CN114249484A

CN114249484A - 一种磁性树脂废水净化装置及方法

Info

Publication number: CN114249484A
Application number: CN202111580434.XA
Authority: CN
Inventors: 姜笔存; 曲艳南; 谈政焱; 吴江涛; 卢正辉
Original assignee: Nanjing Innovation Centre For Environmental Protection Industry Co ltd
Current assignee: Nanjing Innovation Centre For Environmental Protection Industry Co ltd
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2022-03-29

Abstract

本发明公开了一种磁性树脂废水净化装置及方法，属于污水处理领域。本发明通过对磁性树脂废水净化装置进行特殊的结构设计，一方面采用磁性孔板过滤与脉冲进气的方式，提高装置的防堵塞性能；另一方面采用磁性堰板与刮板的设置，降低磁性树脂的流失损耗率。使用本发明的磁性树脂废水净化装置进行废水处理，具有防堵易操作、节能低损耗等优点，尤其适用于乳酸、造纸、矿业、电厂等行业污水处理。

Description

一种磁性树脂废水净化装置及方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种磁性树脂废水净化装置及方法。

背景技术

磁性树脂通过高效吸附污水中呈负电性的腐殖质、小分子有机酸等物质，同时利用自身的磁性作用快速沉降，可以快速分离去除废水中的污染物。磁性树脂净化技术具有耐寒、净化效率高、反应速率快、运行成本低等优势。磁性树脂净化装置一般分为固定床与流化床两种形式，流化床装置较固定床装置占地面积小、处理效率高。

磁性树脂净化技术在工程化应用过程中，由于磁性树脂粒径较小，一方面与废水中的钙垢等杂质不易分离，长时间运行会发生树脂板结、装置结垢、净化能力下降等问题；另一方面未沉降的磁性树脂随水排走，会造成管路堵塞、树脂损耗、二次污染等问题。特别是在乳酸、矿业、电厂、造纸等含钙行业的污水处理中，此类问题尤为显著。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中磁性树脂废水净化存在易堵塞、树脂损耗等问题，本发明提供了一种磁性树脂废水净化装置及方法。本发明通过对磁性树脂废水净化装置进行特殊的结构设计，采用磁性孔板过滤与脉冲进气相结合，并且设置磁性堰板与刮板，提高了磁性树脂废水净化装置的防堵塞性能，与此同时，大幅降低了磁性树脂的流失损耗率的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种磁性树脂废水净化装置，包括装置本体，所述装置本体内部自下而上依次设置有排渣区、冲洗区、反应区、凝聚区和出水区，所述排渣区内设置有过滤孔板、渣料斗、排渣阀和排渣管，过滤孔板位于渣料斗上方，排渣管位于渣料斗下方并连接至装置本体外部，排渣阀设置于排渣管上；

所述冲洗区位于排渣区上方，冲洗区底部设置有布水管，布水管与外部进水管道相连，并且在布水管下方设置有进气管，进气管通过管道与外部鼓风机相连；所述反应区位于冲洗区上方，并且反应区内装有磁性树脂；所述凝聚区设置于反应区上方并且处于反应区与出水区之间；并且所述出水区顶部设置有刮渣板，刮渣板通过管道与出水区上方设置的刮渣机相连。

优选地，所述出水区顶部设置有出水槽和出水堰，出水堰位于出水槽内部，并且在出水槽外部连接有出水管，出水管通过管道与进水管道相连，在出水管与进水管道之间连接的管道上设置有回流调节阀和回流流量计。

优选地，所述排渣区、冲洗区、反应区、凝聚区和出水区之间的体积比为1：(0.5～1.5)：(1～3)：(0.5～2)：(0.3～1.2)。

优选地，所述过滤孔板为磁性孔板。

优选地，所述进气管包括n组进气支管，n为2～10，并且每组进气支管入口处设置有脉冲进气切换阀。

优选地，所述刮渣板与出水堰间距为3～10mm。

优选地，所述出水堰为磁性堰板。

优选地，所述进水管道上设置有进水阀和进水流量计。

本发明的一种磁性树脂废水净化方法，采用上述的一种磁性树脂废水净化装置进行废水处理，其具体步骤包括：

S10、将废水通过布水管进入反应区，经由反应区内的磁性树脂进行净化处理，被气流与水流携带向上进入凝聚区的磁性树脂在凝聚区内凝聚成团后落回反应区，少量未凝聚的磁性树脂进入出水区，被出水堰磁吸截留；

S20、开启刮渣机，刮渣板旋转将出水堰上磁吸截留的磁性树脂刮下，这些树脂落回凝聚区凝聚成团后落回反应区；

S30、经过净化处理后的废水通过出水管排出，少量下落的磁性树脂被排渣区内设置的过滤孔板磁吸截留，开启一组脉冲进气切换阀，气体通过进气支管将过滤孔板截留的磁性树脂吹至冲洗区；

S40、关闭该组脉冲进气切换阀，废水中钙垢等杂质下落，磁性树脂利用磁聚凝与水流作用上升回至反应区，同时开启下一组脉冲进气切换阀；

S50、下落的钙垢等杂质经过滤孔板落至渣料斗，开启排渣阀将钙垢等杂质排出净化装置。

优选地，步骤S20中，所述刮渣板外缘线速度为0.1～1m/min。

优选地，步骤S30和步骤S40中，不同组的脉冲进气切换阀交替开启，单组脉冲进气切换阀的开关时间比与进气支管组数n之间的关系为a＝b*6/n，系数b取值0.3～6.7。

优选地，本发明的一种磁性树脂废水净化方法，还包括步骤S60、通过出水管上设置的回流调节阀调节回流比例，进行废水回流循环处理，其中回流比例为50％～350％。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种磁性树脂废水净化装置，设置了磁性孔板与排渣阀，可定期将装置内的钙垢等杂质排出系统的同时截留磁性树脂，避免系统的堵塞、板结等问题；

(2)本发明的一种磁性树脂废水净化装置，设置了进气管，并且进气管包括2～10组进气支管，每组进气支管入口处设置有脉冲进气切换阀，可利用气体的扰动对钙垢等杂质进行冲洗，避免堵塞问题，而脉冲进气的方式既提供了冲洗的缓冲时间，强化钙垢等杂质与磁性树脂的分离，又节省了进气所需的能耗；

(3)本发明的一种磁性树脂废水净化方法，通过采用磁性孔板过滤与脉冲进气，解决磁性树脂废水净化过程中的堵塞问题，并且在装置顶部设置磁性孔板与磁性堰板，可利用树脂本身带有的磁性将其磁吸拦截，可以大幅降低磁性树脂的流失损耗率。

附图说明

图1为本发明的一种磁性树脂废水净化装置的结构主视图；

图2为本发明的一种磁性树脂废水净化装置的结构俯视图；

图3为本发明的进气支管与脉冲进气切换阀布置的结构示意图；

图中：

100、排渣区；101、过滤孔板；102、渣料斗；103、排渣阀；104、排渣管；

200、冲洗区；201、进水阀；202、进水流量计；203、布水管；204、进气管；

2041、进气支管；2042、脉冲进气自动切换阀门；205、鼓风机；300、反应区；

301磁性树脂；400、凝聚区；500、出水区；501、出水槽；502、出水堰；

503、刮渣机；504、刮渣板；505、出水管；506；回流调节阀；507、回流流量计。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，本发明的一种磁性树脂废水净化装置，包括装置本体，所述装置本体内部自下而上依次设置有排渣区100、冲洗区200、反应区300、凝聚区400和出水区500，其中排渣区100、冲洗区200、反应区300、凝聚区400和出水区500之间的体积比1：(0.5～1.5)：(1～3)：(0.5～2)：(0.3～1.2)。

所述排渣区100内设置有过滤孔板101、渣料斗102、排渣阀103和排渣管104，过滤孔板101位于渣料斗102上方，排渣管104位于渣料斗102下方并连接至装置本体外部，排渣阀103设置于排渣管104上；优选地，所述过滤孔板101为磁性孔板。

所述冲洗区200位于排渣区100上方，冲洗区200底部设置有布水管203，布水管203与外部进水管道相连，进水管道上设置有进水阀201和进水流量计202；在布水管203下方设置有进气管204，进气管204通过管道与外部鼓风机205相连。

所述反应区300位于冲洗区200上方，并且反应区300内装有磁性树脂301，用于废水磁性树脂净化处理；所述凝聚区400设置于反应区300上方并且处于反应区300与出水区500之间，用于使进入凝聚区的磁性树脂进行凝聚成团。

所述出水区500顶部设置有刮渣板504，刮渣板504通过管道与出水区500上方设置的刮渣机503相连。如图2所示，所述出水区500顶部设置有出水槽501和出水堰502，出水堰502位于出水槽501内部，并且在出水槽501外部连接有出水管505，出水管505通过管道与进水管道相连，在出水管505与进水管道之间连接的管道上设置有回流调节阀506和回流流量计507。优选地，所述刮渣板504与出水堰502之间的间距为3～10mm；所述出水堰502为磁性堰板。

需要说明的是，如图3所示，本发明中所述进气管204包括n组进气支管2041，n为2～10，并且每组进气支管2041入口处设置有脉冲进气切换阀2042。

采用本发明的一种磁性树脂废水净化装置进行废水处理，其具体步骤包括：

S10、将废水通过布水管203进入反应区300，经由反应区300内的磁性树脂进行净化处理，被气流与水流携带向上进入凝聚区400的磁性树脂在凝聚区400内凝聚成团后落回反应区300，少量未凝聚的磁性树脂进入出水区500，被出水堰502磁吸截留；

S20、开启刮渣机503，刮渣板504旋转将出水堰502上磁吸截留的磁性树脂刮下，这些树脂落回凝聚区400凝聚成团后落回反应区300，其中刮渣板504外缘线速度为0.1～1m/min；

S30、经过净化处理后的废水通过出水管505排出，少量下落的磁性树脂被排渣区100内设置的过滤孔板101磁吸截留，开启一组脉冲进气切换阀2042，气体通过进气支管2041将过滤孔板101截留的磁性树脂吹至冲洗区200；

S40、关闭该组脉冲进气切换阀2042，废水中钙垢等杂质下落，磁性树脂利用磁聚凝与水流作用上升回至反应区300，同时开启下一组脉冲进气切换阀2042，其中不同组的脉冲进气切换阀2042交替开启，单组脉冲进气切换阀2042的开关时间比与进气支管2041组数n之间的关系为a＝b*6/n，系数b取值0.3～6.7；

S50、下落的钙垢等杂质经过滤孔板101落至渣料斗102，开启排渣阀103将钙垢等杂质排出净化装置；

S60、通过出水管505上设置的回流调节阀506调节回流比例50％～350％，进行废水回流循环处理。

本发明的一种磁性树脂废水净化方法，可以实现废水中钙垢等杂质与磁性树脂的分离，可定期将装置内的钙垢等杂质排出系统的同时截留磁性树脂，避免系统的堵塞、板结等，可利用树脂本身带有的磁性将其磁吸拦截，可以大幅降低磁性树脂的损耗率。

实施例1

本实施例的一种磁性树脂废水净化方法，所处理的废水为乳酸废水，钙离子750mg/L，COD 62mg/L。

本实施例的一种磁性树脂废水净化装置，其中过滤孔板为磁性孔板，出水堰为磁性堰板，刮渣板与出水堰间距为5mm，进气管在装置内分为4组进气支管。其中排渣区、冲洗区、反应区、凝聚区和出水区之间的体积比为1：1.3：2.6：1.8：1。

采用本实施例的一种磁性树脂废水净化装置进行废水处理的方法，具体步骤如下：

S10、将废水通入磁性树脂废水净化装置，废水在反应区经磁性树脂净化处理，被气流与水流带起的磁性树脂在凝聚区凝聚成团后落回反应区，少量未凝聚的磁性树脂进入出水区，被出水堰磁吸截留；

S20、开启刮渣机，刮渣板以0.8m/min的外缘线速度旋转，将出水堰上磁吸截留的磁性树脂刮下，这些树脂落回凝聚区凝聚后又落回反应区；

S30、净化处理后的废水经出水管排出，少量下落的磁性树脂被过滤孔板磁吸截留，开启一组脉冲进气自动切换阀门将过滤孔板截留的磁性树脂吹回反应区，脉冲进气自动切换阀门开启时间为6min；

S40、关闭脉冲进气自动切换阀门，钙垢等杂质下落，磁性树脂利用磁聚凝与水流作用升回至反应区；本实施例中进气管在装置内分为4组进气支管，即n值为4，阀门开启时间6min，并且b取值1，脉冲进气阀门关闭时间＝阀门开启时间/a＝6*n/(b*6)＝6*4/(1*6)＝4min。关闭本组的同时开启下一组脉冲进气自动切换阀门；

S50、下落的钙垢等杂质经过滤孔板落至渣料斗，开启排渣阀将钙垢等杂质排出净化装置；

S60、经回流调节阀调节回流比例200％，进行废水回流循环处理，回流可增加产水稳定性。

经本实施例的方法处理后，出水COD 45mg/L。另外，本实施例中进气阀每开启6min关闭4min，脉冲进气方式节约了40％的能耗；采用磁性孔板与磁性堰板截留，树脂流失损耗率降至0.1‰；脉冲清洗与定期排渣，系统未发生堵塞、板结问题。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例所处理的废水为乳酸废水，钙离子1600mg/L，COD 70mg/L。

本实施例的一种磁性树脂废水净化装置，其中过滤孔板为磁性孔板，出水堰为磁性堰板，刮渣板与出水堰间距为9mm，进气管在装置内分为8组进气支管。其中排渣区、冲洗区、反应区、凝聚区和出水区之间的体积比为1：0.8：1.4：0.9：0.5。

S20、开启刮渣机，刮渣板以0.3m/min的外缘线速度旋转，将出水堰上磁吸截留的磁性树脂刮下，这些树脂落回凝聚区凝聚后又落回反应区。当刮渣板与出水堰间距较大(9mm)时，刮渣板线速度设置较低，可更稳定地将树脂刮落又不会对树脂造成机械损伤；

S30、净化处理后的废水经出水管排出，少量下落的磁性树脂被过滤孔板磁吸截留，开启一组脉冲进气自动切换阀门将过滤孔板截留的磁性树脂吹回反应区，脉冲进气自动切换阀门开启时间为5.5min；

S40、关闭脉冲进气自动切换阀门，钙垢等杂质下落，磁性树脂利用磁聚凝与水流作用升回至反应区；本实施例中进气管在装置内分为8组进气支管，即n值为8，阀门开启时间5.5min，并且b取值3.7，脉冲进气阀门关闭时间＝阀门开启时间/a＝5.5*n/(b*6)＝5.5*8/(3.7*6)＝2min。关闭本组的同时开启下一组脉冲进气自动切换阀门；

S60、经回流调节阀调节回流比例120％，进行废水回流循环处理。

经本实施例的方法处理后，出水COD 47mg/L。另外，本实施例中进气阀每开启5.5min关闭2min，脉冲进气方式节约了26.7％的能耗；采用磁性孔板与磁性堰板截留，树脂流失损耗率降至0.1‰；脉冲清洗与定期排渣，系统未发生堵塞、板结问题。

对比例1

本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本对比例未设置进气管，未设置磁性孔板与磁性堰板，未设置排渣区。处理后出水COD 48mg/L，但树脂流失损耗率约1‰，系统堵塞问题频发，约每15天清理一次钙垢。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本发明的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种磁性树脂废水净化装置，包括装置本体，其特征在于：所述装置本体内部自下而上依次设置有排渣区(100)、冲洗区(200)、反应区(300)、凝聚区(400)和出水区(500)，所述排渣区(100)内设置有过滤孔板(101)、渣料斗(102)、排渣阀(103)和排渣管(104)，过滤孔板(101)位于渣料斗(102)上方，排渣管(104)位于渣料斗(102)下方并连接至装置本体外部，排渣阀(103)设置于排渣管(104)上；

所述冲洗区(200)位于排渣区(100)上方，冲洗区(200)底部设置有布水管(203)，布水管(203)与外部进水管道相连，并且在布水管(203)下方设置有进气管(204)，进气管(204)通过管道与外部鼓风机(205)相连；所述反应区(300)位于冲洗区(200)上方，并且反应区(300)内装有磁性树脂(301)；所述凝聚区(400)设置于反应区(300)上方并且处于反应区(300)与出水区(500)之间；并且所述出水区(500)顶部设置有刮渣板(504)，刮渣板(504)通过管道与出水区(500)上方设置的刮渣机(503)相连。

2.根据权利要求1所述的一种磁性树脂废水净化装置，其特征在于：所述出水区(500)顶部设置有出水槽(501)和出水堰(502)，出水堰(502)位于出水槽(501)内部，并且在出水槽(501)外部连接有出水管(505)，出水管(505)通过管道与进水管道相连，在出水管(505)与进水管道之间连接的管道上设置有回流调节阀(506)和回流流量计(507)。

3.根据权利要求1所述的一种磁性树脂废水净化装置，其特征在于：所述排渣区(100)、冲洗区(200)、反应区(300)、凝聚区(400)和出水区(500)之间的体积比为1：(0.5～1.5)：(1～3)：(0.5～2)：(0.3～1.2)。

4.根据权利要求1所述的一种磁性树脂废水净化装置，其特征在于：所述过滤孔板(101)为磁性孔板。

5.根据权利要求1所述的一种磁性树脂废水净化装置，其特征在于：所述进气管(204)包括n组进气支管(2041)，n为2～10，并且每组进气支管(2041)入口处设置有脉冲进气切换阀(2042)。

6.根据权利要求2所述的一种磁性树脂废水净化装置，其特征在于：所述刮渣板(504)与出水堰(502)间距为3～10mm；或者所述出水堰(502)为磁性堰板。

7.一种磁性树脂废水净化方法，其特征在于：采用根据权利要求1-6中任一项所述的一种磁性树脂废水净化装置进行废水处理，其具体步骤包括：

S10、将废水通过布水管(203)进入反应区(300)，经由反应区(300)内的磁性树脂进行净化处理，被气流与水流携带向上进入凝聚区(400)的磁性树脂在凝聚区(400)内凝聚成团后落回反应区(300)，少量未凝聚的磁性树脂进入出水区(500)，被出水堰(502)磁吸截留；

S20、开启刮渣机(503)，刮渣板(504)旋转将出水堰(502)上磁吸截留的磁性树脂刮下，这些树脂落回凝聚区(400)凝聚成团后落回反应区(300)；

S30、经过净化处理后的废水通过出水管(505)排出，少量下落的磁性树脂被排渣区(100)内设置的过滤孔板(101)磁吸截留，开启一组脉冲进气切换阀(2042)，气体通过进气支管(2041)将过滤孔板(101)截留的磁性树脂吹至冲洗区(200)；

S40、关闭该组脉冲进气切换阀(2042)，废水中钙垢等杂质下落，磁性树脂利用磁聚凝与水流作用上升回至反应区(300)，同时开启下一组脉冲进气切换阀(2042)；

S50、下落的钙垢等杂质经过滤孔板(101)落至渣料斗(102)，开启排渣阀(103)将钙垢等杂质排出净化装置。

8.根据权利要求7所述的一种磁性树脂废水净化方法，其特征在于：步骤S20中，所述刮渣板(504)外缘线速度为0.1～1m/min。

9.根据权利要求7所述的一种磁性树脂废水净化方法，其特征在于：步骤S30和步骤S40中，不同组的脉冲进气切换阀(2042)交替开启，单组脉冲进气切换阀(2042)的开关时间比与进气支管(2041)组数n之间的关系为a＝b*6/n，系数b取值0.3～6.7。

10.根据权利要求7所述的一种磁性树脂废水净化方法，其特征在于：还包括步骤S60、通过出水管(505)上设置的回流调节阀(506)调节回流比例，进行废水回流循环处理，其中回流比例为50％～350％。