CN112499877A - 一种用于水处理的磁化装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水处理的磁化装置，包括壳体，壳体包括入水端壳体和出水端壳体，其上均设置入水口和出水口，它们之间设置多个导管，每个导管的两端对应与入水端壳体的出水口和出水端壳体的入水口相导通，且相邻的导管外壁之间、导管外壁与壳体之间均密封连接，每个导管的外壁上均设有永磁体或电磁体，并公开了利用该装置进行水处理的方法，首先进行多介质过滤器的过滤；然后进行超滤处理；接着进行反渗透处理；将反渗透处理后的纯水回收利用，浓缩水进行电化学处理；最后将电化学处理后的水流经磁化装置后通入蒸发结晶器中进行蒸发结晶处理。该发明的装置结构简单，对水进行磁化抑垢，降低能耗，更利于了对水的蒸发结晶零排放。

Description

一种用于水处理的磁化装置及其应用

技术领域

本发明涉及水处理，尤其是一种用于水处理的磁化装置及其应用。

背景技术

工业废水是如今工业发展中面临的一个极大问题，水处理则是利用各种技术措施将各种形态的污染物从废水中分离出来，或将其分解、转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化的过程。根据所采用的技术措施的作用原理和去除对象，废水处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。磁化处理则是利用水横穿一定强度的磁场后会变成磁化水，水被磁化后会产生物理化学性质的变化。现有的磁化处理由于磁体设置，以及水流通管道的设置，都是在大的管道外设置磁体，对水的磁化不够均匀，而且由于磁化处理步骤在整个水处理流程中设置的不合理，会导致本应在前期结晶除去的一些盐类分子没有结晶，导致最后蒸发结晶形成的盐里杂质过多，无法做到水处理的零排放，同时还会导致蒸发过程中的能耗过高。

发明内容

针对现有的不足，本发明提供一种用于水处理的磁化装置及其应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水处理的磁化装置，包括壳体，所述壳体包括入水端壳体和出水端壳体，所述入水端壳体和出水端壳体上均设置有入水口和出水口，所述入水端壳体和出水端壳体之间设置有多个导管，每个所述导管的两端对应与入水端壳体的出水口和出水端壳体的入水口相导通，且相邻的导管外壁之间、导管外壁与壳体之间均密封连接，每个所述导管的外壁上均设有永磁体或电磁体，所述永磁体或电磁体所产生的磁力线与导管的轴线相垂直，每个所述永磁体或电磁体产生的磁场强度不小于1000GS。

作为优选，所述入水端壳体和出水端壳体一体成型的，所述导管设置在壳体内。

作为优选，多个所述导管是以蜂窝状的结构来排列设置的。

一种水处理的方法，包括利用如前任一项所述的磁化装置来对水进行处理，其步骤如下：

S1，将待处理的水通入多介质过滤器中进行过滤；

S2，将经过多介质过滤器过滤后的水通入超滤装置进行超滤处理；

S3，将经过超滤处理的水通入反渗透装置进行反渗透处理形成能透过反渗透膜的可利用的纯水和无法透过反渗透膜的浓缩水；

S4，将反渗透处理后的纯水回收利用，将浓缩水通入电化学氧化处理单元进行电化学处理；

S5，将电化学处理后的水流经磁化装置后通入蒸发结晶器中进行蒸发结晶处理，且所述电化学处理后的水流经磁化装置的流速为1.5-3m/s。

作为优选，在将浓缩水通入电化学氧化处理单元之前还包括有如下步骤：

4a，对浓缩水进行去硬度处理；

4b，将进行硬度处理后的水通入纳滤装置进行纳滤处理；

4c，将纳滤处理后的水通入蝶式反渗透装置进行再次的反渗透处理；

4d，将再次反渗透处理后的纯水回收利用，将再次反渗透处理后的浓缩水通入电化学氧化处理单元。

作为优选，所述电化学氧化处理单元包括与反渗透装置和磁化装置连接导通的用以安装电极的电极壳体，所述电极壳体内设置有相间隔交错排列的阴极板和阳极板，所述电极壳体上设置有与电源电性连接的控制线路板，所述控制线路板与阴极板和阳极板电性连接。

作为优选，在多介质过滤器对废水过滤后将水的pH值调节至6.5-8，之后再将水通入超滤装置。

作为优选，还包括步骤S6，将蒸发结晶器蒸发出来的蒸气导入冷凝装置中进行冷却产生冷凝水，所述冷凝装置上连接有收集冷凝水的收集容器。

作为优选，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器之间通过水管依次连接导通，并均设置有控制水管导通或关闭的控制阀，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器以及对应的控制阀均与一控制主机电性连接。

作为优选，所述控制主机通过无线或有线通信连接有远程控制终端。

本发明的有益效果在于：该发明的磁化装置将传统的大的管道改变为多个小口径的管道的组合，而且每个管道外都设置有磁体，就确保了水流经管道时，在同样磁场强度下能使距离磁体远近不同位置的水都能得到磁化，磁化更均匀，就解决了大口径管道中离磁体越远的位置磁场强度越弱，导致水磁化不均匀或者需要增强磁场强度的问题。在应用该装置时将其设置在蒸发结晶之前，电化学氧化处理单元设置在磁化之前，在进入磁化装置之前水中绝大多数的微溶盐类分子都已被除掉，剩下的进入磁化装置的盐类分子就被磁化，盐类分子相互间的亲和性消失，避免了大晶体的结晶，同时磁化使得单个水分子数量增多，这些水分子就占据了溶液各个空隙，水被磁化后形成的小分子水更容易被蒸发成水蒸汽，降低了蒸发结晶时的能耗，经过蒸发结晶形成的晶体纯度更高，能达到商用需求，实现变废为宝，做到水处理的零排放。

附图说明

图1是本发明实施例磁化装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的流程框图；

图中零部件名称及序号：1-壳体10-入水端壳体11-出水端壳体12-入水口13-出水口2-导管3-永磁体或电磁体

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。此外，本发明中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附加图示的方向，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指本发明必须具有的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例，如图1中所示，一种用于水处理的磁化装置，包括壳体1，所述壳体1包括入水端壳体10和出水端壳体11，此时入水端壳体10和出水端壳体11可以是分开的两个部件，也可以是组合在一起的同一个部件的两端，无论是分开的两个部件还是同一部件的两端，其内部都是中空的作为水流经通道的一部分，所述入水端壳体10和出水端壳体11上均设置有入水口12和出水口13，即入水端壳体10上设置有入水口12和出水口13，出水端壳体11上也设置有入水口12和出水口13，所述入水端壳体10和出水端壳体11之间设置有多个导管2，每个所述导管2的两端对应与入水端壳体10的出水口13和出水端壳体11的入水口12相导通，且相邻的导管2外壁之间、导管2外壁与壳体1之间均密封连接，这样通过导管2就将入水端壳体10和出水端壳体11连接导通，设置了多少个导管2，在入水端壳体10上就有相应数量的出水口13，出水端壳体11上就有相应数量的入水口12，一个导管2对应连接导通入水端壳体10的一个出水口13和出水端壳体11的一个入水口12，就形成了一个水流经的水流通道，多个导管2就构成了多个水流通道，就将传统的大的管道改变为多个小口径的管道的组合，就利于了在管道外设置进行磁化所需要的磁体。在入水端壳体10和出水端壳体11成分开的两个部件时，它们就分别充当了导管2连接水源以及出水的连接部件，可以依据不同的需求来设置，比如增减导管等，在它们是同一部件的两端时，所述入水端壳体10和出水端壳体11一体成型的，所述导管2设置在壳体1内，此时就使得导管2与壳体1成为了一体，在壳体1内设置的导管2的数量就是固定的，不易更改，但却能方便的将其作为整体装置在废水处理的流程中进行相应的设置。这样就可以根据不同的使用需求来选择一体结构的还是分开结构的入水端壳体10和出水端壳体11，多个所述导管2是以蜂窝状的结构来排列设置的，这样的设置结构紧凑，使得水在各个导管2中的流速比较均匀，同时也利于在导管外的磁体设置，通过一定的设置规则使得磁体之间产生的磁场能够相互影响并得以增强，比如海尔贝壳阵列的排列，每个所述导管2的外壁上均设有永磁体或电磁体3，每个管道外都设置有磁体，就确保了水流经管道时，在同样磁场强度下能使距离磁体远近不同位置的水都能得到磁化，磁化更均匀，就解决了大口径管道中离磁体越远的位置磁场强度越弱，导致水磁化不均匀或者需要增强磁场强度的问题。对于导管2外壁的磁体的设置来说，所述永磁体或电磁体3所产生的磁力线与导管2的轴线相垂直，这样就确保了水流经导管2时是垂直切割磁力线的，就确保了水能被磁体产生的磁场磁化，此时可以将每个导管2外壁上所设置的磁体按照海尔贝壳陈列的方式排列，增强磁场的强度，每个所述永磁体或电磁体3产生的磁场强度不小于1000GS，就确保了水流经导管2时能被有效的磁化。

一种水处理的方法，如图2中所示，包括利用如前任一项所述的磁化装置来对水进行处理，其步骤如下：

S1，将待处理的水通入多介质过滤器中进行过滤，在这个步骤中就可以利用多介质过滤器滤除水中的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质，采用的滤料则是石英砂、无烟煤、活性炭等，经过多介质过滤器的过滤就使得水质能达到进行超滤以及反渗透装置对水的要求，使其出水SDI≤4，在实际应用中就可以根据废水的来源，通过调节水的流速、多次轮流进行反洗、空气擦洗、正洗多介质过滤器的步骤，来对多介质过滤器的过滤进行调整，使其出水达到要求，同时对其出水的pH值进行调节，在多介质过滤器对废水过滤后将水的pH值调节至6.5-8，之后再将水通入超滤装置，使水处于中性状态，这样就避免过强的酸性或碱性对后续处理中所使用的滤膜产生影响；

S2将经过多介质过滤器过滤后的水通入超滤装置进行超滤处理，该超滤装置则同常规的超滤装置一样，小于膜板孔径的小分子，在受到压力的作用下就被挤出膜板，大分子则被截留在膜板上，而随着超滤的进行，水中大分子的浓度越来越高，在溶液中就形成了浓度梯度，进而导致超滤速度减慢的问题(浓度极化问题)，不利于超滤的进行，而为了确保超滤顺畅有效的进行，所述超滤装置中的超滤膜是中空纤维超滤膜,其操作压力为0.11-0.3MPa，膜通量为1-500L/(m²·h)，中空纤维超滤膜上的中空纤维毛细管就极大的增大了渗透的表面积，有效提高超滤的速度，避免浓度极化问题的产生，而在这样操作压力就能避免压力过大造成膜壳、膜丝承压过大导致膜丝断裂影响设备正常运行问题的产生，同时根据不同的进水的水质来选择相应膜通量的超滤膜；

S3，将经过超滤处理的水通入反渗透装置进行反渗透处理形成能透过反渗透膜的可利用的纯水和无法透过反渗透膜的浓缩水，这样在通过超滤去除水中的胶体、颗粒和相对分子质量高的物质后，水中还是存在有一些盐和其它电解质，之后再通过反渗透处理就令盐和其它电解质不能随着水通过反渗透膜，进一步净化了水质，此时在反透膜外就形成了除去了各自杂质，得到高度净化的并能被利用的通过反渗透膜的纯水，而在反渗透膜内的由于纯水的透出就会形成具有高浓度盐分的浓缩水，这部分就不能被直接利用，还需要对其进一步的处理；所述反渗透装置中的反渗透膜是有聚酰胺、聚酰亚胺、醋酸纤维素中的任意一种制成，其操作压力为1-2.5MPa，它们都具有较高的化学物理稳定性和耐久性，能够承受强烈的化学清洗，而其高密度的亲水性基团的特点，使其具有高产水量和高脱盐率的性能，而通过这样的高压就能尽可能的除去了水中的金属离子；

S4，将反渗透处理后的纯水回收利用，将浓缩水通入电化学氧化处理单元进行电化学处理，这样在前期滤膜处理时产生的反洗水和洗膜废液就会和浓缩水一同进入电化学氧化处理单元，不会有废水排出，做到零废水的排放，此时在电化学氧化处理单元中的水中会形成低压电场，低压电场的阳极区就会产生大量的羟基自由基强氧化性物质，就能对水体脱色并能进一步降低了水中的COD，阴极区就会使得存在于水中的钙离子等影响水质硬度的杂质吸附在阴极，同时形成的低压电场就使得水的离子能反复迁移，在迁移的过程中使得水的粘度降低，更利于净化的水进入蒸发结晶器，此时所述电化学氧化处理单元的操作电压不大于36V，操作电流25-100A，就构成大电流低电压的环境，更安全高效的对水进行电化学氧化处理，提高生产效率；

S5，将电化学处理后的水流经磁化装置后通入蒸发结晶器中进行蒸发结晶处理，且所述电化学处理后的水流经磁化装置的流速为1.5-3m/s，在进入磁化装置之前水中绝大多数的微溶盐类分子都已被除掉，剩下的进入磁化装置的盐类分子就被磁化，比如钙盐、钠盐等，在磁化装置中，其磁场强度和水的流速都确保了水的磁化，水中盐类分子相互间的亲和性消失，避免了大晶体的结晶，同时磁化使得单个水分子数量增多，这些水分子就占据了溶液各个空隙，进一步抑制了晶体的形成，更利于水进入蒸发结晶器，经过蒸发结晶形成的晶体纯度更高，能达到商用需求，实现变废为宝，做到废水处理的零排放，这样进入蒸发结晶器水中的杂盐就很少，蒸发结晶前由于经过了电化学氧化的脱色的提纯，蒸发结晶后形成的盐的白度以及纯度得到提高，可达到商用需求，实现变废为宝；水被磁化后形成的小分子水更容易被蒸发成水蒸汽，降低了蒸发结晶时的能耗，处理后的水能回收利用，结晶形成的盐也能做到商用，真正做到了废水处理的零排放。

进一步的改进，如图2中所示，在将浓缩水通入电化学氧化处理单元之前还包括有如下步骤：

4a，对浓缩水进行去硬度处理，就可以采用常规的去硬度的方法对其进行处理，比如利用双碱法，将水中过多的杂质金属离子除去，利于后续的电化学处理；

4b，将进行硬度处理后的水通入纳滤装置进行纳滤处理，通过纳滤就进一步的将浓缩水中的有机物和色度去除，进一步降低水的硬度，同时还能部分去除溶解性盐，提高蒸发结晶后所形成的盐的纯度；

4c，将纳滤处理后的水通入蝶式反渗透装置进行再次的反渗透处理，再次进行反渗透处理就能将去硬度时引入的杂质以及前期超滤和首次反渗透处理产生的反洗水和洗膜废液进行净化处理，提高水的质量；而碟管式的反渗透不会堵塞，膜组的结垢少，膜污染轻，使用寿命更长，安装、维修简单，操作方便；

4d，将再次反渗透处理后的纯水回收利用，将再次反渗透处理后的浓缩水通入电化学氧化处理单元，这样经过多个步骤的处理，进入电化学氧化处理单元的水中含有的杂质就更少，更利于对其进行电化学氧化处理，也能节省能源，降低成本。

进一步的改进，对于电化学氧化处理单元来说，所述电化学氧化处理单元包括与反渗透装置和磁化装置连接导通的电极壳体，即电极壳体的进水口与反渗透装置连接导通，经过反渗透装置处理后的水由进水口就能流入壳体中，同时电极壳体的出水口就与磁化装置的入水口连接导通，经过电化学处理后的水就经过出水口流入磁化装置中，所述电极壳体内设置有相间隔交错排列的阴极板和阳极板，在电极壳体内部设置相应的作为电极的阴阳极板，此时为了提高处理的效率，阴阳极板是交错排列的，即相邻的两个阴极板之间就会有一个阳极板，同理相邻的两个阳极板之间就会有一个阴极板，所述电极壳体上设置有与电源电性连接的控制线路板，所述控制线路板与阴极板和阳极板电性连接，设置在电极壳体内的阴阳极板就同控制线路板电性连接，电源提供的电力经过控制线路板就传递至各电极，控制线路板则通过设置在其上的单片机对各电极进行操控。

进一步的改进，如图2中所示，还包括步骤S6，将蒸发结晶器蒸发出来的蒸气导入冷凝装置中进行冷却产生冷凝水，所述冷凝装置上连接有收集冷凝水的收集容器，将冷凝水回收利用，节省了资源。

进一步的改进，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器之间通过水管依次连接导通，并均设置有控制水管导通或关闭的控制阀，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器以及对应的控制阀均与一控制主机电性连接，即多介质过滤器的出水口通过水管与超滤装置的进水口连接导通，超滤装置的出水口通过水管与反渗透装置的进水口连接导通，反渗透装置的纯水的出水口就相应的连接到收集设备中，其浓缩水的出水口就通过水管与电化学氧化处理单元的入水口相连接导通，电化学氧化处理单元的出水口就通过水管与磁化装置的入水口连接导通，磁化装置的出水口通过水管与蒸发结晶器的入水口连接导通，这样经过各步骤处理后的水就能顺利的流入下一步骤的装置中。而为了对各处理步骤进行有效的操控，在多介质过滤器和超滤装置之间、超滤装置和反渗透装置之间、反渗透装置和电化学氧化处理单元之间、电化学氧化处理单元与磁化装置、磁化装置与蒸发结晶器之间就都设置了控制阀，通过对控制阀的控制来操控它们彼此之间的导通或关闭，更利于处理流程的顺利进行，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器以及对应的控制阀均与一控制主机电性连接，这样就可以更便利的对处理流程进行操控，在控制主机上就可以控制各控制阀的开关、控制各装置的相应调节，操作方便，效率更高，在发现问题时也能及时的予以修正，并能通过控制主机了解到各步骤的处理情况。所述控制主机通过无线或有线通信连接有远程控制终端，比如5G的无线连接、近距离的WiFi或蓝牙连接的等，远程控制终端可以是办公室中的电脑，或者是我们日常使用的智能设备，比如手机、平板等，在控制主机和远程控制终端之间还可以利用云端来进行信息的存储和交换，通过相应的软件程序就可以远程操作，对水的处理流程进行有效监控，更适应于现代工业智能制造的要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于水处理的磁化装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括入水端壳体和出水端壳体，所述入水端壳体和出水端壳体上均设置有入水口和出水口，所述入水端壳体和出水端壳体之间设置有多个导管，每个所述导管的两端对应与入水端壳体的出水口和出水端壳体的入水口相导通，且相邻的导管外壁之间、导管外壁与壳体之间均密封连接，每个所述导管的外壁上均设有永磁体或电磁体，所述永磁体或电磁体所产生的磁力线与导管的轴线相垂直，每个所述永磁体或电磁体产生的磁场强度不小于1000GS。

2.根据权利要求1所述用于水处理的磁化装置，其特征在于：所述入水端壳体和出水端壳体一体成型的，所述导管设置在壳体内。

3.根据权利要求1所述用于水处理的磁化装置，其特征在于：多个所述导管是以蜂窝状的结构来排列设置的。

4.一种水处理的方法，其特征在于：包括利用权利要求1-3中任一项所述的磁化装置来对水进行处理，其步骤如下：

S1，将待处理的水通入多介质过滤器中进行过滤；

S2，将经过多介质过滤器过滤后的水通入超滤装置进行超滤处理；

S3，将经过超滤处理的水通入反渗透装置进行反渗透处理形成能透过反渗透膜的可利用的纯水和无法透过反渗透膜的浓缩水；

S4，将反渗透处理后的纯水回收利用，将浓缩水通入电化学氧化处理单元进行电化学处理；

S5，将电化学处理后的水流经磁化装置后通入蒸发结晶器中进行蒸发结晶处理，且所述电化学处理后的水流经磁化装置的流速为1.5-3m/s。

5.根据权利要求4所述水处理的方法，其特征在于:在将浓缩水通入电化学氧化处理单元之前还包括有如下步骤：

4a，对浓缩水进行去硬度处理；

4b，将进行硬度处理后的水通入纳滤装置进行纳滤处理；

4c，将纳滤处理后的水通入蝶式反渗透装置进行再次的反渗透处理；

4d，将再次反渗透处理后的纯水回收利用，将再次反渗透处理后的浓缩水通入电化学氧化处理单元。

6.根据权利要求4所述水处理的方法，其特征在于:所述电化学氧化处理单元包括与反渗透装置和磁化装置连接导通的用以安装电极的电极壳体，所述电极壳体内设置有相间隔交错排列的阴极板和阳极板，所述电极壳体上设置有与电源电性连接的控制线路板，所述控制线路板与阴极板和阳极板电性连接。

7.根据权利要求4所述水处理的方法，其特征在于:在多介质过滤器对废水过滤后将水的pH值调节至6.5-8，之后再将水通入超滤装置。

8.根据权利要求4所述水处理的方法，其特征在于:还包括步骤S6，将蒸发结晶器蒸发出来的蒸气导入冷凝装置中进行冷却产生冷凝水，所述冷凝装置上连接有收集冷凝水的收集容器。

9.根据权利要求4所述水处理的方法，其特征在于:所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器之间通过水管依次连接导通，并均设置有控制水管导通或关闭的控制阀，所述多介质过滤器、超滤装置、反渗透装置、电化学氧化处理单元、磁化装置、蒸发结晶器以及对应的控制阀均与一控制主机电性连接。

10.根据权利要求9所述水处理的方法，其特征在于:所述控制主机通过无线或有线通信连接有远程控制终端。

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