CN114873819A - 一种多污染物污水磁处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种多污染物污水磁处理系统，属于污水处理领域。所述磁处理系统包括预磁化、磁混凝、磁催化分解、磁吸附、磁分离回用等工艺阶段，通过磁絮凝工艺去除污水中的悬浮物，通过磁性催化剂降解污水中的COD，通过磁性吸附剂吸附磷酸盐、重金属及其他难降解污染物；同时通过(选择性)预先磁处理技术，可提升磁混凝、磁吸附、磁催化分解的效果。三个阶段中的磁种、磁性催化剂、磁性吸附剂都经过磁分离系统回收，经处理后循环利用。本发明系统突破了现有磁处理技术只能作为生化法、膜法等水处理技术的辅助手段的局限，实现了磁处理技术在多污染物污水处理中的全流程应用。

Description

一种多污染物污水磁处理系统
一、技术领域
本发明涉及污水处理领域，涉及一种多污染物污水磁处理系统，具体地说是利用多种磁处理技术协同处理多污染物污水的系统。
二、背景技术
现有工业污水处理技术主要包括生化法、膜法、物理法和化学法等，这些水处理工艺可处理大多数工农业和社会服务污水污水。但对于化工制药废水、湿法冶金废水、电厂脱硫废水等难降解、高盐高COD、富磷、含重金属废水，处理效果很差。同时存在也存在工艺复杂、占地面积大、基建成本高、对不可生化的污染物效率低下、消耗大量化学药剂、存在二次污染风险等不足。
污水磁处理技术由于分离动力强、工艺简单、占地面积小、药剂添加量少等优势成为水处理技术发展的重要方向之一。现有污水磁处理技术主要包括磁絮凝、磁化水、磁分离等，主要用于处理污水中的悬浮颗粒、防止结垢为主，因此磁处理技术仅可处理污染成分简单的高浊度污水或作为传统水处理工艺的沉淀工艺、或用于锅炉防垢工艺使用。总体上看污水磁处理技术净水范围窄，磁能利用效率低，运行成本高，但磁处理技术也在持续取得进展。公开号为CN212954768U的专利，提出了一种泥膜生化与加磁高效沉淀池相结合的污水处理系统，可高效去除水中的污泥。公开号为CN212504457U的专利，利用磁絮凝增强悬浮物的去除效率。公开号为CN208218620U的专利，利用磁或磁加载絮凝高效除磷。公开号为CN112266112A的专利，利用磁絮凝和磁分离技术增强重金属的去除效率。在以上发明技术中，磁处理技术都是作为整体水处理工艺的一个环节发挥作用的。可见，磁处理技术净水范围窄、缺少协同整合、无法处理多污染物复杂污水、磁能利用效率低，这些困难严重限制了磁处理技术的推广应用，因此磁处理技术很难实现工业应用。
三、发明内容
本发明是为避免上述污水磁处理技术的不足，提供了一种全磁多污染物污水处理系统。考虑多污染物治理需求和各种磁处理技术的特点，将多种磁处理技术集成使用，构建合理的磁污水磁处理逻辑，形成“全磁”水处理系统。依据各种磁技术的功能不同将磁处理单元模块化，不但实现污水中多污染物的高效治理，又可实现各种磁处理技术的协同增强，提高了磁能利用效率。
本发明一种多污染物污水磁处理系统，其特征在于所述系统包括预磁化(依据情况可选)、磁混凝、磁催化分解、磁吸附、磁分离回用等工艺阶段。
具体磁处理步骤及工艺方法包括：
步骤1，磁混凝：在调节后的水体中添加5～100mg/L的磁种和混凝剂，经剧烈和缓慢搅拌后形成磁絮团，利用梯度磁场将磁絮团高效分离。通过高速搅拌使磁絮团中的磁种与污染物分离，利用梯度磁场回收磁种。
步骤2，磁催化分解：利用磁性催化剂，通过高级氧化分解工艺降解污水中的COD。利用梯度磁场将磁性催化剂高效固液分离。
步骤3，磁吸附：依据污染物性质，在污水中投加10～100mg/L特点磁性吸附剂，经过10-60min搅拌，污染物被吸附在吸附剂表面。利用梯度磁场将磁性吸附剂高效固液分离，经恰当处理后，循环利用。
步骤4，预磁化：此步骤为选择性操作步骤，依据进水水质不同，可分别在磁混凝、磁催化分解、磁吸附工艺的前端加上预磁化处理，以增强混凝沉降、催化分解及吸附的效果。
步骤5，磁性药剂循环利用：对磁混凝、磁催化分解、磁吸附过程中回收的磁种、磁性催化剂、磁性吸附剂进行恰当加工处理，进行循环利用。
优选地，所述磁种包括磁铁矿粉、粉煤灰磁珠、合成的纳米磁种及其他强磁性矿物颗粒。其通过磁分离固液分离的效率一般>98％。
优选地，所述梯度磁场包括但不仅限于利用超磁分离机、磁分离磁鼓等设备进行磁分离。
优选地，所述磁性催化剂是指内部为磁核，表面包覆高催化活性物质的复合材料粉体。其通过磁分离的回收效率一般>95％。
优选地，所述高级氧化分解技术是指芬顿氧化、光催化、臭氧氧化、过硫酸盐氧化、电催化等有机污染物的氧化分级技术。
优选地，所述预磁化处理是指利用100-500mT的匀强/梯度磁场对水体进行预先处理5-60min，以增强水的活性，提升后续水处理效果。
技术效果
与已有技术相比，本发明技术具有以下优势：
1、处理对象涵盖重金属、磷酸盐、难降解COD等污水中主要的污染物，使磁处理技术可以单独使用，处理复杂多污染物水体。
2、电气化集成程度高、占地面积小、廉价高效、易于工业化生产。
3、水处理剂可方便的通过磁分离实现循环利用，药剂消耗量少、无二次污染、绿色低碳。水处理过程不受生化适应性的限制，适用于高盐高COD废水、化工制药废水、电厂脱硫废水等多种工业废水的处理；同时具有占地面积小、廉价高效、易于电气化控制、绿色低碳的特点。
四、附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1一种多污染物污水磁处理系统的总体技术结构图。
图2一种多污染物污水磁处理系统的水处理运行路线图。
图3一种多污染物污水磁处理系统的实验装置照片图。
五、具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例1：
含硝基苯酚、磷酸盐、重金属的化工污水的处理
(1)调节水体pH至6-8，检测污染物浓度。
(2)按照10mg/L的浓度加入磁种和适量PAM絮凝剂，250r/min下搅拌1min，然后在100r/min下搅拌4min。利用超磁分离机将磁絮团固液分离，600r/min下高速搅拌使磁絮团中的磁种与污染物分离，利用磁分离磁鼓回收磁种。经干燥处理后回用。
(3)对磁混凝清液进行预处理：250mT匀强磁场下，预处理5min。
(4)利用CoFe2O4@沸石磁性催化剂，以过硫酸盐为助催化剂，氧化分解工艺降解污水中的硝基苯酚和其它COD成分。利用梯度磁场将磁性催化剂高效固液分离。经恰当处理后回用。
(5)将催化处理出水pH调制3，向其中投加100mg/L的ZrO4@磁珠磷吸附剂和50mg/L的聚苯胺@磁珠磷吸附剂，200r/min下搅拌10-30min，磷酸盐和重金属去除即可达标。利用梯度磁场将磁性吸附剂高效固液分离，经恰当处理后，循环利用。
(6)将pH调至6-8，再次检测水质，如果仍有不达标的指标，可重复以上步骤中的部分步骤。
实施例2：
高盐、含难降解有机物、重金属的电厂脱硫污水的处理
(1)调节水体pH至6-8，检测污染物浓度。
(2)按照100mg/L的浓度加入磁种和适量PAM絮凝剂，250r/min下搅拌1min，然后在100r/min下搅拌4min。利用超磁分离机将磁絮团固液分离，600r/min下高速搅拌使磁絮团中的磁种与污染物分离，利用磁分离磁鼓回收磁种。经干燥处理后回用。
(3)对磁混凝清液进行预处理：250mT匀强磁场下，预处理5min。
(4)利用CoFe2O4@沸石磁性催化剂，以过硫酸盐为助催化剂，氧化分解工艺降解污水中的COD成分。利用梯度磁场将磁性催化剂高效固液分离。经恰当处理后回用。
(5)对磁混凝清液进行预处理：300mT匀强磁场下，预处理5-10min。
(6)将催化处理出水pH调制3，向其中投加100mg/L的La2O3@磁珠Cl-吸附剂和50mg/L的壳聚糖@磁珠磷吸附剂，200r/min下搅拌10-30min，磷酸盐和重金属去除即可达标。利用梯度磁场将磁性吸附剂高效固液分离，经恰当处理后，循环利用。
(7)将pH调至6-8。再次检测水质，如果仍有不达标的指标(按照后接膜过滤或蒸馏法除盐的进水要求)，可重复以上步骤中的部分步骤。
结合图1-3，如图2所示，本发明通过预磁化增强污水活性，提升后续处理效果；通过磁絮凝加速污泥絮团沉降，降低污水浊度；利用磁性催化剂对有机污染物进行该氧化降解；利用磁吸附对水中重金属、磷酸根等剩余污染物进行选择性吸附；所有磁种和磁性药剂都可通过磁分离进行回收再利用。最后通过曝气充氧增加溶氧值，提升水质和水体自净化能力。同时将这些磁处理工艺“模块化”，根据水体水质差异灵活选择水处理模块。采用PLC控制程序、远程监测与传感技术对水质监测和水处理全过程进行智能控制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多污染物污水磁处理系统，其特征在于，所述系统包括磁混凝、磁催化分解、磁吸附、磁分离回用的工艺阶段。
2.一种多污染物污水磁处理系统，其特征在于，还包括预磁化的工艺阶段，所述预磁化在磁混凝、磁催化分解、磁吸附工艺前进行。
3.一种采用权利要求1或2所述的污水磁处理系统进行磁处理工艺方法，其特征在于，方法包括如下步骤：
步骤1，磁混凝：在调节后的水体中添加5～100mg/L的磁种和混凝剂，经剧烈和缓慢搅拌后形成磁絮团，利用梯度磁场将磁絮团高效分离；通过高速搅拌使磁絮团中的磁种与污染物分离，利用梯度磁场回收磁种；
步骤2，磁催化分解：利用磁性催化剂，通过高级氧化分解工艺降解污水中的COD；利用梯度磁场将磁性催化剂高效固液分离；
步骤3，磁吸附：依据污染物性质，在污水中投加10～100mg/L特点磁性吸附剂，经过10-60min搅拌，污染物被吸附在吸附剂表面；利用梯度磁场将磁性吸附剂高效固液分离，经恰当处理后，循环利用；
步骤4，预磁化：此步骤为选择性操作步骤，依据进水水质不同，分别在磁混凝、磁催化分解、磁吸附工艺的前端加上预磁化处理，以增强混凝沉降、催化分解及吸附的效果；
步骤5，磁性药剂循环利用：对磁混凝、磁催化分解、磁吸附过程中回收的磁种、磁性催化剂、磁性吸附剂进行恰当加工处理，进行循环利用。
4.根据权利要求3所述的磁处理工艺方法，其特征在于：
所述磁种包括磁铁矿粉、粉煤灰磁珠、合成的纳米磁种及其他强磁性矿物颗粒；其通过磁分离固液分离的效率一般>98％。
5.根据权利要求3所述的磁处理工艺方法，其特征在于：所述梯度磁场包括但不仅限于利用超磁分离机、磁分离磁鼓设备进行磁分离。
6.根据权利要求3所述的磁处理工艺方法，其特征在于：所述磁性催化剂是指内部为磁核，表面包覆高催化活性物质的复合材料粉体；其通过磁分离的回收效率一般>95％。
7.根据权利要求3所述的磁处理工艺方法，其特征在于：所述高级氧化分解技术是指芬顿氧化、臭氧氧化、过硫酸盐氧化、光催化、电催化的有机污染物的氧化分级技术。
8.根据权利要求3所述的磁处理工艺方法，其特征在于：所述预磁化处理是指利用100-500mT的匀强/梯度磁场对水体进行预先处理5-60min，以增强水的活性，提升后续水处理效果。
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