CN110835186A - 基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，包括：搅拌池，所述搅拌池设有与污水输送管道连通的进水口，搅拌池的顶部设有磁种絮凝剂投放器，搅拌池内设若干搅拌器；分离池，所述分离池内设有用于分离絮凝物和水的分离装置，分离装置设絮凝物出口、进水口及出水口，分离装置的进水口与搅拌池底部的出水口连通，分离装置的出水口与超滤膜处理池连通；超滤膜处理池，所述超滤膜处理池内设若干组配置有加压泵的超滤膜滤芯。本发明的有益效果为：本发明将磁分离技术与超滤膜技术结合起来，这种分级处理方式具有良好的适应性，提高了污水处理效果，处理后的水可再次回用，减少了船舶的载水量。

Description

基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统及方法。

背景技术

随着人民经济水平的提高，邮轮旅游业逐渐兴起。据最新发布的《邮轮发展趋势报告》，全球邮轮一年接待人数达到了2400万人次，且邮轮接待人数呈几何增长趋势。然而，由于监管缺乏系统规划，海上船舶生活污水违规排放现象严重。目前传统的船舶污水处理方法包括生化法、物化法、电化学法等，但这些方法多存在操作复杂、固液分离效果不佳、成本过高等问题。

磁分离技术是在絮凝过程中同步加入磁种，使磁种与污染物絮凝为一体，再由磁铁吸附去除的技术。磁分离技术近期发展迅速，现已在生物技术、水处理、水生态修复等多个领域广泛应用，但它精度低，对小颗粒的污染物去除效率不佳，使用有一定的局限性。超滤膜技术利用膜两侧的压力差作为驱动力，通过膜表面的机械筛分，截留水中胶体大小的颗粒，达到高效除污的效果，但是其容易受到大颗粒污染物的破坏使其失去净水能力。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种快速高效的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统及方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，包括：

搅拌池，所述搅拌池设有与污水输送管道连通的进水口，搅拌池的顶部设有磁种絮凝剂投放器，搅拌池内设若干搅拌器；

分离池，所述分离池内设有用于分离絮凝物和水的分离装置，分离装置设絮凝物出口、进水口及出水口，分离装置的进水口与搅拌池底部的出水口连通，分离装置的出水口与超滤膜处理池连通；

超滤膜处理池，所述超滤膜处理池内设若干组配置有加压泵的超滤膜滤芯，超滤膜处理池的底部设有与输水管道连通的出水口；

综合水质检测仪，所述综合水质检测仪分别安装于分离装置的出水口处和超滤膜出水口处；

智能控制器，所述智能控制器分别与综合水质检测仪、搅拌器、磁粉絮凝剂投放器、分离装置及超滤膜滤芯相连；

综合水质检测仪用于检测各处的水质信息，并将水质信息信号发送至智能控制器，智能控制器根据各处的水质信息来控制各装置的开闭。

按上述方案，所述分离装置包括永磁体滚筒、两端安装于分离池上的滚轴，以及与滚轴相连以带动永磁体滚筒转动的驱动机构；所述分离装置还设有与永磁体滚筒外周面相适配的弧形轨道，弧形轨道与永磁体滚筒外周面之间形成磁分离水流通道，磁分离水流通道通过引流道与搅拌池底部的出水口连通；弧形轨道上端处的为絮凝物出口，絮凝物出口处设磁粉回收装置；弧形轨道下端处为磁分离水流通道的出水口。

按上述方案，自引流道进入磁分离水流通道的污水其水流方向与永磁体滚筒的外周面相切，且与永磁体滚筒的转动方向相反。

按上述方案，所述磁粉回收装置包括倾斜布置的刮板、磁粉回收盒，以及用于连接刮板和磁粉回收盒的输送机构，所述刮板板面与永磁体滚筒外周面相切，且刮板上端与永磁体滚筒的外周面接触；所述刮板的上端与输送机构的上料端相连，输送机构的下料端位于磁粉回收盒的上方。

按上述方案，所述污水处理系统还包括缓冲池，缓冲池的上部设有与污水供应管道连通的进水口，缓冲池的进水口处设有过滤网；所述缓冲池的内底部安装有抽水泵，抽水泵的出口通过污水输送管道与搅拌池连通，抽水泵入口处设综合水质检测仪。

按上述方案，所述过滤网为篓状长方体结构，以硬质塑料为材料，采用卡扣可拆卸设计设于缓冲池的进水口处。

按上述方案，所述综合水质检测仪包括COD传感器、浊度传感器、余氯检测传感器、色度传感器、PH传感器及细菌检测仪，分别置于缓冲池的出水口处、分离装置的出水口处和超滤膜处理池的出水口处。

按上述方案，所述超滤膜滤芯由若干滤丝束捆绑于一体，滤丝由若干直径为0.01微米的圆孔组成，通过加压泵给予的压力，清水透过超滤膜滤丝进入各级用水系统，颗粒污渍将被超滤膜阻拦。

本发明还采用了一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的大型邮轮污水处理方法，该方法为：邮轮污水初步过滤较大的固体污染物后，添加磁种和絮凝剂后并搅拌，搅拌后污水中的杂质与絮凝剂发生絮凝反应形成絮状物；含絮状物的污水在分离装置内分离，分离后的污水不含絮凝物，并进入超滤膜滤芯再次过滤污水中的小颗粒污染物，再次过滤后的水体被送往各级用水系统。

本发明的有益效果为：

1、本发明将磁分离技术与超滤膜技术结合起来，采用磁分离技术将邮轮生活污水中的大颗粒污染物以及水中溶解物进行初步的吸附处理，再利用超滤膜技术，对生活污水中的小颗粒污染物进行过滤处理，这种分级处理方式具有良好的适应性，提高了污水处理效果，处理后的水可再次回用，减少了船舶的载水量；

2、本发明中的磁分离技术可防止超滤膜装置被生活污水中的大颗粒污染物破坏，超滤膜技术可拦截磁分离技术没有被吸附的颗粒污染物，从而实现两种技术的优势互补；

3、本发明采用全程智能化的监测与控制，提高了处理效率，减少了人力的工作量；在缓冲池出水口处、永磁体滚筒出水口处和超滤膜出水口均装有综合水质检测仪，对各级处理后的污水进行水质检测，根据检测结果对磁粉、絮凝剂添加量进行调控，在保证处理效果的同时降低原料的浪费。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例中永磁体滚筒及磁粉回收装置的结构示意图。

其中：1、过滤网；2、缓冲池；3、抽水泵；4、磁种絮凝剂投放器；5、搅拌器；6、搅拌池；7、弧形轨道；8、永磁体滚筒；9、磁粉回收装置；10、磁粉回收盒；11、超滤膜处理池；12、超滤膜滤芯；13、磁分离水流通道的出水口；14、引流道。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，包括：搅拌池6、分离池、超滤膜处理池11、综合水质检测仪和智能控制器，所述搅拌池6设有与污水输送管道连通的进水口，搅拌池6的顶部设有磁种絮凝剂投放器4，搅拌池6内设若干搅拌器5；所述分离池内设有用于分离絮凝物和水的分离装置，分离装置设絮凝物出口、进水口及出水口，分离装置的进水口与搅拌池6底部的出水口连通，分离装置的出水口与超滤膜处理池11连通；所述超滤膜处理池11内设若干组配置有加压泵的超滤膜滤芯12，超滤膜处理池11的底部设有与输水管道连通的出水口；所述综合水质检测仪分别安装于分离装置的出水口处和超滤膜处理池11的出水口处；所述智能控制器分别与综合水质检测仪、搅拌器5、磁种絮凝剂投放器4、分离装置及超滤膜滤芯12相连；综合水质检测仪用于检测各处的水质信息，并将水质信息信号发送至智能控制器，智能控制器根据各处的水质信息来控制各装置的开闭。本实施例中，所述综合水质检测仪、搅拌器5、磁种絮凝剂投放器4、分离装置及超滤膜滤芯12均分别由电力供给装置供电，由智能控制器控制启停，这里不再赘述。

优选地，如图2所示，所述分离装置包括永磁体滚筒8、两端安装于分离池上的滚轴，以及与滚轴相连以带动永磁体滚筒8转动的驱动机构；所述分离装置还设有与永磁体滚筒8外周面相适配的弧形轨道7(弧形轨道7与永磁体滚筒8同轴布置)，弧形轨道7与永磁体滚筒8外周面之间形成磁分离水流通道，磁分离水流通道通过引流道14与搅拌池6底部的出水口连通；弧形轨道7上端处的为絮凝物出口，絮凝物出口处设磁粉回收装置9；弧形轨道7下端处为磁分离水流通道的出水口13(也即分离装置的出水口)。本实施例中，自引流道14进入磁分离水流通道的污水其水流方向与永磁体滚筒8的外周面相切，且与永磁体滚筒8的转动方向相反。

优选地，所述磁粉回收装置9包括倾斜布置的刮板、磁粉回收盒10，以及用于连接刮板和磁粉回收盒10的输送机构，所述刮板板面与永磁体滚筒8外周面相切，且刮板上端与永磁体滚筒8的外周面接触；所述刮板的上端与输送机构的上料端相连，输送机构的下料端位于磁粉回收盒10的上方。本发明中，所述磁粉回收盒10设于分离池的一侧；所述输送机构为皮带输送机构。污水自引流道14进入磁分离水流通道；永磁体滚筒8的转动方向与水流方向相反，将污水中的絮凝物吸附于永磁体滚筒8上，永磁体滚筒8携带被吸附的絮凝物转动，转动至弧形轨道7端部的刮板处时，絮凝物被与永磁体滚筒8相切的刮板刮下，并经输送机构运输至磁粉回收盒10中。本实施例中，所述输送机构为皮带传动机构。

优选地，所述污水处理系统还包括缓冲池2，缓冲池2的上部设有与污水供应管道连通的进水口，缓冲池2的进水口处设有过滤网1；所述缓冲池2的内底部安装有抽水泵3，抽水泵3的出口通过污水输送管道与搅拌池6连通，抽水泵3入口处设综合水质检测仪。本发明中，缓冲池2、过滤网1属于预处理工艺设备，用于处理污水中大块可见的污染物；所述过滤网1为篓状长方体结构，以硬质塑料为材料，采用卡扣可拆卸设计设于缓冲池2的进水口处。所述过滤网1网眼为直径2mm的圆孔，以六边最密堆积的方式排列。

本发明中，所述综合水质检测仪包括COD传感器、浊度传感器、余氯检测传感器、色度传感器、PH传感器及细菌检测仪，其分别置于缓冲池2的出水口处(也即抽水泵3的入口处)、永磁体滚筒8的出水口处和超滤膜处理池11的出水口处，以上各处的水质进行检测并由智能控制器根据检测的信息进行相应的操作。所述智能控制器由多个控制各装置的分控制器，及控制决策微型计算机组成。所述电力供给装置由蓄电池及供给各水泵的电力配送单元组成，蓄电池外设。

本发明中，搅拌池6、分离池及超滤膜处理池11用于处理污水中的小颗粒污染物以及溶解于污水中的杂质。搅拌池6中，搅拌器5为刚制结构，其底部周向均匀间隔设三个具有一定厚度的斜叶浆式叶片，叶片的叶面与其运动方向呈45°夹角；搅拌器5上的三个叶片将更加高效的污水进行搅拌，同时也不会因为污水中硬质污染物的存在而对叶片造成大范围的损伤磁种絮凝剂投放器4包括由铝制金属制作的外壳，外壳内部装有磁种和絮凝剂，外壳的底部设有阀门，阀门由智能控制器控制，具体通过控制阀门的开关时间长短来控制加入磁种和絮凝剂的投加量。

分离池中，永磁体滚筒8采用稀土永磁材料制作的合金滚筒，永磁体滚筒8的滚轴连接的驱动机构使永磁体滚筒8匀速转动。所述弧形轨道7采用表面光滑、对磁体无吸引力的铝制材料制成，弧形轨道7在磁分离有效范围内的部分与永磁体滚筒8同圆轴且半径适度大于永磁体滚筒8的半径，弧形轨道7与永磁体滚筒8之间的间隔(也即磁分离水流通道的厚度)应在保证磁有效范围的前提下，增大絮凝物与永磁体滚筒8的接触面积，从而增加装置的去污效率。所述磁粉回收装置9中的输送机构由蓄电池供电。

在超滤膜处理池11中，所述超滤膜滤芯12由若干滤丝束捆绑于一体，滤丝由若干直径为0.01微米的圆孔组成，通过加压泵给予的压力，清水透过超滤膜滤丝进入各级用水系统，颗粒污渍将被超滤膜阻拦。

本发明中，所述综合水质检测仪包括COD传感器、浊度传感器、余氯检测传感器、色度传感器、PH传感器及细菌检测仪，其分别置于缓冲池2的出水口处(也即抽水泵3的入口处)、永磁体滚筒8的出水口处和超滤膜处理池11的出水口处，以上各处的水质进行检测并由控制台根据检测的信息进行相应的操作。所述智能控制器由多个控制各装置的分控制器，及控制决策微型计算机组成。所述电力供给装置由蓄电池及供给各水泵的电力配送单元组成，蓄电池外设。

一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的大型邮轮污水处理方法，该方法为：邮轮污水初步过滤较大的固体污染物后，添加磁种和絮凝剂后并搅拌，搅拌后污水中的杂质与絮凝剂发生絮凝反应形成絮状物；含絮状物的污水在分离装置内分离，分离后的污水不含絮凝物，并进入超滤膜滤芯12再次过滤污水中的小颗粒污染物，再次过滤后的水体被送往各级用水系统。利用本发明所述系统进行污水处理的具体过程为：

步骤一、邮轮污水由污水供应管道汇总至装有过滤网1的缓冲池2内，过滤污水中粒径超过2mm的固体污染物；

步骤二、缓冲池2内水量达到一定值后，由抽水泵3将污水送至搅拌池6内，与此同时分布于缓冲池2出水口处、分离装置出水口处和超滤膜处理池11出水口处的综合水质检测仪开始工作，获取各处水质信息，并将信息传送至智能控制器，对磁种絮凝剂的投加量进行调控；待搅拌池6内的污水量达到上限时(由液位传感器监测)，磁种絮凝剂投加装置启动并向污水中加入磁粉与絮凝剂，同时搅拌器5启动对污水进行搅拌；

步骤三、搅拌数分钟后，搅拌池6底部的活塞自动打开，同时永磁体滚筒88开始转动，污水流向分离装置；

步骤四、污水沿着磁分离水流通道流动，转动方向与水流方向相反的永磁体滚筒8将污水中的含磁污染物吸附于永磁体滚筒8上；待含磁污染物随永磁体滚筒8运动到絮凝物出口处，被与永磁体滚筒8相切的刮板刮下，并由传送带将污染物运输至磁粉回收盒10中；

步骤五、污水自分离装置的出水口流入超滤膜处理池11，超滤膜处理池11中存在数个超滤膜滤芯12，与超滤膜滤芯12连接的加压泵对超滤膜加压使污水通过超滤膜向外流动，小颗粒污染物被超滤膜截留，通过超滤膜处理后的水体，被送往各级用水系统。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，包括：

搅拌池，所述搅拌池设有与污水输送管道连通的进水口，搅拌池的顶部设有磁种絮凝剂投放器，搅拌池内设若干搅拌器；

分离池，所述分离池内设有用于分离絮凝物和水的分离装置，分离装置设絮凝物出口、进水口及出水口，分离装置的进水口与搅拌池底部的出水口连通，分离装置的出水口与超滤膜处理池连通；

超滤膜处理池，所述超滤膜处理池内设若干组配置有加压泵的超滤膜滤芯，超滤膜处理池的底部设有与输水管道连通的出水口；

综合水质检测仪，所述综合水质检测仪分别安装于分离装置的出水口处和超滤膜出水口处；智能控制器，所述智能控制器分别与综合水质检测仪、搅拌器、磁粉絮凝剂投放器、分离装置及超滤膜滤芯相连；

综合水质检测仪用于检测各处的水质信息，并将水质信息信号发送至智能控制器，智能控制器根据各处的水质信息来控制各装置的开闭。

2.如权利要求1所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述分离装置包括永磁体滚筒、两端安装于分离池上的滚轴，以及与滚轴相连以带动永磁体滚筒转动的驱动机构；所述分离装置还设有与永磁体滚筒外周面相适配的弧形轨道，弧形轨道与永磁体滚筒外周面之间形成磁分离水流通道，磁分离水流通道通过引流道与搅拌池底部的出水口连通；弧形轨道上端处的为絮凝物出口，絮凝物出口处设磁粉回收装置；弧形轨道下端处为磁分离水流通道的出水口。

3.如权利要求2所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，自引流道进入磁分离水流通道的污水其水流方向与永磁体滚筒的外周面相切，且与永磁体滚筒的转动方向相反。

4.如权利要求2所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述磁粉回收装置包括倾斜布置的刮板、磁粉回收盒，以及用于连接刮板和磁粉回收盒的输送机构，所述刮板板面与永磁体滚筒外周面相切，且刮板上端与永磁体滚筒的外周面接触；所述刮板的上端与输送机构的上料端相连，输送机构的下料端位于磁粉回收盒的上方。

5.如权利要求1所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述污水处理系统还包括缓冲池，缓冲池的上部设有与污水供应管道连通的进水口，缓冲池的进水口处设有过滤网；所述缓冲池的内底部安装有抽水泵，抽水泵的出口通过污水输送管道与搅拌池连通，抽水泵入口处设综合水质检测仪。

6.如权利要求5所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述过滤网为篓状长方体结构，以硬质塑料为材料，采用卡扣可拆卸设计设于缓冲池的进水口处。

7.如权利要求1所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述综合水质检测仪包括COD传感器、浊度传感器、余氯检测传感器、色度传感器、PH传感器及细菌检测仪，分别置于缓冲池的出水口处、分离装置的出水口处和超滤膜处理池的出水口处。

8.如权利要求1所述的基于磁分离与超滤膜耦合技术的邮轮污水处理系统，其特征在于，所述超滤膜滤芯由若干滤丝束捆绑于一体，滤丝由若干直径为0.01微米的圆孔组成，通过加压泵给予的压力，清水透过超滤膜滤丝进入各级用水系统，颗粒污渍将被超滤膜阻拦。

9.一种基于磁分离与超滤膜耦合技术的大型邮轮污水处理方法，其特征在于，该方法为：邮轮污水初步过滤较大的固体污染物后，添加磁种和絮凝剂后并搅拌，搅拌后污水中的杂质与絮凝剂发生絮凝反应形成絮状物；含絮状物的污水在分离装置内分离，分离后的污水不含絮凝物，并进入超滤膜滤芯再次过滤污水中的小颗粒污染物，再次过滤后的水体被送往各级用水系统。

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