CN113582428A - 一种磁混凝污水处理系统 - Google Patents

Abstract

一种磁混凝污水处理系统，包括依次设置且彼此连通的聚合池、混凝池、磁混凝池、絮凝池、澄清池，以及微纳米气泡发生装置、控制装置，在混凝池内、磁混凝池内以及絮凝池内分别设有第一、第二和第三液位传感器，控制装置与加药装置、搅拌装置、纳米气泡泵、气液溶解罐、气体压缩机、液位传感器电连接；利用微纳米气泡发生装置对来水进行处理，使来水中融入微纳米气泡，利用微纳米气泡之间的吸引作用来促进凝聚，减少了混凝剂的使用量，降低了混凝剂的制约因素；澄清池内的污泥一部分回流至磁分离器，经过磁分离器得到的磁粉再投入至第二加药装置内，通过磁粉的回收利用减少了磁粉用量；另一部分回流至磁混凝池，增加了凝聚，进一步减少了磁粉用量。

Description

一种磁混凝污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种磁混凝污水处理系统。

背景技术

随着我国城市化水平的不断提高，且我国人口数量相对于其他国家较多，近年来水污染问题越来越严重，由于大水量的处理只能采用混凝沉淀的方法，所以有一定的局限性。

采用混凝沉淀对污染水源进行净化处理，其处理效率很大程度上取决于混凝剂本来的优劣。目前有利用外加磁性粒子使得水中物质获得磁性进而进行降解，但是此方法经济效益低且有一定的局限性。

磁混凝技术是在传统混凝沉淀的基础上，通过投加磁性物质形成沉淀，进行降解。原水污染物一般带负电荷，通过投加带正电的混凝剂使其脱稳，之后再利用磁粉进行聚集沉淀。但是原水污染物能有多少失去稳定性成为可分离物质，混凝剂的数量和质量成为很大的制约因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种磁混凝污水处理系统，利用纳米气泡间的吸引作用促进凝聚，减少混凝剂的使用量，降低混凝剂的制约因素；利用磁分离器中的搅拌机对絮体进行快速分离，通过磁分离器后的污泥进行部分回流，回流至磁混凝池，增加絮体含量，减少混凝剂的投加，进一步降低混凝剂的制约因素。

本发明提供了一种磁混凝污水处理系统，包括依次设置且彼此连通的聚合池、混凝池、磁混凝池、絮凝池以及澄清池；在所述混凝池设有第一加药装置和第一搅拌装置；在所述磁混凝池设有第二加药装置和第二搅拌装置；在所述絮凝池设有第三加药装置和第三搅拌装置；在所述聚合池设有来水管，在所述澄清池设有出水管；

所述磁混凝污水处理系统还包括微纳米气泡发生装置和控制装置；所述微纳米气泡发生装置包括纳米气泡泵、气液溶解罐以及释气机构；所述纳米气泡泵的进水口通过管路与所述聚合池连通，纳米气泡泵的进气口与气体压缩机的出气口连接，纳米气泡泵的出水口与气液溶解罐连接；所述气液溶解罐与所述释气机构连接；所述释气机构通过管路与所述聚合池连通；

在所述混凝池内设有第一液位传感器，在所述磁混凝池内设有第二液位传感器，在所述絮凝池内设有第三液位传感器；

所述控制装置分别与所述第一加药装置、第一搅拌装置、第二加药装置、第二搅拌装置、第三加药装置、第三搅拌装置、纳米气泡泵、气液溶解罐、气体压缩机、第一液位传感器、第二液位传感器以及第三液位传感器电连接；

所述控制装置，用于在污水进入聚合池后，先控制气体压缩机和纳米气泡泵启动，再控制气液溶解罐启动；用于在第一液位传感器采集的液位值等于第一设定值时，控制第一加药装置和第一搅拌装置启动；用于在第二液位传感器采集的液位值等于第二设定值时，控制第二加药装置和第二搅拌装置启动；用于在第三液位传感器采集的液位值等于第三设定值时，控制第三加药装置和第三搅拌装置启动。

进一步地，所述释气机构为微孔释气器，所述微孔释气器包括空心壳体以及设于所述空心壳体内的多个微孔陶瓷膜片。

进一步地，多个所述微孔陶瓷膜片相互平行设置。

进一步地，所述磁混凝污水处理系统还包括磁分离器；所述磁分离器包括具有中空腔室的外壳、设于所述中空腔室内的磁筒、绕制于所述磁筒上的通电线圈、用于刮去所述磁筒上磁粉的刮板、以及设于所述中空腔室入口处的第四搅拌装置；

所述中空腔室的入口与所述澄清池连接；所述刮板的出口位于所述第二加药装置入口的上方；所述磁筒的转动轴与驱动机构连接，所述通电线圈与调节电路电连接，所述驱动机构、调节电路分别与控制器电连接。

进一步地，所述磁分离器还包括与所述磁筒相切设置的胶辊，所述胶辊由所述控制器控制。

进一步地，在所述中空腔室内还设于挡板，所述挡板位于污泥的行进路径上。

进一步地，所述调节电路包括依次电连接的变压电路、整流电路、滤波电路以及斩波降压电路；所述斩波降压电路中的开关管由所述控制器控制。

进一步地，所述第四搅拌装置为潜水推流式搅拌机。

进一步地，所述中空腔室的出口与污泥脱水机连接。

进一步地，所述澄清池还通过回流管与所述磁混凝池连接。

本发明的有益效果是：

本发明利用微纳米气泡发生装置对来水进行处理，使来水中融入微纳米气泡，利用微纳米气泡之间的吸引作用来促进凝聚，减少了混凝剂的使用量(可减少5％的混凝剂使用量)，降低了混凝剂的制约因素；

澄清池内的污泥一部分回流至磁分离器，经过磁分离器得到的磁粉再投入至第二加药装置内，通过磁粉的回收利用减少了磁粉用量；另一部分回流至磁混凝池，增加了凝聚，进一步减少了磁粉用量(可减少10％的磁粉使用量)；

第四搅拌装置加速了污泥分离为小絮体，有利于后续的磁粉分离回收；通过调节电路调节通电线圈的电流大小，从而调节磁场强度，提高了磁粉分离速率；挡板增加了污泥行进路径，提高了污泥停留时间，使磁粉分离更加彻底，提高了磁粉分离率；胶辊挤压被吸附的磁粉，减少了磁粉中的含水量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中磁混凝污水处理系统的结构图；

图2为本发明实施例中磁分离器内部结构图；

图3为本发明实施例中调节电路原理图；

其中，1-聚合池，11-微纳米气泡发生装置，111-进气口，112-释气机构的出水口，113-进水口，2-混凝池，21-第一加药装置，22-第一搅拌装置，3-磁混凝池，31-第二加药装置，32-第二搅拌装置，4-絮凝池，41-第三加药装置，42-第三搅拌装置，5-澄清池，51-出水管，52-回流管，6-磁分离器，61-外壳，62-中空腔室，63-第四搅拌装置，64-中空腔室的入口，65-中空腔室的出口，66-刮板，67-磁筒，68-胶辊，69-污泥的行进路径，691-挡板。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种磁混凝污水处理系统，包括从左到右依次设置且彼此连通的聚合池1、混凝池2、磁混凝池3、絮凝池4、澄清池5，以及设于聚合池1上方的微纳米气泡发生装置11；在混凝池2设有第一加药装置21和第一搅拌装置22；在磁混凝池3设有第二加药装置31和第二搅拌装置32；在絮凝池4设有第三加药装置41和第三搅拌装置42；在聚合池1设有来水管，在澄清池5设有出水管51。微纳米气泡发生装置11包括纳米气泡泵、气液溶解罐以及释气机构；纳米气泡泵的进水口113通过管路与聚合池1连通，纳米气泡泵的进气口111与气体压缩机的出气口连接，纳米气泡泵的出水口与气液溶解罐连接；气液溶解罐与释气机构连接；释气机构的出水口112通过管路与聚合池1连通。在混凝池2内设有第一液位传感器，在磁混凝池3内设有第二液位传感器，在絮凝池4内设有第三液位传感器；第一加药装置21、第一搅拌装置22、第二加药装置31、第二搅拌装置32、第三加药装置41、第三搅拌装置42、纳米气泡泵、气液溶解罐、气体压缩机、第一液位传感器、第二液位传感器以及第三液位传感器分别与控制装置电连接。

控制装置，用于在污水进入聚合池1后，先控制气体压缩机和纳米气泡泵启动，再控制气液溶解罐启动；用于在第一液位传感器采集的液位值等于第一设定值时，控制第一加药装置21和第一搅拌装置22启动；用于在第二液位传感器采集的液位值等于第二设定值时，控制第二加药装置31和第二搅拌装置32启动；用于在第三液位传感器采集的液位值等于第三设定值时，控制第三加药装置41和第三搅拌装置42启动。通过控制装置控制各装置的具体执行顺序，实现整个污水处理的自动化控制，避免了各装置提前或滞后工作，降低了整个污水处理系统的功耗，提高了污水处理效果。

本实施例中，第一设定值、第二设定值以及第三设定值根据实际需求设置，第一设定值、第二设定值和第三设定值可以相同，也可以不同。

根据需要控制气体压缩机的气体输出量，以调节微纳米气泡的尺寸，通过纳米气泡泵混合气体(例如空气)和来水，然后将气水混合物输入至气液溶解罐内，使气体溶解在水中，再通过释气机构释放溶解的气体，在释放过程中通过膨胀释放压力使水中气体突然聚合形成微纳米气泡，并流入水中。当微纳米气泡相互靠近时，一疏水表面上的气泡就会“跳跃”到另一疏水表面上，利用“桥联”作用缩小两疏水表面之间的距离，起到长程吸引的作用，促进了凝聚，从而减少混凝剂的使用量(与处理同水质相比，设置微纳米气泡发生装置11可减少5％左右的混凝剂投入量)，降低了混凝剂的制约因素；且微纳米气泡可以起到增加水中含氧量的作用，还会迅速分解水中的各种有机颗粒，使之变为更小的微粒，有利于进一步的生化分解。

本实施例中，释气机构为微孔释气器，微孔释气器包括空心壳体以及设于空心壳体内的多个微孔陶瓷膜片，多个微孔陶瓷膜片相互平行设置。溶解有气体的水依次通过多个微孔陶瓷膜片时，水中的气体被释放，平行设置的多个微孔陶瓷膜片使水中的气体释放更加彻底，提高了微纳米气泡含量，提高了吸引作用，减少了混凝剂的使用量。

出水进入混凝池2，通过混凝池2顶部的第一加药装置21将混凝剂加入至混凝池2内，并通过第一搅拌装置22进行快速搅拌，加速了水体与混凝剂混合均匀并形成微细絮体，此时水体变得浑浊；混凝池2出水进入磁混凝池3内，通过磁混凝池3顶部的第二加药装置31将磁粉加入至磁混凝池3内，并通过第二搅拌装置32进行快速搅拌，加速了磁粉与微细絮体间的凝聚，形成以磁粉为核心的大絮体，此时水体变得更加浑浊；磁混凝池3出水进入絮凝池4，通过絮凝池4顶部的第三加药装置41将混凝剂加入至絮凝池4内，投加的混凝剂产生压缩双电层，使废水中的悬浮颗粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花；当絮凝体增大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果，絮凝池4中设置的第三搅拌装置42可以使其混合均匀，加速沉淀；出水进入澄清池5，利用重力作用将污泥与水体分离，即静置后污泥沉降至底部，清洁的水从出水管51排出。

本实施例中，第一加药装置21为PAC自动投加装置，第三加药装置41为PAM自动投加装置。聚合池1、混凝池2、磁混凝池3、絮凝池4以及澄清池5彼此之间上下交错连通形成S型通路。

磁混凝污水处理系统还包括磁分离器6，如图2所示，磁分离器6包括具有中空腔室62的外壳61、设于中空腔室62内的磁筒67、绕制于磁筒67上的通电线圈、用于刮去磁筒67上磁粉的刮板66、以及设于中空腔室入口64处的第四搅拌装置63；中空腔室的入口64通过回流管52与澄清池5底部连接；刮板66的出口位于第二加药装置31入口的上方；磁筒67的转动轴与驱动机构连接，通电线圈与调节电路电连接，驱动机构、调节电路分别与控制器电连接。

为了更好地利用污泥，通过回流方式将部分污泥输入至磁分离器6的中空腔室62内，第四搅拌装置63对进入的污泥进行快速搅拌，将污泥分离为小絮体，有利于磁粉的分离和回收；控制器控制斩波降压电路的占空比，实现斩波降压电路输出电压的调节，从而调节通电线圈的电流大小，进而调节磁筒67的磁场强度大小，提高磁筒67吸附磁粉的能力；同时，控制器通过驱动机构控制磁筒67旋转，使磁筒67不停地吸附磁粉。刮板66通过固定支架设于磁筒67附近，使刮板66的一端与磁筒67靠近，刮板66的另一端(即刮板66的出口)位于第二加药装置31入口的上方(或者刮板66的另一端与第二加药装置31的入口连接)，刮板66不停地将磁筒67上的磁粉刮掉，并流入第二加药装置31内，以便磁筒67不停地吸附磁粉，磁粉被吸附后的污泥再通过中空腔室的出口65排出。通过对回流污泥中含有的磁粉再分离和回收利用，降低了磁粉的总使用量。

本实施例中，磁分离器6还包括与磁筒67相切设置的胶辊68，胶辊68由控制器控制，通过相切设置的胶辊68对吸附有磁粉的磁筒67进行挤压，减少了磁粉的含水量。

本实施例中，在中空腔室62内还设于挡板691，挡板691位于污泥的行进路径上。如图2所示，污泥从中空腔室62的入口流入，经第四搅拌装置63搅拌后沿着与磁筒67对应的弧形路径流动，该弧形路径即为污泥的行进路径69，在弧形路径上设置多块挡板691，增加了污泥的行进路径69，提高了污泥的停留时间，使污泥内的磁粉被吸附得更加彻底，磁粉被吸附后的污泥再经过中空腔室的出口65排出。

本实施例中，中空腔室的出口65与污泥脱水机连接，排出的污泥经过污泥脱水机进行干化处理，保留了污泥中的有机物，有利于有机物的回收利用，同时提高了污泥干化效率。

本实施例中，第四搅拌装置63为潜水推流式搅拌机，潜水推流式搅拌机可由不同的安装位置产生不同效果的多种流动模式，消除搅拌死角，具有体积小、重量轻、起动前不需引水、不受吸程限制、不需另设泵房、安装使用方便、性能可靠、效率较高、价格低廉、可节约投资等优点。

如图3所示，调节电路包括依次电连接的变压电路、整流电路、滤波电路以及斩波降压电路；斩波降压电路中的开关管由控制器控制。通过变压电路和整流电路将工频电压(220V、50Hz)转换为直流电，采用LC滤波电路对整流后的直流电进行滤波，滤波后的直流电再经过斩波降压电路进行斩波降压处理，通过控制器输出的PWM信号调节斩波降压电路的占空比，从而实现调节电路输出电压的调节，调节通电线圈的电流大小，从而调节磁场强度，提高了磁粉分离速率。

为了更好地利用污泥，通过回流方式将另一部分污泥输入至磁混凝池3，一方面回用磁粉，减少了磁粉在磁混凝池的投入量(可减少10％的磁粉使用量)，另一方面有利于磁分离器对磁粉的回收，提高了磁粉回收率。

实施例2

将实施例1的磁混凝污水处理系统应用于河北某污水处理厂。河北某污水处理厂是一家以研发和生产抗生素为主营业务的制药企业，排放水质要求需达到III类水标准。来水为4000m³/d，其中SS(悬浮物)为30mg/L，TP(总磷含量)为1.5mg/L。最初使用传统磁混凝系统对来水进行处理，通过向污水(或来水)中投加混凝剂、磁粉等对污染物进行处理降解，但是需要定期投放处理药剂，混凝的投放量及种类对处理效果影响很大，且磁粉回收效率仅为90％。

再采用实施例1的磁混凝污水处理系统对来水进行处理，通过增加微纳米气泡发生装置、对污泥回流和磁分离器装置的改进，出水水质SS小于5mg/L，TP小于0.2mg/L，且磁粉的添加量仅需要18kg，与传统磁混凝系统相比减少了10％的用量，磁粉的回收率达到了99％，处理效果良好，运行稳定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种磁混凝污水处理系统，包括依次设置且彼此连通的聚合池、混凝池、磁混凝池、絮凝池以及澄清池；在所述混凝池设有第一加药装置和第一搅拌装置；在所述磁混凝池设有第二加药装置和第二搅拌装置；在所述絮凝池设有第三加药装置和第三搅拌装置；在所述聚合池设有来水管，在所述澄清池设有出水管；

其特征在于：还包括微纳米气泡发生装置和控制装置；所述微纳米气泡发生装置包括纳米气泡泵、气液溶解罐以及释气机构；所述纳米气泡泵的进水口通过管路与所述聚合池连通，纳米气泡泵的进气口与气体压缩机的出气口连接，纳米气泡泵的出水口与气液溶解罐连接；所述气液溶解罐与所述释气机构连接；所述释气机构通过管路与所述聚合池连通；

在所述混凝池内设有第一液位传感器，在所述磁混凝池内设有第二液位传感器，在所述絮凝池内设有第三液位传感器；

所述控制装置分别与所述第一加药装置、第一搅拌装置、第二加药装置、第二搅拌装置、第三加药装置、第三搅拌装置、纳米气泡泵、气液溶解罐、气体压缩机、第一液位传感器、第二液位传感器以及第三液位传感器电连接。

2.如权利要求1所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述释气机构为微孔释气器，所述微孔释气器包括空心壳体以及设于所述空心壳体内的多个微孔陶瓷膜片。

3.如权利要求2所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：多个所述微孔陶瓷膜片相互平行设置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：还包括磁分离器；所述磁分离器包括具有中空腔室的外壳、设于所述中空腔室内的磁筒、绕制于所述磁筒上的通电线圈、用于刮去所述磁筒上磁粉的刮板、以及设于所述中空腔室入口处的第四搅拌装置；

所述中空腔室的入口与所述澄清池连接；所述刮板的出口位于所述第二加药装置入口的上方；所述磁筒的转动轴与驱动机构连接，所述通电线圈与调节电路电连接，所述驱动机构、调节电路分别与控制器电连接。

5.如权利要求4所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述磁分离器还包括与所述磁筒相切设置的胶辊。

6.如权利要求4所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：在所述中空腔室内还设于挡板，所述挡板位于污泥的行进路径上。

7.如权利要求4所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述调节电路包括依次电连接的变压电路、整流电路、滤波电路以及斩波降压电路；所述斩波降压电路中的开关管由所述控制器控制。

8.如权利要求4所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述第四搅拌装置为潜水推流式搅拌机。

9.如权利要求4所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述中空腔室的出口与污泥脱水机连接。

10.如权利要求1～3中任一项所述的磁混凝污水处理系统，其特征在于：所述澄清池还通过回流管与所述磁混凝池连接。

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