CN113754034A - 一种从污水中分离磁性生物炭的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁性生物炭分离装置技术领域，尤其涉及一种从污水中分离磁性生物炭的装置。包括罐体，罐体包括从上至下分布的第一排水管、圆柱形筒体、圆锥形筒体和砂石收集室，所述圆锥形筒体的切线方向上设有第一进水管，所述圆柱形型筒体的上部设有第一排水管，所述圆锥形筒体的外侧螺旋分布有若干电磁铁，所述电磁铁的一端与圆锥形筒体的外表面接触，所述电磁铁的另一端外侧设有锥形中隔板，所述电磁铁的另一端与锥形中隔板接触，所述锥形中隔板的外侧设有锥形外隔板。本技术方案用以解决现有技术中磁性生物炭分离装置的分离效果不佳，造成磁性生物炭浪费的问题，以及分离效率低，且分离出的磁性生物炭中含有砂石，对其后续使用造成影响的问题。

Description

一种从污水中分离磁性生物炭的装置

技术领域

本发明涉及磁性生物炭分离装置技术领域，尤其涉及一种从污水中分离磁性生物炭的装置。

背景技术

生物炭(biochar)是指生物有机质在无氧或缺氧的条件下经低温热解转化后的固体产物，是一种含碳量高、孔隙度多、比表面积大，且呈碱性、具有吸附能力的多用途材料，其在土壤改良、污染修复、固碳减排等方面效果突出，受到国内外相关领域的广泛关注。生物炭因其巨大的比表面积、微孔结构以及丰富的表面官能团和较高的阳离子交换量，对环境污染物有比较好的去除能力。研究表明，生物炭能吸附如农药、抗生素等有机污染物，同时也能吸附水溶液中砷、铅、镉等金属离子。通过改性可以进一步改善生物炭的吸附性能,常用的改性方法有酸/碱/氧化剂改性、负磁改性、纳米改性、无机材料改性等。负磁改性不仅极大地提高了普通生物炭的吸附能力,还克服了非磁性生物炭固液分离难的问题,表现出良好的回收再生应用潜力。

因此磁性生物炭常用于对污水进行处理，对污水内的金属离子进行吸附，在现有技术中，为了使磁性生物炭能够进行重复利用，净化后污水中的磁性生物炭需要进行分离，在现有技术中的分离装置中，通常采用的是将净化后的污水抽吸至分离装置的水槽内，水槽中具有一个滚筒状的电磁铁，通过电磁铁对污水中的磁性生物炭进行吸附分离，这样的分离方式在使用中存在一定不足，具体为，电磁铁对污水中的磁性生物炭吸附效果不佳，使部分磁性生物炭跟随污水排出；若污水量较大，需要将污水整体抽进装置，抽水时间长，效率慢；分离出的磁性生物炭中含有部分砂石(砂石在水的作用下，吸附在电磁铁上)，不便于后续的使用。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种从污水中分离磁性生物炭的装置，用以解决现有技术中磁性生物炭分离装置的分离效果不佳，造成磁性生物炭浪费的问题，以及分离效率低，且分离出的磁性生物炭中含有砂石，对其后续使用造成影响的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种从污水中分离磁性生物炭的装置，包括罐体，所述罐体包括从上至下分布的第一排水管、圆柱形筒体、圆锥形筒体和砂石收集室，所述圆锥形筒体的切线方向上设有第一进水管，所述圆柱形型筒体的上部设有第一排水管，所述圆锥形筒体的外侧螺旋分布有若干电磁铁，所述电磁铁的一端与圆锥形筒体的外表面接触，所述电磁铁的另一端外侧设有锥形中隔板，所述电磁铁的另一端与锥形中隔板接触，所述锥形中隔板的外侧设有锥形外隔板，所述锥形中隔板和锥形外隔板形成两端封闭的隔离腔室，所述隔离腔室的内部螺旋隔板，所述螺旋隔板在锥形中隔板和锥形外隔板之间形成螺旋通道，所述螺旋通道的下端设有第二排水管，所述螺旋通道的上端设有第二进水管，所述第一排水管与第二进水管连通。

本技术方案的工作原理为：

含有磁性生物炭的污水从第一进水管进入罐体的内部后，由于使沿着圆柱形筒体的切线方向进入，此时水流沿着罐体的内壁做旋转运动，且由于圆锥形筒体的内径从上之下逐渐减小，则此时水流的流速越来越快，水流中含有的固体颗粒物，由于其质量相对较大，将会在离心力的作用下甩向罐体的内壁，从而失去动能，若是石子失去动能将会掉入罐体的底部被收集，若是磁性生物炭失去动能，将会被电磁铁吸附在罐体的内壁上，从而实现了污水中磁性生物炭的分离，以及磁性生物炭和污水中石子和泥沙的分离，运动至圆锥形筒体的水流在底部将会形成一股从下至上的旋流，然后从罐体上部的第一排水管排出，排出之后的水流进入隔离腔室内，通过螺旋隔板形成的螺旋通道，被电磁铁另一端的磁力作用，且内部残留的磁性生物炭将会被再一次吸附，最终水流从螺旋通道下端的第二排水管排出。

进一步限定，还包括水中巡航机构，所述水中巡航机构包括漂浮板、水泵、若干驱动管、吸水管机构、若干传感器组和控制系统，所述罐体安装于漂浮板上，所述漂浮板的四周均布有若干传感器组，所述水泵位于漂浮板上，所述吸水管机构与水泵连接，用以抽取污水，所述水泵的出水端与第一进水管连接，若干所述驱动管均布在漂浮板下表面的四周，若干所述驱动管的一端通过管道与第二排水管可拆卸式连接，若干所述驱动管上均设有控制阀，所述控制阀与传感器组和控制系统电性连接。

水中巡航机构的工作原理为：通过漂浮板使本装置漂浮在磁性生物炭净化的水池或者是池塘中，水泵通过吸水管将水池池底含有磁性生物炭的污水吸附至第一进水管中(磁性生物炭沉淀至底部)，然后进入罐体进行磁性生物炭的分离，从罐体上部排出的分离之后的污水进入第二排水管后进入驱动管，驱动管中喷出的水流可驱动漂浮板在水池中移动，即带动整个装置在水池中进行移动吸附，且漂浮板变向的原理为，根据设置的传感器组对漂浮板在水池中的位置进行判断，即是判断漂浮板距离水池边缘的距离，然后通过控制系统控制距离水池边缘较近驱动管上的控制阀打开，即可实现对漂浮板的移动变向，即漂浮板能实现在水池中的自巡航，当然漂浮板一侧的部分驱动管可为常通管，作为漂浮板在水池中部移动的驱动力。

进一步限定，所述吸水管机构包括吸水管，所述吸水管为软管，且软管的一端与水泵的进水端连接，所述软管的另一端设有配重块，其有益之处在于，配重块可使吸水管的末端沉入水池或者是池塘的底部，对底部沉淀有磁性生物炭的污水进行吸取，这样的好处在于，可使吸水管适应水池的深度，保证吸水管对水池底部沉淀有磁性生物炭的污水吸取效果。

进一步限定，所述砂石收集室的底端设有排渣阀，所述排渣阀的下方设有过滤箱，其有益之处在于，过滤箱可以过滤掉罐体内部残留的污水，使过滤箱内的砂石和污水进行分离。

进一步限定，所述第一进水管的下方设有风机，所述风机的出风端与第一进水管连通，且风机的出风端和第一进水管上都设有控制阀，所述控制阀和控制系统电性连接，其有益之处在于当需要对罐体上电磁铁吸附的磁性生物炭进行排出时，由于磁性生物炭的质量较轻，及时电磁铁断电之后，仍然存在被水吸附在罐体内壁上的可能性，此时关闭第一进水管的上的控制阀，以及打开风机出风端上的控制阀，在风机的作用下可以将罐体内壁的磁性生物炭以及螺旋通道内的磁性生物炭吹出，提升对磁性生物炭的收集效果。

进一步限定，所述风机的出风端上设有加热机构，所述加热机构包括加热丝和电源，所述加热丝缠绕在风机出风管的外侧，所述加热丝和电源电性连接，所述电源和控制系统电性连接，其有益之处在于，加热丝使风机出风端的风具有一定热量，可以对罐体内壁的水分进行快速蒸发，保证磁性生物炭掉落的速度和效果，同时可以对磁性生物炭进行干燥。

进一步限定，所述圆柱形筒体的外侧设有安装架，所述安装架包括固定环和支脚，所述固定环固定于圆柱形筒体的外侧，所述支脚均匀固定于固定环上。

进一步限定，所述吸水管的下端设有过滤网，所述过滤网包覆与吸水管的端部，其有益之处在于，避免吸附较大固体和漂浮物，造成本装置中的管道堵塞。

进一步限定，所述第一进水管为方管，方管的内部设有倾斜板，所述倾斜板用于将部分从第一进水管进入的水流导向至圆柱形筒体的侧壁，其有益之处在于，可对第一进水管中的水进行导向，使水流的流行进一步指向圆柱形筒体的内壁，提升水流在罐体内做螺旋运动的效果，保证污水中的颗粒物能较好的进行螺旋运动，在离心力的作用下撞击罐体内壁，失去动能，砂石失去动能掉入罐体的底部被收集，磁性生物炭失去动能，被电磁铁吸附在罐体的内壁上。

进一步限定，若干所述电磁铁位于锥形中隔板上的一端均匀分布在螺旋通道上，且指向螺旋通道的中部，其有益之处在于，螺旋分布的电磁铁和污水中磁性生物炭的运动轨迹相同，即可对任意位置失去动能的磁性生物炭进行吸附，保证对磁性生物炭的吸附效果。

本技术方案所取得的技术效果为：

(1)污水中的磁性生物炭在罐体内部被进行第一次磁性吸附分离，在罐体外侧的螺旋通道内被进行第二次螺旋吸附分离，两次吸附分离效果更佳，对污水中磁性生物炭的分离效果好。(2)水中巡航结构的设置可以使本装置能在净化水池内进行自动巡航移动，对污水中的磁性生物炭进行吸附分离，简化了传统从污水中分离磁性生物炭的抽吸水步骤，和操作的复杂程度，可实现对污水中的磁性生物炭进行自动分离。(3)使用“旋风分离”的方式，可实现对污水中的颗粒物进行分离，即在电磁铁的作用下，又可对磁性生物炭颗粒和砂石进行分离，提升了对污水中磁性生物炭的分离效果，使分离出的磁性生物炭无需进行过多的后续处理即可再次进行重复使用。

附图说明

图1为本装置整体的立体示意图。

图2为本装置整体的另一个视角的立体示意图。

图3为本装置的俯视图示意图。

图4为本装置中罐体部分的立体示意图。

图5为本装置中螺旋隔板的安装示意图。

图6为本装置中电磁铁的安装示意图。

附图编号

圆柱形筒体1、圆锥形筒体2、电磁铁3、第一进水管4、第二进水管5、控制阀6、锥形中隔板7、螺旋隔板8、第二排水管9、风机10、加热丝11、过滤箱12、支脚13、固定环14、漂浮板15、出水端连接管16、水泵17、吸水管18、驱动管19、锥形外隔板20、第一排水管21。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

如图4、图5和图6所示，一种从污水中分离磁性生物炭的装置，包括罐体，罐体包括从上至下分布的第一排水管21、圆柱形筒体1、圆锥形筒体2和砂石收集室，圆锥形筒体2的切线方向上设有第一进水管4，圆柱形型筒体的上部设有第一排水管21，圆锥形筒体2的外侧螺旋分布有若干电磁铁3，电磁铁3的一端与圆锥形筒体2的外表面接触，电磁铁3的另一端外侧设有锥形中隔板7，电磁铁3的另一端与锥形中隔板7接触，锥形中隔板7的外侧设有锥形外隔板20，锥形中隔板7和锥形外隔板20形成两端封闭的隔离腔室，隔离腔室的内部螺旋隔板8，螺旋隔板8在锥形中隔板7和锥形外隔板20之间形成螺旋通道，螺旋通道的下端设有第二排水管9，螺旋通道的上端设有第二进水管5，第一排水管21与第二进水管5连通。本技术方案的工作原理为：含有磁性生物炭的污水从第一进水管4进入罐体的内部后，由于使沿着圆柱形筒体1的切线方向进入，此时水流沿着罐体的内壁做旋转运动，且由于圆锥形筒体2的内径从上之下逐渐减小，则此时水流的流速越来越快，水流中含有的固体颗粒物，由于其质量相对较大，将会在离心力的作用下甩向罐体的内壁，从而失去动能，若是石子失去动能将会掉入罐体的底部被收集，若是磁性生物炭失去动能，将会被电磁铁3吸附在罐体的内壁上，从而实现了污水中磁性生物炭的分离，以及磁性生物炭和污水中石子和泥沙的分离，运动至圆锥形筒体2的水流在底部将会形成一股从下至上的旋流，然后从罐体上部的第一排水管21排出，排出之后的水流进入隔离腔室内，通过螺旋隔板8形成的螺旋通道，被电磁铁3另一端的磁力作用，且内部残留的磁性生物炭将会被再一次吸附，最终水流从螺旋通道下端的第二排水管9排出。

如图1、图2和图3所示，还包括水中巡航机构，水中巡航机构包括漂浮板15、漂浮板15可以为空心板，空心板上设有气囊能具有漂浮作用的元件，水泵17、若干驱动管19、吸水管18机构、若干传感器组和控制系统，罐体安装于漂浮板15上，漂浮板15的四周均布有若干传感器组，传感器组可以为雷达传感器、摄像传感器、超声波传感器等，水泵17位于漂浮板15上，吸水管18机构与水泵17连接，用以抽取污水，水泵17的出水端与第一进水管4通过出水端连接管16连接，若干驱动管19均布在漂浮板15下表面的四周，若干驱动管19的一端通过管道与第二排水管9可拆卸式连接，若干驱动管19上均设有控制阀，控制阀与传感器组和控制系统电性连接。水中巡航机构的工作原理为：通过漂浮板15使本装置漂浮在磁性生物炭净化的水池或者是池塘中，水泵17通过吸水管18将水池池底含有磁性生物炭的污水吸附至第一进水管4中(磁性生物炭沉淀至底部)，然后进入罐体进行磁性生物炭的分离，从罐体上部排出的分离之后的污水进入第二排水管9后进入驱动管19，驱动管19中喷出的水流可驱动漂浮板15在水池中移动，即带动整个装置在水池中进行移动吸附，且漂浮板15变向的原理为，根据设置的传感器组对漂浮板15在水池中的位置进行判断，即是判断漂浮板15距离水池边缘的距离，然后通过控制系统控制距离水池边缘较近驱动管19上的控制阀打开，即可实现对漂浮板15的移动变向，即漂浮板15能实现在水池中的自巡航，当然漂浮板15一侧的部分驱动管19可为常通管，作为漂浮板15在水池中部移动的驱动力。

吸水管18机构包括吸水管18，吸水管18为软管，且软管的一端与水泵17的进水端连接，软管的另一端设有配重块，配重块可使吸水管18的末端沉入水池或者是池塘的底部，对底部沉淀有磁性生物炭的污水进行吸取，这样的好处在于，可使吸水管18适应水池的深度，保证吸水管18对水池底部沉淀有磁性生物炭的污水吸取效果。

砂石收集室的底端设有排渣阀，排渣阀的下方设有过滤箱12，过滤箱12可以过滤掉罐体内部残留的污水，使过滤箱12内的砂石和污水进行分离。

第一进水管4的下方设有风机10，风机10的出风端与第一进水管4连通，且风机10的出风端和第一进水管4上都设有控制阀6，控制阀和控制系统电性连接当需要对罐体上电磁铁3吸附的磁性生物炭进行排出时，由于磁性生物炭的质量较轻，及时电磁铁3断电之后，仍然存在被水吸附在罐体内壁上的可能性，此时关闭第一进水管4的上的控制阀6，以及打开风机10出风端上的控制阀，在风机10的作用下可以将罐体内壁的磁性生物炭以及螺旋通道内的磁性生物炭吹出，提升对磁性生物炭的收集效果。

风机10的出风端上设有加热机构，加热机构包括加热丝11和电源，加热丝11缠绕在风机10出风管的外侧，加热丝11和电源电性连接，电源和控制系统电性连接，加热丝11使风机10出风端的风具有一定热量，可以对罐体内壁的水分进行快速蒸发，保证磁性生物炭掉落的速度和效果，同时可以对磁性生物炭进行干燥。

圆柱形筒体1的外侧设有安装架，安装架包括固定环14和支脚13，固定环14固定于圆柱形筒体1的外侧，支脚13均匀固定于固定环14上，固定环和圆柱形筒体之间可以为焊接。

吸水管18的下端设有过滤网，过滤网包覆与吸水管18的端部，避免吸附较大固体和漂浮物，造成本装置中的管道堵塞，过滤网为现有技术中常见的钢网，钢网上具有若干分布的过滤孔，过滤孔的大小根据具体情况进行确定，保证磁性生物炭可以进入。

第一进水管4为方管，方管的内部设有倾斜板，倾斜板用于将部分从第一进水管4进入的水流导向至圆柱形筒体1的侧壁，可对第一进水管4中的水进行导向，使水流的流行进一步指向圆柱形筒体1的内壁，提升水流在罐体内做螺旋运动的效果，保证污水中的颗粒物能较好的进行螺旋运动，在离心力的作用下撞击罐体内壁，失去动能，砂石失去动能掉入罐体的底部被收集，磁性生物炭失去动能，被电磁铁3吸附在罐体的内壁上，倾斜板在本方案中未画出，可根据文字描述进行准确理解。

若干电磁铁3位于锥形中隔板7上的一端均匀分布在螺旋通道上，且指向螺旋通道的中部，螺旋分布的电磁铁3和污水中磁性生物炭的运动轨迹相同，即可对任意位置失去动能的磁性生物炭进行吸附，保证对磁性生物炭的吸附效果。

在本技术方案中，未提及到的连接方式，为现有技术中的连接方式，具体可以为管道连接以及电性连接，且控制阀为现有技术中可以和控制系统进行配合使用的阀门，可以为电控阀。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，包括罐体，所述罐体包括从上至下分布的第一排水管、圆柱形筒体、圆锥形筒体和砂石收集室，所述圆锥形筒体的切线方向上设有第一进水管，所述圆柱形型筒体的上部设有第一排水管，所述圆锥形筒体的外侧螺旋分布有若干电磁铁，所述电磁铁的一端与圆锥形筒体的外表面接触，所述电磁铁的另一端外侧设有锥形中隔板，所述电磁铁的另一端与锥形中隔板接触，所述锥形中隔板的外侧设有锥形外隔板，所述锥形中隔板和锥形外隔板形成两端封闭的隔离腔室，所述隔离腔室的内部螺旋隔板，所述螺旋隔板在锥形中隔板和锥形外隔板之间形成螺旋通道，所述螺旋通道的下端设有第二排水管，所述螺旋通道的上端设有第二进水管，所述第一排水管与第二进水管连通。

2.根据权利要求1所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，还包括水中巡航机构，所述水中巡航机构包括漂浮板、水泵、若干驱动管、吸水管机构、若干传感器组和控制系统，所述罐体安装于漂浮板上，所述漂浮板的四周均布有若干传感器组，所述水泵位于漂浮板上，所述吸水管机构与水泵连接，用以抽取污水，所述水泵的出水端与第一进水管连接，若干所述驱动管均布在漂浮板下表面上，若干所述驱动管的一端通过管道与第二排水管可拆卸式连接，若干所述驱动管上均设有控制阀，所述控制阀与传感器组和控制系统电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述吸水管机构包括吸水管，所述吸水管为软管，且软管的一端与水泵的进水端连接，所述软管的另一端设有配重块。

4.根据权利要求1所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述砂石收集室的底端设有排渣阀，所述排渣阀的下方设有过滤箱。

5.根据权利要求2所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述第一进水管的下方设有风机，所述风机的出风端与第一进水管连通，且风机的出风端和第一进水管上都设有控制阀，所述控制阀和控制系统电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述风机的出风端上设有加热机构，所述加热机构包括加热丝和电源，所述加热丝缠绕在风机出风管的外侧，所述加热丝和电源电性连接，所述电源和控制系统电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述圆柱形筒体的外侧设有安装架，所述安装架包括固定环和支脚，所述固定环固定于圆柱形筒体的外侧，所述支脚均匀固定于固定环上。

8.根据权利要求3所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述吸水管的下端设有过滤网，所述过滤网包覆与吸水管的端部。

9.根据权利要求1所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，所述第一进水管为方管，方管的内部设有倾斜板，所述倾斜板用于将部分从第一进水管进入的水流导向至圆柱形筒体的侧壁。

10.根据权利要求1所述的一种从污水中分离磁性生物炭的装置，其特征在于，若干所述电磁铁位于锥形中隔板上的一端均匀分布在螺旋通道上，且指向螺旋通道的中部。

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