流及磁粉回收。
当进水污染物种类较少或COD＜100mg/L时，污泥回流比＜8％，当进水污染物质较多或COD＞100mg/L时，污泥回流比8-15％。
上述控制模式中，第一反应池作为活性炭吸附池，由于粉末活性炭比重较小，一般为0.3g/cm3，因此常规投加后易漂浮于水面不易流化，通过搅拌(搅拌器)和曝气(曝气装置)的合理布置，使搅拌器产生向下的剪切力，同时穿孔曝气产生向上的剪切力，使粉末活性炭在池中均匀流化。
凝聚反应池、磁粉加载池、絮凝反应池搅拌器均产生向上的剪切力，主要在于加载磁粉后，絮体比重明显变大，沉降过快容易混凝不完全，浪费药剂，因此为系统加入上流式剪切力，可实现磁复合絮体在系统中具有足够停留时间。
磁感应沉淀池为斜管沉淀池，同时在靠近底部的外壁上设置磁场强度较弱的永磁磁铁，进入磁感应沉淀池后，磁复合絮体已生成完全，此时只需要快速沉降即可，永磁磁铁的加入，可以产生竖直方向磁场强度，加速磁复合絮体下沉。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
某食品生产企业污水处理部分设计水量7000m3/d，主流工艺为IC反应器+A2/O-MBBR+磁混凝，其中，磁混凝工艺进水SS、COD、TP分别为35.38±7.77mg/L、81.07±8.65mg/L、2.92±0.66mg/L，第一反应池、凝聚反应池、磁粉加载池、絮凝反应池、磁感应沉淀池HRT分别为3.12min、3.87min、4.48min、4.48min、30.22min，其中，第一反应池投加粉末活性炭，投加量10mg/L，搅拌转速150r/min，第二反应池投加药剂为PAC，投加量50mg/L，搅拌转速100r/min，第三反应池磁粉投加量3000mg/L，磁粉各粒径组成占比为18-22％、48-52％、18-22％、8-12％，搅拌转速100/min，第四反应池投加药剂为阳离子型PAM，投加量0.5mg/L搅拌转速50r/min，系统污泥回流比为8％，经磁混凝后出水SS、COD、TP分别为5.70±1.45mg/L、31.85±6.83mg/L、0.11±0.033mg/L，均可稳定达到《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准，且对TP的去除效果尤为稳定，其针对SS、COD、TP的去除率分别达到60.05±9.97％、82.85±5.42％、96.32±0.56％。
实施例2：
某造纸厂污水处理部分设计水量10000m3/d，主流工艺为混凝池+初沉池+水解酸化+EGSB+好氧池+二沉池+磁混凝，其中，磁混凝工艺进水SS、COD、TP、色度分别为51.23±6.12mg/L、127.64±4.33mg/L、1.52±0.24mg/L、76±4第一反应池、凝聚反应池、磁粉加载池、絮凝反应池、磁感应沉淀池HRT分别为3.52min、3.52min、4.50min、4.50min、32.13min，其中，第一反应池投加粉末活性炭，投加量15mg/L，搅拌转速150r/min，第二反应池投加药剂为PAC，投加量50mg/L，搅拌转速90r/min，第三反应池磁粉投加量2500mg/L，磁粉各粒径组成占比为28-32％、38-42％、18-22％、8-12％，搅拌转速90r/min，第四反应池投加药剂为阳离子型PAM，投加量0.5mg/L搅拌转速70r/min，系统污泥回流比为10％，经磁混凝后出水SS、COD、TP、色度分别为4.66±1.04mg/L、27.35±4.36mg/L、0.11±0.026mg/L、6±2，均可稳定达到准IV类水排放标准。
本发明基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统尤其适用于水质波动大，有一定色度、重金属或可溶性氮磷的污水处理。
本发明通过将活性炭吸附工艺同磁混凝工艺结合，配合磁粉不同级配，应对各种水质，可保证出水满足一级A或准IV类标准。本发明基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统具有占地少、抗冲击性强、控制灵活、出水稳定性好等优点。
上述未列举的部分，在上述实施例1、2的指引下，均可显而易见的实现。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离方法，采用一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离系统，其包括反应池主体、导流装置、曝气装置、污泥回流装置、磁粉回收装置、搅拌装置及工艺管路，其特征在于：
所述的反应池主体包括依次并排排布的第一反应池、第二反应池、第三反应池、第四反应池及磁感应沉淀池；
所述的工艺管路包括总进水管路、总出水管路、活性炭投加管路、凝聚药剂投加管路及絮凝药剂投加管路；所述的总进水管路连接在第一反应池的底部，所述的总出水管路连接在所述的磁感应沉淀池的上部，待处理污水经所述磁感应沉淀池上部的溢流堰经总出水管路出水排放；
向所述的第一反应池中投加活性炭作为活性炭吸附池；向所述的第二反应池中投放凝聚药剂作为凝聚反应池；所述的第三反应池作为磁粉加载池；向所述的第四反应池中投放絮凝药剂作为絮凝反应池；
所述的磁感应沉淀池为斜管沉淀池，靠近所述磁感应沉淀池底部所对应的外壁上设置有永磁磁铁来提供一定强度的磁场，磁感应沉淀池通过在靠近底部外壁上设置永磁磁场加速磁性复合絮体的沉降速度，在所述磁感应沉淀池的池底上设置有刮泥机；
在所述的第一反应池、第二反应池、第三反应池及第四反应池内均设置所述搅拌装置,其中，第二反应池、第三反应池、第四反应池搅拌方向一致，第二反应池与第一反应池搅拌方向相反；
在所述的第一反应池的底部设置所述曝气装置，所述的曝气装置采用穿孔曝气管；
所述的导流装置包括位于第一反应池与第二反应池之间的第一导流墙与第一导流板、位于第二反应池与第三反应池之间的第二导流墙与第二导流板、位于第三反应池与第四反应池之间的第三导流墙与第三导流板、位于第四反应池与磁感应沉淀池之间的第四导流墙；
所述的污泥回流装置包括污泥回流管路、污泥回流泵及污泥流量计，所述的污泥回流管路的一端连接在所述磁感应沉淀池的底部，所述的污泥回流泵和污泥流量计设置在污泥回流管路上，其中，所述污泥回流管路另一端连接在第三反应池的底部；
所述的磁粉回收装置包括磁粉回收管路、高速剪切机及磁分离机，所述的磁粉回收管路的一端连接在所述磁感应沉淀池的底部，另一端连接在第三反应池的底部；
其中，所述的搅拌装置包括搅拌器，所述的搅拌器均为螺旋式三叶搅拌器，搅拌器的功率为15-50W/m3选型；活性炭吸附池采用搅拌产生的向下力及曝气产生的向上力实现活性炭的流化；
所述的穿孔曝气管的曝气孔孔径为3mm；所述的活性炭为粉末状；
向第三反应池中所投加的磁粉粒径具有不同级配，其组成分别为10-30um、30-60um、60-100um、100-150um，当出水需满足SS<5mg/L时，磁粉各粒径组成占比为28-32%、38-42%、18-22%、8-12%，工艺表面负荷达30-35 m3/m2·h；当出水需满足SS<8mg/L时，磁粉各粒径组成占比为18-22%、48-52%、18-22%、8-12%，工艺表面负荷达25-30m3/m2·h；当出水需满足SS<20mg/L时，磁粉各粒径组成占比为18-22%、38-42%、18-22%、18-22%，工艺表面负荷达15-20m3/m2·h；
所述的分离方法依次包括以下步骤：
a、开启各反应池的搅拌装置，其中，第二至第四反应池搅拌方向一致，产生的剪切力为向上式，与第一反应池搅拌方向相反；
b、由活性炭投加装置向第一反应池内投加粉末活性炭，经活性炭投加管路进入第一反应池底部，进水在曝气装置、搅拌装置的作用下与活性炭充分接触并经第一反应池、第一导流墙和第一导流板进入第二反应池；
c、由凝聚药剂加药装置向第二反应池内投加凝聚药剂，经凝聚药剂投加管路进入第二反应池底部，污水在搅拌装置的作用下经第二反应池、第二导流墙和第二导流板进入第三反应池；
d、含磁粉污泥经污泥回流管路由磁感应沉淀池底部回流至第三反应池，另外，经污泥处理管路将磁粉回收后重新进入第三反应池；污水在搅拌装置作用下经第三反应池、第三导流墙和第三导流板进入第四反应池；
e、由絮凝加药装置向第四反应池内投加絮凝药剂，经凝聚药剂投加管路进入第四反应池底部，污水在搅拌装置作用下经第四导流墙进入磁感应沉淀池，由磁感应沉淀池上部出水堰经总排水口出水，磁感应沉淀池底部污泥进行污泥回流及磁粉回收。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离方法，其特征在于：所述的凝聚药剂、磁粉、絮凝药剂的投加量分别为30-50mg/L、1000-5000mg/L、0.5-1.0mg/L，且絮凝聚药剂选用PAC、PFC或PSAF，絮凝药剂选用阳离子型PAM、阴离子型PAM或非离子型PAM。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离方法，其特征在于：所述的第一导流墙和第三导流墙上部与池顶连接，下部距离池底20cm；所述的第二导流墙下部与池底连接，上部距离池顶20cm，在第一导流墙和第三导流墙正下方分别设置第一导流板、第三导流板，在第二导流墙正上方设置第二导流板，第一导流板、第二导流板、第三导流板均为三角形，高度10cm，其中，第一导流板和第三导流板均连接池底，第二导流板连接池顶，所述的第四导流墙为双墙体设计，其中前墙体连接第四反应池池底，上部距离池顶20cm，后墙体连接磁感应沉淀池池顶，下部距离池底20cm。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁混凝沉淀与活性炭吸附的超效分离方法，其特征在于：第一反应池内曝气装置的曝气强度为1-4 m3/h/m2，第一反应池内搅拌装置的转速为100-150r/min；第二反应池内、第三反应池内搅拌装置的转速为80-100r/min；第四反应池内搅拌装置的转速为50-80r/min。
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