CN114735882A - 一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统 - Google Patents

一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统，方法包括以下步骤：配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触，得到改质混合液A；将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；将磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；将磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。本发明通过微纳米磁粉表面的催化活性位强化臭氧的氧化效果并提高臭氧的溶解率，强化混凝效果并加速沉淀，且提高磁粉的利用率及回收率。

Description

一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统
技术领域
本发明属于废水深度处理领域，具体的说，涉及一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统。
背景技术
难降解废水的基本特征是有机物浓度高、污染物种类多、可生化性低、生物抑制性强、含盐量高，常规的处理技术难以实现高效、稳定运行。至今，难降解废水高效处理依然是制约工业发展与环境保护的难题。由于难降解废水的处理技术难度大、要求高，一般都需要耦合物理、化学、生物处理技术，构建预处理、生物处理、深度处理三级处理工艺。为有效去除工业废水中的难降解、有毒有害污染物而开展了各种工艺优化和技术革新，新型吸附剂、混凝剂、催化剂等各种材料不断开发，新型工艺如高级氧化技术等不断发展，促进了废水处理技术朝向多元化、精细化和绿色化方向的发展。
生物处理法仍然是工业废水处理的主流，但是单纯经过生物处理后的工业废水的出水指标很难达到国家规范的排放要求，因此，常利用高级氧化工艺处理工业废水，使出水水质指标达到规范标准。目前应用最广泛的高级氧化工艺有Fenton和臭氧氧化工艺。Fenton工艺在运行中需要投加大量酸碱调节pH，操作复杂，且产生大量铁泥。而臭氧高级氧化工艺是一种绿色工艺，操作简便，二次污染少，常温常压下就能产生大量羟基自由基(·OH)和氧自由基(·O2-)，将难降解的特征污染物转化成容易降解的有机物质，并且降低了废水中的毒性，同步提高了废水的O3溶解度、可生化性、矿化度。
混凝技术是水处理厂和废水处理厂中最常见的工艺之一，被认为是一种简单、经济、可升级的技术。在混凝工艺中，需要添加的化合物药剂即是混凝剂或助凝剂，所选择混(絮)凝剂的性能往往能直接决定处理效果以及工艺费用。混(絮)凝剂一般通过吸附架桥、电中和及网捕卷扫作用使得废水中的胶体颗粒物质聚集形成大的聚集物，最后利用沉淀作用将这些聚集物分离出去。目前常用的混(絮)凝剂实现固液分离的方式大多依赖于重力沉降，而这往往造成分离的效率低、速度慢、产生的絮体小。磁混凝通过向传统的混凝过程中引入磁性颗粒(通常为Fe3O4颗粒)，使得无机混凝剂(聚铁、聚铝等)或有机聚合物助凝剂(聚丙烯酰胺等)和磁性颗粒形成磁性絮体。磁性絮体在外加磁场作用下打破了对重力沉降的依赖，实现比传统混凝过程更快的聚集沉淀。常见的引入磁性颗粒的方法是直接向目标水体中添加磁性成分，但是两步投加(分别添加磁性颗粒和混凝剂)又比同时投加的混凝效果更好。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统，通过微纳米磁粉表面的催化活性位强化臭氧的氧化效果并提高臭氧的溶解率，然后处理后废水进入涡流混合步骤，并加入混凝剂在涡流的作用下混合均匀，进入混凝反应步骤，然后加入助凝剂，废水中的微纳米磁粉作为磁性介质重新用于混凝工艺中，强化混凝效果并加速沉淀；通过磁分离系统回收微纳米磁粉，可以将微纳米磁粉循环利用于催化氧化和混凝沉淀过程中，使得微纳米磁粉具有多种用途并能回收再循环利用，本发明主要为提高磁粉的利用率及回收率，使得微纳米磁粉具有多种用途并能回收再循环利用。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，包括以下步骤：
试剂配置步骤，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
微纳米磁粉混合步骤，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
臭氧产生步骤，产生臭氧气体；
催化氧化反应步骤，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
涡流混合步骤，将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
磁混凝反应步骤，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
磁强化沉淀步骤，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
磁分离步骤，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
所述催化氧化反应步骤包括微气泡三相流化反应步骤、涡流反应步骤，所述微气泡三相流化反应步骤使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，使微纳米磁粉处于流化状态；经微气泡三相流化反应步骤处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应步骤继续反应，得到改质混合液A。
所述磁强化沉淀步骤处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应步骤，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％。
所述磁分离步骤还包括微纳米磁粉回流步骤，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置步骤或/和微纳米磁粉混合步骤或/和磁混凝反应步骤。
所述催化氧化反应步骤还包括尾气臭氧处理步骤，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
所述微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳米氧化铈粉中的一种或多种以任意比例混合；
优选的，所述微纳米磁粉的粒径为20纳米～1000微米；
优选的，所述微纳米磁粉悬浊液的磁粉与水的质量比为1:10～1:1000；
优选的，所述微纳米磁粉悬浊液与待处理废水的体积比为1:10～1:1000；
所述混凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种以任意比例混合；
所述混凝剂溶液的质量分数为10.0％；
所述混凝剂溶液与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
所述助凝剂溶液为聚丙烯酰胺溶液；
所述助凝剂溶液的质量分数为0.1％～0.2％；
所述助凝剂溶液的质量与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，包括：
试剂配置系统，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
微纳米磁粉混合系统，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
臭氧产生系统，产生臭氧气体；
催化氧化反应系统，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
涡流混合系统，将催化氧化反应系统处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
磁混凝反应系统，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
磁强化沉淀系统，将磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
磁分离系统，将磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
所述催化氧化反应系统包括微气泡三相流化反应区、涡流反应区，所述微气泡三相流化反应区使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，使微纳米磁粉处于流化状态；经微气泡三相流化反应区处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应区继续反应，得到改质混合液A。
所述磁强化沉淀系统处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应系统，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％；
所述磁分离系统还包括微纳米磁粉回流系统，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置系统或/和微纳米磁粉混合系统或/和磁混凝反应系统。
所述催化氧化反应系统还包括尾气臭氧处理系统，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
对比现有技术，本发明有益效果在于：
1、微纳米磁粉表面具有高密度表面羟基和氧空位，本发明在水处理过程中，微纳米磁粉不仅可在催化氧化反应步骤中作为臭氧催化剂来产生大量羟基自由基强化难降解有机物的去除效果，还可以进入磁强化混凝池的磁混凝反应区，作为磁性介质重新用于混凝工艺中，强化混凝效果并加速沉淀，微纳米磁粉增大了水中固体颗粒的数量和碰撞机会，具有更高的GT值，有利于絮体成型；以磁粉为核心的絮体表面Zeta电位更低，电中和能力更强，更有利于去除以胶体形式存在的污染物；以磁粉为中心形成高密度絮体具有更好的沉淀性能，不仅如此，废水中溶解的臭氧会产生臭氧-混凝协同增效反应，进一步提高混凝工艺的处理效果。
2、本发明通过微纳米磁粉表面的催化活性位强化臭氧的氧化效果并提高臭氧的溶解率，处理后废水加入混凝剂在涡流的作用下混合均匀，然后再加入助凝剂，废水中的微纳米磁粉作为磁性介质重新用于混凝工艺中，强化混凝效果并加速沉淀。
3、通过磁分离系统回收微纳米磁粉，可以将微纳米磁粉循环利用于催化氧化和混凝沉淀过程中，使得微纳米磁粉具有多种用途并能回收再循环利用。
附图说明
附图1是本发明的流程示意图。
附图2是磁磁强化混凝池的结构示意图。
附图中所示标号：1、微纳米磁储槽；2、混凝剂储槽；3、助凝剂储槽；4、汇流管；5、废水输送管；6、臭氧发生器；7、流化床式催化氧化反应器；8、微气泡三相流化反应区；9、涡流反应区；10、微孔曝气头；11、涡流搅拌机；12、臭氧尾气回用管路；13、尾气臭氧破坏器；14、磁强化混凝池；15、涡流混合区；16、磁混凝反应区；17、磁强化沉淀区；18、刮泥机；19、排水口；20、高剪机；21、磁鼓；22、空气反冲洗泵；23、废水反冲洗泵。
具体实施方式
结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围内。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1
一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，包括以下步骤：试剂配置步骤、微纳米磁粉混合步骤、臭氧产生步骤、催化氧化反应步骤、涡流混合步骤、磁混凝反应步骤、磁强化沉淀步骤、磁分离步骤。
试剂配置步骤，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
所述微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳米氧化铈粉中的一种或多种以任意比例混合；
优选的，所述微纳米磁粉的粒径为20纳米～1000微米；
优选的，所述微纳米磁粉悬浊液的磁粉与水的质量比为1:10～1:1000；
配置微纳米磁粉悬浊液的微纳米磁粉还可以采用经过磁分离步骤后回收的微纳米磁粉。
优选的，所述混凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种以任意比例混合；
优选的，所述混凝剂溶液的质量分数为10.0％；
优选的，所述助凝剂溶液为聚丙烯酰胺溶液；
优选的，所述助凝剂溶液的质量分数为0.1％～0.2％。
微纳米磁粉混合步骤，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中，优选的，所述微纳米磁粉悬浊液与待处理废水的体积比为1:10～1:1000。
臭氧产生步骤，产生臭氧气体；
催化氧化反应步骤，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；所述催化氧化反应步骤包括微气泡三相流化反应步骤、涡流反应步骤，所述微气泡三相流化反应步骤使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，使微纳米磁粉处于流化状态；经微气泡三相流化反应步骤处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应步骤继续反应，得到改质混合液A。
涡流混合步骤，将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；所述混凝剂溶液与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
磁混凝反应步骤，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；所述助凝剂溶液的体积与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
磁强化沉淀步骤，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
磁分离步骤，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
所述磁强化沉淀步骤处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应步骤，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％。
所述磁分离步骤还包括微纳米磁粉回流步骤，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置步骤或/和微纳米磁粉混合步骤或/和磁混凝反应步骤。
所述催化氧化反应步骤还包括尾气臭氧处理步骤，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
实施例2
一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，包括试剂配置系统、微纳米磁粉混合系统、臭氧产生系统、催化氧化反应系统、涡流混合系统、磁混凝反应系统、磁强化沉淀系统、磁分离系统，
试剂配置系统，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；具体的试剂配置系统包括微纳米磁储槽1、混凝剂储槽2、助凝剂储槽3，微纳米磁储槽1内带有搅拌装置，在其中装入适量的微纳米磁粉和水，经过搅拌后形成一定磁粉浓度的微纳米磁粉悬浊液；混凝剂储槽2、助凝剂储槽3内可以带有搅拌装置，混凝剂储槽2内配置并存储一定浓度的混凝剂溶液，助凝剂储槽3内配置并存储一定浓度的助凝剂溶液。
配置微纳米磁粉悬浊液的微纳米磁粉可以是未使用过的微纳米磁粉，也可以是经磁鼓21回收后的微纳米磁粉。
优选的，所述微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，可以为微纳米磁性铁基催化剂等，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳米氧化铈粉中的一种或多种以任意比例混合。
优选的，所述微纳米磁粉的粒径为20纳米～1000微米。
优选的，所述微纳米磁粉悬浊液的磁粉与水的质量比为1:10～1:1000。
优选的，所述微纳米磁粉悬浊液与待处理废水的体积比为1:10～1:1000。
所述混凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种以任意比例混合。
优选的，所述混凝剂溶液的质量分数为10.0％。
优选的，所述混凝剂溶液与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
优选的，所述助凝剂溶液为聚丙烯酰胺溶液。
优选的，所述助凝剂溶液的质量分数为0.1％～0.2％。
优选的，助凝剂溶液的质量与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
微纳米磁粉混合系统，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；待处理废水可以是未经过任何处理的废水，也可以是已经经过生物、沉淀、过滤处理的废水，还包括经过本发明处理后COD浓度未达标的废水。具体的，可以通过汇流管4将微纳米磁储槽1内的微纳米磁粉悬浊液输送至待处理废水的废水输送管5中，在汇流管4上设置水泵，设置好微纳米磁粉悬浊液的投加量，启动水泵，使微纳米磁粉悬浊液输送至废水输送管5，可以使得微纳米磁粉悬浊液和待处理废水一同输送至催化氧化反应系统。
臭氧产生系统，产生臭氧气体；具体的可以包括臭氧发生器6，通过臭氧发生器6提供臭氧气体；所述臭氧发生器的臭氧气体浓度为3毫克/升～100毫克/升，臭氧气体与待处理污水的体积比例为1:10～1:1000，臭氧发生器的进气压力为0.02～0.2MPa。
催化氧化反应系统，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A。
作为优选，所述催化氧化反应系统包括微气泡三相流化反应区8、涡流反应区9，所述微气泡三相流化反应区8使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应；经微气泡三相流化反应区8处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应区9继续反应，得到改质混合液A。
催化氧化反应系统可以包括流化床式催化氧化反应器7，流化床式催化氧化反应器7包括微气泡三相流化反应区8、涡流反应区9，微气泡三相流化反应区7的底部设有废水进口、气体进口、微孔曝气头10，微气泡三相流化反应区8与涡流反应区9连通，涡流反应区9内设置涡流搅拌机11，
在微气泡三相流化反应区8和涡流反应区9之间设置臭氧尾气回用管路12。微孔曝气头(具体的可以是微孔布气钛板)使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，产生的臭氧微气泡使得重力下沉堆成一定床层的微纳米磁粉处于流化状态，微纳米气泡能够大大提高臭氧在水中的溶解度。微气泡三相流化反应区8产生的臭氧尾气通过臭氧尾气回用管路11流入涡流反应区9，臭氧尾气重新在涡流反应区9得到利用，污水中臭氧气泡由于碰撞增大，在涡流搅拌机11的涡流叶片作用下被切碎，水和臭氧再次被混合，进而利用臭氧尾气中剩余臭氧将废水中残存的有机物去除，提高了臭氧气体的利用率。
所述催化氧化反应系统还包括尾气臭氧处理系统，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。在涡流反应区9的顶部设置尾气排放口，反应后的残余臭氧气体经尾气排放口进入尾气臭氧破坏器13，尾气臭氧破坏器13将臭氧尾气破坏。
涡流混合系统，将催化氧化反应系统处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
磁混凝反应系统，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
磁强化沉淀系统，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离。
具体的，包括磁强化混凝池14，磁强化混凝池14包括连通的涡流混合区15、磁混凝反应区16、磁强化沉淀区17，经催化氧化反应系统处理后的改质混合液A通过水泵打入涡流混合区15后，用加药泵将适量的混凝剂溶液(如聚合氯化铝，简称PAC)加入涡流混合区15，涡流混合区15内设置涡流搅拌机，经过高强度涡流作用后，实现混凝剂充分与含有微纳米磁粉的废水混合，使得混凝剂与废水中污染物的充分接触，得到改质混合液B；改质混合液B流入磁混凝反应区16，磁混凝反应区16内设置絮凝搅拌电机，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉(可以使外加磁粉也可以是微纳米磁粉回流系统分离回收的磁粉)混合搅拌，得到磁絮体，还可以将磁强化沉淀系统处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应区16，一起搅拌反应。在慢速搅拌后，助凝剂和微纳米磁粉和颗粒物结合成磁絮体，与外加磁粉、由磁强化沉淀区17处理后得到的磁性污泥浆液以及混合有混凝剂的废水通过适度搅拌实现高效絮凝，而后投加助凝剂PAM后形成较大的絮体颗粒，最后强化接触絮凝；此外，磁混凝反应区也充当微纳米磁粉回收池的作用。
磁强化沉淀区17内设置刮泥机18，磁絮体进入磁强化沉淀区17后在重力和磁力作用下固液分离，净水通过磁强化沉淀池上侧的排水口19排出，磁性污泥浆液沉淀进入磁强化沉淀池的底部，并被刮泥机18刮除。
所述磁强化沉淀系统处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应系统，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％，即回流的磁性污泥浆液占总的磁性污泥浆液的20％～100％。
磁分离系统，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
所述磁分离系统还包括微纳米磁粉回流系统，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置系统或/和微纳米磁粉混合系统或/和磁混凝反应系统。具体的，所述磁分离系统包括高剪机20和磁鼓21，通过污泥泵将磁强化沉淀池底部的磁性污泥送入高剪机内解絮，污泥(水)通过解絮机的时候，在机械剪切力作用下，磁性污泥被解絮然后被送入磁鼓内，磁鼓将微纳米磁粉分离回收再次进入试剂配置系统或/和微纳米磁粉混合系统或/和磁混凝反应系统继续参与反应。
所述涡流混合区15内，设置涡流搅拌机，污水在内的停留时间为20～30秒，涡流搅拌机的搅拌转速为300转/分钟～1500转/分钟；所述磁混凝反应区16内设置絮凝搅拌机，污水在内的停留时间5-15分钟，优选9分钟，絮凝搅拌机的搅拌转速80转/分钟～250转/分钟；所述磁强化沉淀区17内设置刮泥机18，采用的刮泥机18可以为中心传动式。
所述磁强化沉淀区17的表面负荷20-60m/h，磁场强度为0.5～1.5T。
所述磁鼓21中的磁场强度为0.5～1.5T。
经磁鼓21处理后的污泥，可以存入污泥储池，再外运出去。
所述磁强化沉淀区的底部设置空气反冲洗泵22、废水反冲洗泵23，对磁强化沉淀区的磁性污泥浆液进行冲洗，废水反冲洗泵23的水压为0.05～0.1MPa，流速为35～45立方米/分钟，空气反冲洗泵22的空气入口中充入空气的流速为1.5～2立方米/分钟。

Claims (10)

1.一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，包括以下步骤：
试剂配置步骤，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
微纳米磁粉混合步骤，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
臭氧产生步骤，产生臭氧气体；
催化氧化反应步骤，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
涡流混合步骤，将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
磁混凝反应步骤，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
磁强化沉淀步骤，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
磁分离步骤，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
2.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述催化氧化反应步骤包括微气泡三相流化反应步骤、涡流反应步骤，所述微气泡三相流化反应步骤使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应；经微气泡三相流化反应步骤处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应步骤继续反应，得到改质混合液A。
3.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述磁强化沉淀步骤处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应步骤，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％。
4.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述磁分离步骤还包括微纳米磁粉回流步骤，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置步骤或/和微纳米磁粉混合步骤或/和磁混凝反应步骤。
5.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述催化氧化反应步骤还包括尾气臭氧处理步骤，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
6.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳米氧化铈粉中的一种或多种以任意比例混合；
所述微纳米磁粉的粒径为20纳米～1000微米；
所述微纳米磁粉悬浊液的磁粉与水的质量比为1:10～1:1000；
所述微纳米磁粉悬浊液与待处理废水的体积比为1:10～1:1000；
所述混凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种以任意比例混合；
所述混凝剂溶液的质量分数为10.0％；
所述混凝剂溶液与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升；
所述助凝剂溶液为聚丙烯酰胺溶液；
所述助凝剂溶液的质量分数为0.1％～0.2％。
7.一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，其特征在于，包括：
试剂配置系统，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
微纳米磁粉混合系统，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
臭氧产生系统，产生臭氧气体；
催化氧化反应系统，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
涡流混合系统，将催化氧化反应系统处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
磁混凝反应系统，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
磁强化沉淀系统，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
磁分离系统，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
8.根据权利要求7所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，其特征在于，所述催化氧化反应系统包括微气泡三相流化反应区、涡流反应区，所述微气泡三相流化反应区使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应；经微气泡三相流化反应区处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应区继续反应，得到改质混合液A。
9.根据权利要求7所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，其特征在于，所述磁强化沉淀系统处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应系统，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％；
所述磁分离系统还包括微纳米磁粉回流系统，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置系统或/和微纳米磁粉混合系统或/和磁混凝反应系统。
10.根据权利要求9所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，其特征在于，所述催化氧化反应系统还包括尾气臭氧处理系统，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
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