CN115353176A - 一种污水处理用磁混凝系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水处理用磁混凝系统及方法，涉及污水处理领域，针对目前磁混凝系统中存在的以下问题：(1)磁粉污泥泵容易磨损运行维护费用高；(2)磁分离需要高剪机、磁粉分离机等动力单元，投资、运行、维护费用高。本发明通过设置于沉淀池底部的气体提升组件和水射流提升组件，代替污泥提升泵，用磁粉分离器取代高剪机、磁粉分离机，减少了动力设备，降低了能耗，节省了投资、运行、维护费用，同时给出利用该设备的污水处理方法，提高污水处理效果。

Description

一种污水处理用磁混凝系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种污水处理用磁混凝系统及方法。

背景技术

现有城市污水处理厂中，随着工业园区的不断发展进步，园区工业废水的产量日益增多，往往直接或者仅经过预处理后就排入城市污水处理厂进行处理，所以造成城市污水处理厂集中的工业废水占比日益增加，导致污水成分复杂，磁混凝沉淀池由于其去除SS和TP等污染物，具有沉淀效率高，出水性能稳定，占地面积小等诸多优点，优选用于污水提标改造工程中。

对沉淀池内的磁粉污泥，磁混凝沉淀池沉淀后的磁粉污泥用泥浆泵抽出，一部分直接回前面混凝池，另一部分通过高速剪切机破碎，然后进入磁介质分离机，分离后磁粉进入混凝池，污泥进入浓缩、干化工序，采用污泥泵抽吸污泥，含磁粉污泥对污泥泵磨损严重，使得更换、维修泵的费用高；采用气体提升污泥，管路简单，无运动部件，故障率低、运行费用低；目前存在采用气力提升方式抽取沉淀池内的磁粉污泥或从沉淀池底部通过重力排出，避免了泵送污泥导致的泵体磨损问题，但经过抽取的磁粉污泥需要通过高速剪切机对其破碎，从而降低磁粉污泥的粒径，便于后续磁粉的分离和污泥的排出，但是，高速剪切机运行能耗较大，并且对于磁粉污泥的打散效果较差，磁粉仍被大量污泥包裹，导致污泥分离效率低，引起后续磁介质分离器的负荷增加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种污水处理用磁混凝系统及方法，通过提升器将沉淀池内的磁粉污泥沿切向输入磁粉分离器，磁粉分离器能够利用旋流带动磁粉污泥转动，从而碰撞切割网降低磁粉污泥粒径，旋流作用下倾斜的回收网使得磁粉被阻挡，位于磁粉外的污泥被水流冲刷脱落排出，磁粉汇集至出口端返回混凝池进行循环，降低能耗并提高水处理效率。

本发明的第一目的是提供一种污水处理用磁混凝系统，采用以下方案：

包括依次连通的混凝池、沉淀池和磁粉分离器，混凝池出口通过管路接入位于沉淀池内的布水器，沉淀池底部沉淀区域通过提升器连通磁粉分离器的切向入口端；磁粉分离器内部形成旋流，磁粉分离器内部沿轴向设有间隔分布、倾斜布置的切割网和回收网，切割网与回收网之间设有第一出口端，第一出口端通过回收管接入混凝池。

进一步地，所述提升器包括提升管，提升管底部设有气体提升组件和水射流提升组件，提升管穿过布水器引出至沉淀池外并通过旋流分布窗接入磁粉分离器。

进一步地，所述水射流提升组件通过水管接入水泵，水泵连接水源，水射流提升组件向提升管内输入水射流，结合气体提升组件共同提升和打散絮体。

进一步地，所述沉淀池内部底面为锥形面，以使污泥自然沉降，布水器设有多个出水口，出水口围绕沉淀池轴线的环向均匀分布。

进一步地，所述磁粉分离器包括分离管，切向入口端沿分离管侧壁切向接入分离管，分离管远离切向入口端的一端端面设有第二出口端，以输出污泥；分离管内设有朝向回收网的喷射头，以向回收网输出射流。

进一步地，所述磁粉分离器还包括气液分离器，气液分离器连接分离管以排出分离管内的气体。

进一步地，所述磁粉分离器的轴线水平布置，回收网与切割网所在平面与磁粉分离器的轴线均成30度-90度角；第一出口端位于回收网靠近切向入口端一侧，且位于磁粉分离器的底部。

进一步地，所述回收网上网眼的目数大于系统内循环的磁粉目数，以使穿过切割网后的磁粉在旋流和回收网导向作用下汇集至第一出口端排出，切割网上网眼的目数小于系统内循环的磁粉目数；切割网设置一层或多层。

本发明的第二目的是提供一种利用如第一目的所述污水处理用磁混凝系统的工作方法，包括：

污水输入混凝池，在混凝池内混合磁粉后絮凝形成絮体，经过布水器输入沉淀池；

污水和磁粉在沉淀池底部形成磁粉污泥，磁粉污泥经过提升器的气体提升组件和水射流提升组件联合提升，抽出过程中通过旋流分布窗初步对磁粉污泥破碎、均布后，沿管壁切线方向进入磁粉分离器；

磁粉污泥在磁粉分离器内部形成旋流，磁粉污泥通过切割网时，使磁粉污泥絮块细化；

磁粉污泥在磁粉分离器内逐渐移动，在回收网与切割网之间的磁粉和部分磁粉污泥通过第一出口端输入混凝池，部分污泥穿过回收网排出磁粉分离器，细小污泥絮体通过回收网后，排出磁粉分离器进入后续污泥浓缩、干化工序；

沉淀池顶部通过溢流堰输出处理后的水，部分水供给至水射流提升组件使用。

进一步地，通过气体和水射流驱动磁粉污泥输入提升器，气体和水射流打散磁粉污泥，磁粉分离器内部在旋流和气体作用下破碎磁粉污泥以降低磁粉污泥粒径；提升后的部分污泥回流至混凝池，部分进通过旋流分布窗进入磁粉分离器。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前磁混凝系统对磁粉污泥打散和分离时效果差导致处理效率低的问题，通过提升器将沉淀池内的磁粉污泥沿切向输入磁粉分离器，磁粉分离器能够利用旋流带动磁粉污泥转动，从而碰撞切割网降低磁粉污泥粒径，旋流作用下倾斜的回收网使得磁粉被阻挡，位于磁粉外的污泥被水流冲刷脱落排出，磁粉汇集至出口端返回混凝池进行循环，降低能耗并提高水处理效率。

(2)磁混凝沉淀池沉淀后的磁粉污泥用气体提升和射流抽出，经过旋流分布窗初步打散后沿管壁切线方向进入磁粉分离器，经过气体、水的冲刷作用，结合离心分离、分离切割网作用，磁粉污泥絮块细化，取代高速剪切机以降低功耗，通过多重作用提高磁粉污泥絮块的细化效果，有利于后续的分离处理和磁粉回收。

(3)磁粉污泥能够在水、气冲击下细化，通过小于磁粉粒径的回收网网眼将磁粉阻拦，回收网倾斜布置，利用回收网作用能够实现阻拦和导向作用，在磁粉分离器内部旋流作用和重力作用下，磁粉向回收网下方位置移动，从而逐渐靠近出口端，通过出口端将回收的磁粉收集并输送至下方混凝池，提高磁粉回收利用效率。

(4)提升器通过气体提升和射流抽出磁粉污泥，克服了原工艺中泥浆泵抽吸磁粉泥极易损坏、维修频繁费用高的问题；气体提升和射流提升并用，效果好和能耗低，并且气水混合对絮体的打散、分割更彻底，效果更好。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1或2中污水处理用磁混凝系统的结构示意图。

图中，1.混凝池，2.沉淀池，3.磁粉分离器，4.水泵，5.喷射头，6.气液分离器，7.磁粉污泥出口，8.磁粉出口，9.切割网，10.回收网，11.布水器，12.斜管，13.溢流堰，14.气体提升组件，15.水射流提升组件，16.旋流分布窗，17.气体提升进气管。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图1所示，给出一种污水处理用磁混凝系统。

如图1所示污水处理用磁混凝系统，通过混凝池1、沉淀池2和磁粉分离器3依次串联形成利用磁粉的水处理设备，混凝池1能够容纳输入的污水和磁粉，对污水和磁粉进行搅拌混合，然后将污水磁粉混合物输入到沉淀池2内进行沉淀，磁粉与污水中的固体物结合，形成磁粉污泥沉淀于沉淀池2底部，最后将磁粉污泥输入至磁粉分离器3进行处理，分离出的磁粉输入至沉淀池2参与磁混凝循环，分离出的污泥排出到系统外，沉淀池2顶部通过溢流堰13排出处理后的水体。

在本实施例中，磁混凝沉淀池2沉淀后的磁粉污泥用气体提升和射流抽出，沿管壁切线方向进入磁粉分离器3，磁粉分离器3作用磁粉污泥，将大体积磁粉污泥外部的污泥进行剥离，使得小体积的磁粉污泥也能够返回至混凝池1进行循环，磁粉返回混凝池1进行循环，剥离出污泥继续向前流动进行排出。

具体的，污水处理用磁混凝系统主要包括依次连通的混凝池1、沉淀池2和磁粉分离器3，混凝池1对磁粉和污水进行混合并实现初步的混凝，沉淀池2实现对磁粉污水混合物的沉淀，磁粉分离器3进行磁粉和污泥的分离。

混凝池1出口通过管路接入位于沉淀池2内的布水器11，通过布水器11将磁粉污水混合物平稳均匀输入到沉淀池2内，减少对沉淀池2底部已沉淀磁粉污泥的干扰。

沉淀池2底部沉淀区域通过提升器连通磁粉分离器3的切向入口端，切向入口端表示输入磁粉分离器3的水流、气体和磁粉污泥沿磁粉分离器3的切向进入内部，使其与旋流方向一致，并保持磁粉分离器3内部的旋流。

本实施例中，如图1所示，提升器的提升管节段上设有旋流分布窗16，旋流分布窗为多扇叶结构，能够对进入磁粉分离器3的絮体进行初步的打散。旋流分布窗16设置多个沿环向均匀分布的倾斜扇叶，从而形成涡轮结构，使得穿过旋流分布窗16的絮体被扇叶打散。

磁粉分离器3内部形成旋流，磁粉分离器3内部沿轴向设有间隔分布、倾斜布置的切割网9和回收网10，切割网9能够对旋流夹带的磁粉污泥进行切割，降低其粒径，使得大粒径的磁粉污泥分离为小粒径，同时，将磁粉外附着的污泥进行剥离。

切割网9与回收网10之间设有第一出口端，第一出口端通过回收管接入混凝池1，磁粉污泥在旋流作用下移动，部分小粒径磁粉污泥经过出口端返回混凝池1，另外部分小粒径污泥接触回收网10，在回收网10作用下，磁粉被阻挡然后向第一出口端汇集，从第一出口端排出进入到混凝池1；剥离的污泥在旋流作用下穿过分割网、回收网10后排出磁粉分离器3，进入后续处理。

如图1所示，混凝池1容纳污水和磁粉，混凝池1内部设有挡板，挡板延长内部污水流动路径长度，从而提高磁粉和污水的混合效果；另外，混凝池1内部设有多个搅拌组件，搅拌组件间隔分布，以扰动混凝池1内部固液混合物。

对于沉淀池2，容纳混凝池1输入的磁粉污水混合物，沉淀池2内部底面为锥形面，布水器11设有多个出水口，出水口围绕沉淀池2轴线的环向均匀分布。

本实施例中，锥形面的顶角为锐角，形成大坡度池底，磁粉污泥在重力作用下靠自重沉底，省去刮泥机，可节能，并降低投资成本，并减少了对水体的扰动，有利于污泥沉降。

同时，布水器11位于沉淀池2中心位置，沉淀池2中间进水，再通过布水器11，布水均匀，沉降效果更好；布水器11可为喇叭口布水或八爪、六爪等等。

沉淀池2顶部设有斜管12、斜板以阻挡磁粉污泥的上涌，溢流堰13布置在沉淀池2的顶部，方便沉淀池2顶部对处理后水体的输出。

对于导致磨损的磁粉污泥，采用提升器进行输出，提升器包括提升管，提升管底部设有气体提升组件14和水射流提升组件15，提升管穿过布水器11引出至沉淀池2外并接入磁粉分离器3。

水射流提升组件15通过水管接入水泵4，水泵4接入外部终沉池，水射流提升组件15向提升管内输入水射流，以提升和打散絮体。可以理解的是，本实施例中，也可以将溢流堰13中输出的处理水供应至水泵4，作为水射流提升组件15的水源供应，形成循环供水将沉淀池2中的絮体进行提升。气体提升组件14通过气体提升进气管17获取外部高压气体，输入提升管端部位置，与水射流提升组件15共同提升沉淀池内的磁粉污泥。

气体提升和水射流提升共同作用磁粉污泥，磁混凝沉淀池2沉淀后的磁粉污泥用气体提升和水射流抽出，同时，气体和水射流进入磁粉分离器3形成对磁粉分离器3旋流的驱动作用，沿管壁切线方向进入磁粉分离器3，经过气体、水的冲刷作用，结合离心分离、分离切割网9作用，磁粉污泥絮块细化，取代高速剪切机以降低功耗，通过多重作用提高磁粉污泥絮块的细化效果，有利于后续的分离处理和磁粉回收。

气体提升和射流抽出磁粉污泥，克服了原工艺中泥浆泵抽吸磁粉泥极易损坏、维修频繁费用高的问题；气体提升和射流提升并用，效果好和能耗低，并且气水混合对絮体的打散、分割更彻底，效果更好；

如图1所示，对于磁粉分离器3，包括分离管，切向入口端沿分离管侧壁切向接入分离管，分离管远离切向入口端的一端端面设有第二出口端，以输出污泥。

磁粉分离器3的轴线水平布置，回收网10与切割网9所在平面与磁粉分离器3的轴线呈锐角布置；第一出口端位于回收网10靠近切向入口端一侧，且位于磁粉分离器3的底部。

本实施例中，为了方便小粒径磁粉污泥向混凝池1的输出，第一出口端设置有两个，分别为磁粉污泥出口7和磁粉出口8。

经过气体、水的冲刷以及离心分离及分离切割网9后，磁粉污泥絮块细化，大部分小粒径磁粉污泥通过磁粉污泥出口7回到混凝池1；剩余少部分磁粉污泥继续向前流动，在流动过程中，进一步在水、气冲击下细化，然后磁粉被磁粉回收网10拦下，回到混凝池1；细小污泥及气体通过磁粉回收网10后，气体通过气液分离器6排放，污泥通过剩余污泥出口进入浓缩、干化工序。

可以理解的是，为了提高循环效率，部分小粒径的磁粉污泥可以不经过磁粉分离器3，直接通过另设的旁路回到混凝池1进行循环。

对于回收网10和切割网9，回收网10上网眼的孔径小于系统内循环的磁粉粒径，以使穿过切割网9后的磁粉在旋流和回收网10导向作用下汇集至第一出口端排出，切割网9上网眼的孔径大于系统内循环的磁粉粒径。

本实施例中，分离切割网9可以成组设置，每组设置有一层或多层，同样，磁粉回收网10也可以成组设置，每组设置一层或多层。本实施例中，切割网9和回收网10所在平面与水平面成30-90度夹角，使得切割网9、回收网10与磁粉分离器3的夹角为锐角。

磁粉污泥能够在水、气冲击下细化，通过小于磁粉粒径的回收网10网眼将磁粉阻拦，回收网10倾斜布置，利用回收网10作用能够实现阻拦和导向作用，在磁粉分离器3内部旋流作用和重力作用下，磁粉向回收网10下方位置移动，从而逐渐靠近出口端，通过出口端将回收的磁粉收集并输送至下方混凝池1，提高磁粉回收利用效率。

分离管内设有朝向回收网的喷射头5，以向回收网10输出射流，通过射流冲刷附着在回收网10上的污物，使其脱离回收网10，促进磁粉与污泥的分离效果。

减少数个运动部件及动力装置，省去了高速剪切机及磁介质分离器，投资及运行成本更低，故障率也更低。

实施例2

本发明的另一典型实施方式中，如图1所示，给出一种污水处理用磁混凝系统的工作方法。

结合实施例1中的污水处理用磁混凝系统，该工作方法包括：

污水输入混凝池1，在混凝池1内混合磁粉后经过布水器11输入沉淀池2；

污水和磁粉在沉淀池2底部形成磁粉污泥，磁粉污泥经过提升器抽出至磁粉分离器3；

磁粉分离器3内部形成旋流，带动磁粉污泥接触切割网9，使磁粉污泥絮块细化；

磁粉污泥在磁粉分离器3内逐渐移动，在回收网10与切割网9之间的磁粉和部分磁粉污泥通过第一出口端输入混凝池1，部分污泥穿过回收网10排出磁粉分离器3；

沉淀池2顶部通过溢流堰13输出处理后的水。

在对沉淀池2内的磁粉污泥进行抽出时，通过气体和水射流驱动磁粉污泥输入提升器，气体和水射流打散磁粉污泥，磁粉分离器3内部在旋流和气体作用下破碎磁粉污泥以降低磁粉污泥粒径。

通过提升器将沉淀池2内的磁粉污泥沿切向输入磁粉分离器3，磁粉分离器3能够利用旋流带动磁粉污泥转动，从而碰撞切割网9降低磁粉污泥粒径，旋流作用下倾斜的回收网10使得磁粉被阻挡，位于磁粉外的污泥被水流冲刷脱落排出，磁粉汇集至出口端返回混凝池1进行循环，降低能耗并提高水处理效率。

具体的，结合实施例1和图1，对于上述工作方法，包括：

(1)污水进入混凝池1，污水中的污染物与加入的磁粉等在搅拌机搅拌下均匀混合、絮凝，形成较大絮体，然后经过布水器11进入沉淀池2；

(2)絮体在沉淀池2底部形成磁粉污泥，磁粉污泥通过气体提升组件14、水射流提升组件15联合提升，先经过旋流分布窗16，初步对磁粉污泥破碎、均布后，再沿管壁切线方向进入磁粉分离器3；

(3)磁粉污泥在磁粉分离器3内部形成旋流，通过切割网9时，磁粉污泥经切割网9切割细化；然后部分磁粉污泥通过磁粉污泥出口回到混凝池；

(4)剩余磁粉污泥，流动到回收网10后，磁粉被拦下，通过磁粉出口回到混凝池，细小污泥絮体通过回收网10后，经剩余污泥出口排出进入后续污泥浓缩、干化等工序。

(5)沉淀池2顶部通过溢流堰13输出处理后的水，其中部分作为水泵用水。

沉淀池2底部的磁粉污泥，通过气体提升组件14、水射流提升组件15联合提升，部分污泥可不经过旋流分布窗16，而是直接回流到混凝池1；剩余部分再经过旋流分布窗16，初步对磁粉污泥破碎、均布后，再沿管壁切线方向进入磁粉分离器3。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水处理用磁混凝系统，其特征在于，包括依次连通的混凝池、沉淀池和磁粉分离器，混凝池出口通过管路接入位于沉淀池内的布水器，沉淀池底部沉淀区域通过提升器连通磁粉分离器的切向入口端；磁粉分离器内部形成旋流，磁粉分离器内部沿轴向设有间隔分布、倾斜布置的切割网和回收网，切割网与回收网之间设有第一出口端，第一出口端通过回收管接入混凝池。

2.如权利要求1所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述提升器包括提升管，提升管底部设有气体提升组件和水射流提升组件，提升管穿过布水器引出至沉淀池外并通过旋流分布窗接入磁粉分离器。

3.如权利要求2所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述水射流提升组件通过水管接入水泵，水泵连接水源，水射流提升组件向提升管内输入水射流，结合气体提升组件共同提升和打散絮体。

4.如权利要求1所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述沉淀池内部底面为锥形面，以使污泥自然沉降，布水器设有多个出水口，出水口围绕沉淀池轴线的环向均匀分布。

5.如权利要求1所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述磁粉分离器包括分离管，切向入口端沿分离管侧壁切向接入分离管，分离管远离切向入口端的一端端面设有第二出口端，以输出污泥；分离管内设有朝向回收网的喷射头，以向回收网输出射流。

6.如权利要求5所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述磁粉分离器还包括气液分离器，气液分离器连接分离管以排出分离管内的气体。

7.如权利要求1所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述磁粉分离器的轴线水平布置，回收网与切割网所在平面与磁粉分离器的轴线均成30度-90度角；第一出口端位于回收网靠近切向入口端一侧，且位于磁粉分离器的底部。

8.如权利要求7所述的污水处理用磁混凝系统，其特征在于，所述回收网上网眼的目数大于系统内循环的磁粉目数，以使穿过切割网后的磁粉在旋流和回收网导向作用下汇集至第一出口端排出，切割网上网眼的目数小于系统内循环的磁粉目数；切割网设置一层或多层。

9.一种如权利要求1-8所述的污水处理用磁混凝系统的工作方法，其特征在于，包括：

污水输入混凝池，在混凝池内混合磁粉后絮凝形成絮体，经过布水器输入沉淀池；污水和磁粉在沉淀池底部形成磁粉污泥，磁粉污泥经过提升器的气体提升组件和水射流提升组件联合提升，抽出过程中通过旋流分布窗初步对磁粉污泥破碎、均布后，沿管壁切线方向进入磁粉分离器；

磁粉污泥在磁粉分离器内部形成旋流，磁粉污泥通过切割网时，使磁粉污泥絮块细化；

磁粉污泥在磁粉分离器内逐渐移动，在回收网与切割网之间的磁粉和部分磁粉污泥通过第一出口端输入混凝池，部分污泥穿过回收网排出磁粉分离器，细小污泥絮体通过回收网后，排出磁粉分离器进入后续污泥浓缩、干化工序；

沉淀池顶部通过溢流堰输出处理后的水，部分水供给至水射流提升组件使用。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，通过气体和水射流驱动磁粉污泥输入提升器，气体和水射流打散磁粉污泥，磁粉分离器内部在旋流和气体作用下破碎磁粉污泥以降低磁粉污泥粒径；提升后的部分污泥回流至混凝池，部分进通过旋流分布窗进入磁粉分离器。

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