CN113120997A - 一种超导磁混凝分离废水一体机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种超导磁混凝分离废水一体机，将废水从入水口引入混凝装置,在搅拌同时加入混凝剂、磁介质粉和絮凝剂,混合的水体流入澄清装置；在磁性絮体和水体沉淀分离后，澄清水和磁性絮体分别进入超导磁分离器内两个不同的腔体，通过超导磁线圈吸附下磁介质粉，最后净水和污泥通过各自腔体的出口流出，吸附的磁粉通过磁粉回流管道可以回流进混凝装置，保证充分循环使用。通过将本身无磁性的有害污染物质与磁介质粉充分结合,从而实现超导磁分离净化废水,使其能够广泛高效应用于工业、生活和市政废污水处理且成本低廉，可以通过远程控制高效运行。

Description

一种超导磁混凝分离废水一体机

技术领域

本发明涉及资源环境保护技术领域，尤其涉及一种超导磁混凝分离废水一体机。

背景技术

磁作为一种自然本身存在的现象，人类利用磁性进行物质的分离已经有很长的历史,20世纪七十年代后，磁分离技术开始在工业化应用上推广。伴随对水处理越来越高的要求，磁分离技术在水处理领域得到了越来越多的研究和应用。过去使用的永磁体和常规电磁体，磁场强度有限，弱磁性物质很难被吸附住，水处理强度增高容易出现磁粉跑失这种现象。

超导磁介质混凝沉淀水处理技术则是磁介质混凝沉淀技术的进一步延伸和升级，该技术通过对普通磁介质的改性形成超导磁介质，以超导磁介质分离机取代常规磁介质混凝沉淀技术中的“解絮机+磁分离机”，提高了磁介质对水中污染物的吸附效率，同时，利用超导磁体技术产生的高梯度超强磁场大幅提高了对超导磁介质的回收效率，最大程度上提高了超导磁介质的循环利用率，最大限度内减少了磁介质对后道工序的不利影响。超导磁分离技术作为一种新兴技术，比常规磁分离技术具有显著的优势，有能耗低、处理量大、占地面积小、节省药剂等这些优势。超导磁分离技术在水处理领域有着极大的发展潜力，随着高温超导体技术，磁介质改良技术的发展，它的应用范围也将越来越广。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超导磁混凝分离废水一体机，使其能够广泛高效应用于工业、生活和市政废污水处理且成本低廉。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种超导磁混凝分离废水一体机，包括依次连接的混凝装置、澄清装置和超导分离装置，所述混凝装置包括混凝池、磁粉池、絮凝池，废水从混凝池的进水口进入混凝装置，经过混凝池、磁粉池、絮凝池，经过絮凝池的出水口通过管道与澄清装置相连接，将废水通过澄清水入口通入澄清装置中，所述澄清装置用于将磁性絮凝体和水体沉淀分离，在澄清装置上设置有澄清水入口、澄清水出口以及絮体出口，所述澄清水入口设置于澄清装置的左侧边，所述澄清水出口设置于澄清装置的右侧边上，所述澄清装置的底部设置絮体出口，所述澄清装置内部设置有电动刮泥装置，所述超导磁分离装置通过隔板将超导磁分离装置分隔设置成澄清水腔和絮体腔，所述澄清水腔设置有澄清进口端以及澄清出口端，所述絮体腔上设置有絮体进口端和絮体出口端，所述澄清水腔以及絮体腔对应的2个边上设置有超导磁线圈，所述絮体腔在絮体进口端的上方设置有磁粉回流端，所述磁粉回流端与磁粉回流管道17相连接，所述磁粉回流管道用于连接絮体腔以及混凝装置的磁粉池的磁介质投放口，所述磁粉回流管道上设置有第一电磁阀。

所述混凝池和磁粉池之间设置有第一导流板，所述磁粉池和絮凝池之间设置有第二导流板，所述第一导流板使废水从混凝池的上方流入磁粉池中，所述第二导流板使废水从磁粉池的底部流入絮凝池中。

所述电动刮泥装置包括刮泥板以及设置与澄清装置顶部外侧的电机，所述刮泥板与电机之间通过转轴相连接。

所述絮体腔的絮体进口端处安装超声波振动装置，用于将磁性絮体中磁介质粉和非磁性絮凝体分离。

所述澄清水出口用于将澄清装置的上层清水经澄清水出口导入澄清水进口管道中，所述澄清水进口管道上设置有第一泵，使废水经澄清水进口管道通过澄清进口端进入澄清水腔中。

所述絮体出口通过絮体进口管道与絮体进口端相连接，所述絮体进口管道上设置有第二泵以及第二电磁阀，使澄清装置中的沉淀下的絮体通过絮体进口管道通过絮体进口端进入絮体腔中。

所述澄清出口端与澄清出口管道相连接，所述澄清出口管道上设置有第三电磁阀，所述澄清出口管道以及第三电磁阀用于将澄清水腔的水体通过澄清出口管道导出，所述絮体出口端与絮体出口管相连接，所述絮体出口管上设置有第四电磁阀，所述絮体出口管以及第四电磁阀用于将絮体腔的水体通过絮体出口管导出，所述澄清出口管道位于第三电磁阀的右侧与絮体出口管位于第四电磁阀的右侧使用连接管道联通，所述连接管道上设置有第五电磁阀。

超导磁混凝分离废水一体机的使用步骤为：

步骤一：向混凝装置中输入待处理的废水；

步骤二：开启混凝池搅拌装置、磁粉搅拌装置以及絮凝搅拌装置；

步骤三：通过混凝剂投放口投放混凝剂，磁介质投放口投放磁介质粉，絮凝剂投放口投放絮凝剂；

步骤四：通过絮凝池的出水口通过管道，将废水导入澄清装置中，开启电动刮泥装置；

步骤五：在澄清装置设置有澄清水出口以及絮体出口，将从澄清水出口流出的废水通过澄清管道导入超导分离装置的澄清水腔中，将从絮体出口流出的废水通过絮体管道导入絮体腔中；

步骤六：开启超导磁线圈，设置磁场强度为0.1T,此时对应的励磁电流较小，逐步加大励磁电流，将磁场强度调至3.3T，装置稳定运行；

步骤七：控制***控制开启絮体进口管道、澄清出口管道和絮体出口管的电磁阀，关闭连通管道、磁粉回流管道的电磁阀，启动澄清废水进口、絮体进口管道的泵；

步骤八：磁介质粉回收时，关闭絮体进口管道的泵，关闭絮体进口管道、澄清出口管道和絮体出口管的电磁阀，开启连接管道、磁粉回流管道两处的电磁阀，关闭超导磁线圈，对磁介质粉进行回收操作；

步骤九：磁粉回流完毕后，重复步骤5至7。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过加入磁介质粉,使本身无磁性的有害物质在絮凝剂作用下与磁种充分结合,超导磁分离器提供的超强磁场又能将投加的磁粉完全回收，避免流失带来的损失和影响后续水处理工序，因此能够广泛应用于工业、生活和市政废污水处理。

2、本发明成本低、效率高，本发明处理工业废水,SS去除率高，最优出水＜2mg/L；出水透明度高，浊度＜1NTU；除磷最优出水总磷可低至0.05mg/L；占地面积小，最低可以控制在20m²左右；耗电量小，可实现无人值守自动运行远程控制,无需经常维护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

如图1所示，一种超导磁混凝分离废水一体机，包括依次连接的混凝装置1、澄清装置5和超导分离装置7，所述混凝装置包括依次设置的混凝池、磁粉池、絮凝池，所述混凝池上设置废水入口以及混凝剂投放口，所述混凝剂投放口用于投放混凝剂。所述磁粉池上设置有磁介质投放口用于投放磁介质粉，所述磁介质粉设置为Fe₃O₄粉末，所述Fe₃O₄粉末筛选过粒径，粒径范围是2μm~75μm。所述絮凝池上设置有絮凝剂投放口用于投放絮凝剂。所述絮凝剂设置为聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺（PAM）的一种或2种混合物或为其他材质的物质或物质组合。

所述混凝池上设置有混凝池搅拌装置2，所述磁粉池上设置有磁粉搅拌装置3，所述絮凝池设置有絮凝搅拌装置4，所述混凝池搅拌装置、磁粉搅拌装置、絮凝搅拌装置设置为结构相同的搅拌装置，所述搅拌装置包括设置于混凝装置顶部的搅拌电机，所述搅拌电机与搅拌轴相连接，所述搅拌轴穿过混凝装置的顶部与设置于混凝装置内部的搅拌叶片相连接用于对废水进行搅拌，所述搅拌电机用于给搅拌轴以及搅拌叶片提供搅拌动力。

所述混凝池和磁粉池之间设置有第一导流板18，所述磁粉池和絮凝池之间设置有第二导流板19，所述第一导流板设置与混凝装置的侧壁以及底部固定连接，所述第二导流板设置与混凝装置的侧壁以及顶部固定连接，所述第一导流板使废水从混凝池的上方流入磁粉池中，所述第二导流板使废水从磁粉池的底部流入絮凝池中。在絮凝池的侧边上设置絮凝出水口51。

所述澄清装置用于将磁性絮凝体和水体沉淀分离，在澄清装置上设置有澄清水入口52、澄清水出口54以及絮体出口53，所述澄清水入口设置于澄清装置的左侧边，所述澄清水出口设置于澄清装置的右侧边上，所述澄清装置的底部设置絮体出口。澄清装置内部设置有电动刮泥装置6，所述电动刮泥装置6包括刮泥板以及设置与澄清装置顶部外侧的电机，所述刮泥板与电机之间通过转轴相连接，由电机为刮泥板以及转轴提供动力，所述电动刮泥装置用于防止磁性絮体沉积成块状滞留在装置底部。所述絮凝出水口51与澄清水入口52通过管道相连接，将废水从絮凝出水口通过管道经澄清水入口进入澄清装置中。

所述超导磁分离装置7通过隔板24分隔设置有澄清水腔12和絮体腔13，所述澄清水腔12设置有澄清进口端71以及澄清出口端72，所述絮体腔13上设置有絮体进口端73和絮体出口端74，所述絮体进口端固定安装有超声波振动装置9，用于将磁性絮体中磁介质粉和非磁性絮凝体分离。

所述澄清水腔以及絮体腔对应的2个边上设置有超导磁线圈8，在絮体腔内超声波振荡器9将磁性絮体解絮，使非磁性的污泥絮体和磁介质粉分离，随后在超导磁线圈8磁场作用下，磁介质粉会被完全吸附，非磁性的污泥通过絮体出口管15流入污泥池。

所述澄清水出口54用于将澄清装置的上层清水经澄清水出口54导入澄清水进口管道10中，所述澄清水进口管道上设置有第一泵22，使废水经澄清水进口管道10通过澄清进口端71进入澄清水腔12中。

所述絮体出口53通过絮体进口管道11与絮体进口端73相连接，所述絮体进口管道11上设置有第二泵23以及第二电磁阀21，使澄清装置中的沉淀下的絮体通过絮体进口管道11通过絮体进口端73进入絮体腔13中。

所述澄清出口端72与澄清出口管道14相连接，所述澄清出口管道上设置有第三电磁阀，所述澄清出口管道以及第三电磁阀用于将澄清水腔的水体通过澄清出口管道导出。所述絮体出口端74与絮体出口管15相连接，所述絮体出口管上设置有第四电磁阀，所述絮体出口管以及第四电磁阀用于将絮体腔的水体通过絮体出口管导出，所述澄清出口管道位于第三电磁阀的右侧与絮体出口管位于第四电磁阀的右侧使用连接管道16联通，所述连接管道上设置有第五电磁阀。

所述絮体腔在絮体进口端的上方设置有磁粉回流端75，所述磁粉回流端与磁粉回流管道17相连接，所述磁粉回流管道用于连接絮体腔以及混凝装置的磁粉池的磁介质投放口76，所述磁粉回流管道上设置有第一电磁阀20，超导磁混凝分离废水一体机设置有控制***，所述控制***与第一电磁阀以及超导磁线圈相连接，对第一电磁阀和超导磁线圈磁场进行控制，将吸附下的磁粉快速回冲到混凝装置的磁粉池中，使磁粉可以便利的循环利用。

所述控制***与搅拌装置、电动刮泥装置、第一泵、第二泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀相连接，由控制***对搅拌装置、电动刮泥装置、第一泵、第二泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀进行运行控制。

所述超导磁分离器超导磁混凝分离一体机为水平放置,即水进出口为水平方向,该结构为卧式结构，包括超导磁体和制冷机,超导磁体线圈由NbTi或Nb,Sn超导线材绕制,最高磁场可超过3T,制冷机用于提供液氦冷却超导磁体,制冷机最低冷却温度可达4K（-269.15℃）。

在絮体腔吸附一定量的磁介质粉后可将磁介质粉进行回收，其回收具体操作为：首先关闭絮体进口管道11的第二泵23以及第二电磁阀，再关闭澄清出口管道14和絮体出口管15上的电磁阀，开启磁粉回流管道17以及连接管道16两处的电磁阀，最后关闭超导磁线圈6使磁场消失，在水流的作用下吸附的磁粉被冲刷下来回流到混凝装置的磁粉池中，实现磁介质粉的循环使用。

本申请文件的使用过程为：将废水从入水口引入混凝装置,在搅拌同时加入混凝剂、磁介质粉和絮凝剂, 混合的水体流入澄清装置；在磁性絮体和水体沉淀分离后，澄清水和磁性絮体分别进入超导磁分离器内两个不同的腔体，通过超导磁线圈吸附下磁介质粉，最后净水和污泥通过各自腔体的出口流出。具体工作原理为：废水从混凝池的进水口进入混凝装置，废水经混凝池溢流至磁粉池，再流入絮凝池中，在絮凝池的出水口通过管道与澄清装置的澄清水入口相连接，将废水通过澄清水入口通入澄清装置中，在澄清装置内部设置有电动刮泥装置，由澄清装置中澄清水出口流出的废水，通过澄清管道进入超导分离装置的澄清水腔中，在澄清装置的絮体出口的通过絮体管道与絮体腔相连接将澄清装置沉淀下的絮体通入絮体腔中，所述絮体腔上设置有絮体排出口以及磁介质回流口，所述磁介质回流口通过磁粉回流管道与磁介质投放口相连接实现循环操作。

本发明的使用步骤为：

步骤一：向混凝装置中输入待处理的废水；

步骤二：开启混凝池搅拌装置、磁粉搅拌装置以及絮凝搅拌装置；

步骤三：通过混凝剂投放口投放混凝剂，磁介质投放口投放磁介质粉，絮凝剂投放口投放絮凝剂；

步骤四：通过絮凝池的出水口通过管道，将废水导入澄清装置中，开启电动刮泥装置；

步骤五：在澄清装置设置有澄清水出口以及絮体出口，将从澄清水出口流出的废水通过澄清管道导入超导分离装置的澄清水腔中，将从絮体出口流出的废水通过絮体管道导入絮体腔中；

步骤六：开启超导磁线圈，设置磁场强度为0.1T,此时对应的励磁电流较小，逐步加大励磁电流，将磁场强度调至3.3T，装置稳定运行；

步骤七：控制***控制开启絮体进口管道11、澄清出口管道14和絮体出口管15的电磁阀，关闭连通管道16、磁粉回流管道17的电磁阀，启动澄清废水进口10、絮体进口管道11的泵；

步骤八：磁介质粉回收时，关闭絮体进口管道11的泵，关闭絮体进口管道11、澄清出口管道14和絮体出口管15的电磁阀，开启连接管道16、磁粉回流管道17两处的电磁阀，关闭超导磁线圈，对磁介质粉进行回收操作；

步骤10：待磁粉回流完毕后，重复步骤5至7，装置正常运行。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：包括依次连接的混凝装置、澄清装置和超导分离装置，所述混凝装置包括混凝池、磁粉池、絮凝池，废水从混凝池的进水口进入混凝装置，经过混凝池、磁粉池、絮凝池，经过絮凝池的出水口通过管道与澄清装置相连接，将废水通过澄清水入口通入澄清装置中，所述澄清装置用于将磁性絮凝体和水体沉淀分离，在澄清装置上设置有澄清水入口、澄清水出口以及絮体出口，所述澄清水入口设置于澄清装置的左侧边，所述澄清水出口设置于澄清装置的右侧边上，所述澄清装置的底部设置絮体出口，所述澄清装置内部设置有电动刮泥装置，所述超导磁分离装置通过隔板将超导磁分离装置分隔设置成澄清水腔和絮体腔，所述澄清水腔设置有澄清进口端以及澄清出口端，所述絮体腔上设置有絮体进口端和絮体出口端，所述澄清水腔以及絮体腔对应的2个边上设置有超导磁线圈，所述絮体腔在絮体进口端的上方设置有磁粉回流端，所述磁粉回流端与磁粉回流管道17相连接，所述磁粉回流管道用于连接絮体腔以及混凝装置的磁粉池的磁介质投放口，所述磁粉回流管道上设置有第一电磁阀。

2.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述混凝池和磁粉池之间设置有第一导流板，所述磁粉池和絮凝池之间设置有第二导流板，所述第一导流板使废水从混凝池的上方流入磁粉池中，所述第二导流板使废水从磁粉池的底部流入絮凝池中。

3.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述电动刮泥装置包括刮泥板以及设置与澄清装置顶部外侧的电机，所述刮泥板与电机之间通过转轴相连接。

4.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述絮体腔的絮体进口端处安装超声波振动装置，用于将磁性絮体中磁介质粉和非磁性絮凝体分离。

5.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述澄清水出口用于将澄清装置的上层清水经澄清水出口导入澄清水进口管道中，所述澄清水进口管道上设置有第一泵，使废水经澄清水进口管道通过澄清进口端进入澄清水腔中。

6.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述絮体出口通过絮体进口管道与絮体进口端相连接，所述絮体进口管道上设置有第二泵以及第二电磁阀，使澄清装置中的沉淀下的絮体通过絮体进口管道通过絮体进口端进入絮体腔中。

7.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：所述澄清出口端与澄清出口管道相连接，所述澄清出口管道上设置有第三电磁阀，所述澄清出口管道以及第三电磁阀用于将澄清水腔的水体通过澄清出口管道导出，所述絮体出口端与絮体出口管相连接，所述絮体出口管上设置有第四电磁阀，所述絮体出口管以及第四电磁阀用于将絮体腔的水体通过絮体出口管导出，所述澄清出口管道位于第三电磁阀的右侧与絮体出口管位于第四电磁阀的右侧使用连接管道联通，所述连接管道上设置有第五电磁阀。

8.根据权利要求1所述一种超导磁混凝分离废水一体机，其特征在于：超导磁混凝分离废水一体机的使用步骤为：

步骤一：向混凝装置中输入待处理的废水；

步骤二：开启混凝池搅拌装置、磁粉搅拌装置以及絮凝搅拌装置；

步骤三：通过混凝剂投放口投放混凝剂，磁介质投放口投放磁介质粉，絮凝剂投放口投放絮凝剂；

步骤四：通过絮凝池的出水口通过管道，将废水导入澄清装置中，开启电动刮泥装置；

步骤五：在澄清装置设置有澄清水出口以及絮体出口，将从澄清水出口流出的废水通过澄清管道导入超导分离装置的澄清水腔中，将从絮体出口流出的废水通过絮体管道导入絮体腔中；

步骤六：开启超导磁线圈，设置磁场强度为0.1T,此时对应的励磁电流较小，逐步加大励磁电流，将磁场强度调至3.3T，装置稳定运行；

步骤七：控制***控制开启絮体进口管道、澄清出口管道和絮体出口管的电磁阀，关闭连通管道、磁粉回流管道的电磁阀，启动澄清废水进口、絮体进口管道的泵；

步骤八：磁介质粉回收时，关闭絮体进口管道的泵，关闭絮体进口管道、澄清出口管道和絮体出口管的电磁阀，开启连接管道、磁粉回流管道两处的电磁阀，关闭超导磁线圈，对磁介质粉进行回收操作；

步骤九：磁粉回流完毕后，重复步骤5至7。

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