专利名称：一种去除流体中污染物的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水处理技术，特别涉及一种利用磁性物质去除流体中污染物的系统。
背景技术：
随着人类对环境质量要求的提高，同时受水资源短缺和能源危机的影响，未来的水处理将向低能耗、高性能、节约土地、提高排放标准的方向发展。
目前在供水领域中，混合絮凝、沉淀澄清、过滤和消毒是我国几十年来沿用至今的净水主流工艺。在深度处理技术方面，膜技术，活性炭等也被广泛应用于给水处理。
众所周知，含磷洗涤剂可使城市污水中正磷酸盐的含量大量增加，而处理正磷酸盐污水比较困难，并且由于其沉降性能不佳而需要大面积的澄清池和很长的沉淀时间。采用磁分离技术则很好地解决了上述问题，其原理是向污水中投加混凝剂的同时，再向污水中投加磁种等加载物，使之与污染物絮凝结合成一体，然后通过高效沉淀和磁过滤将水中的污染物去除，磁种则回收循环使用。
磁过滤基本工作原理是在外加-兹场下，磁性介质表面产生高梯度磁场，捕集经过它的磁性颗粒，并将其重新送回混合池以便再次使用。
现有磁分离技术在工程实际中应用较少，原因是磁种的回收技术一直没有很好的解决。如采用磁鼓分离器回收，则要求对其不同部位的磁场强度、水流速度、流水间隙、磁鼓表面材料，表面形状，漏磁量、以及磁粉的磁特性、颗粒度、品质、品相等等都要仔细分析。实践证明，在一个商业运行的》兹分离水处理设备中，恰到好处的选择好磁鼓与磁粉，并使之良好运营是一件难度非常大的事情。
实用新型内容
3本实用新型的目的在于提供一种水处理系统，能够有效回收》兹性加载介质，其结构简单、易实施、可降低成本，从而获得水处理的良好商业运营。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案
一种去除流体中污染物的系统，至少包括混合池和沉淀池，并通过磁性物质加载絮凝去除流体中的污染物，所述沉淀池的下端沉淀物出口与可从沉淀物中分离出》兹性物质的水力旋流分离机构相连通。
进一步地，上述水力旋流分离机构包括吸泥装置、破碎装置和至少一个水
力旋流分离器；其中，所述吸泥装置入口与所述沉淀池下端沉淀物出口相连通，所述吸泥装置出口与所述破碎装置相连通；所述石皮碎装置的出口与所述至少一个水力旋流器的进液管相通。上述的破碎装置主要是用于对沉淀物进行破碎处理，以击碎大块的絮状物，从而利于后续设备对沉淀物的分离。
进一步地，上述水力旋流分离机构包括吸泥装置和至少一个水力旋流分离器；其中，所述吸泥装置入口与所述沉淀池下端沉淀物出口相连通，所述吸泥装置的出口与所述的至少一个水力旋流分离器的进液管相通。
进一步地，上述水力旋流分离器为2个、3个或4个，并联安装于进液总管和出液总管之间，所述水力旋流分离器的进液管与所述进液总管相连通，所述水力旋流分离器上端的上溢流口与所述出液总管相连通。
进一步地，上述水力旋流分离器具有聚氨酯材料制成的内衬。
进一步地，上述水力旋流分离器的排料口位于混合池的正上方，使分离出的石兹性物质直4妄进入混合池。
进一步地，上述混合池为2个、3个或4个。
本实用新型是在原有的并被广泛使用的磁加载絮凝技术的基础上，根据水力旋流器的工作原理，利用混凝于水中的磁性絮体与水的比重的不同将磁性絮体与水有效分离装置。
本实用新型具有如下优点及效果
1、由于设备在分选磁粉过程中采用了非磁性分选的技术，依据磁粉与水的比重的差别，而不是磁铁特性，所以对磁粉的品质要求大幅度降低，使得该系统比现有的磁鼓回收磁粉方式有更高的回收效率，可以有效降低系统运营成本，提高出水水质，使出水水质完全符合国家最新推出的城镇生活污水排放标准， 并在商业应用中变得行之有效，且具有市场竟争力。
2、 本实用新型提供的水处理系统，占用空间小，能耗低、对于污染程度较 小的污水，特别是进行深度处理的污水不需要再进行传统的剪切、破碎絮体的 工序，运行可靠，安全、成本低。与膜处理相比较，设备的使用寿命长，除了 正常的维护外，不用更换部件而造成高昂的二次投资(如膜工艺中的膜更换)。
3、 因为整个工艺中絮体沉降速度很快，污水的停留时间很短，因此对包括 总磷(TP)在内的部分污染物，出现反溶解过程的机率非常小，另外系统中投 加的磁种和混凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用，因 此对细菌、病毒、油、重金属及磷的去除效果比传统工艺要好，由于对磷的去 除效果奇高，切断了藻类生长的营养源，对藻类生长的控制效果特佳。如果以 后污水中总磷指标继续提高，不需要增加投资建设新设施，只需利用现有加载 混凝》兹分离系统，在运行时增大混凝剂的用量即可满足。
本实用新型可完全适用于城市污水的一级、二级、三级处理、再生水、自 来水处理、河道水处理、高磷废水处理、再生纸废水、电子元件生产废水(高 磷、高重金属)、钢铁废水、供水(除藻类、病毒、除铁等)、油田废水处理。
图1为本实用新型的工艺方法流程图； 图2为本实用新型的系统连接示意图3为本实用新型的系统中的水力旋流分离器的工作原理图4为本实用新型的系统中的水力旋流分离器的并联安装示意图;
图5为图4的左视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。 如图l所示， 一种污水处理方法，其处理步骤包括步骤一，在进水中加入磁性物质和混凝剂，搅拌混合，形成絮状物；其中，
所述》兹性物质的比重大于水和泥土；
步骤二，混合处理后的水经过很短一段时间的沉淀后，上层的清水流出； 步骤三，对于混合水中下层的沉淀物，利用沉淀物中不同成份的比重差，
采用水力旋流分离方法将其中的磁性物质分离出，其余比重小的成份则作为污
泥排出；
步骤四，将分离出的磁性物质送回到混合絮凝工序，循环使用。
其中，上述的;兹性物质是指具有一定磁性的i兹粉，包括一些经过特殊处理 的；兹种。比如铁粉、软锰矿和磁黄铁矿、磁铁矿、；兹-赤《失矿和赤铁矿樣i粒等均 可用来做磁种。磁种投放到水中后，在废水中起着"核心"的作用，使废水中的 杂质与磁种之间通过粒子或分子之间的亲和作用，可选择性地附着于弱磁性或 非磁性的物质成份表面，使弱磁性或非磁性物质形成磁性团聚体，从而加快沉 淀效果。上述;兹性物质的比重要求大于水和细泥土，水的平均比重为1.0 (1,000Kg/cum),细泥土的平均比重是1.2 1.6 ( 1200 1600 Kg/cum)。也就是 说，磁性物质的比重大于1.6 ( 1600 Kg/cum)。当然，沉淀物中不同成份之间的 比重差相对大一点，分离的效果更佳。最优选的磁粉是磁铁粉， 一般磁铁粉的 平均比重大于4.0,其中比重为5.0的磁铁粉效果最佳。上述的磁铁粉可以是"包 胶磁粉"，即磁性粉末Fe304颗粒表面包裹上一层氢氧化铁胶，磁种的性质主要 取决于氢氧化铁胶的性质。氢氧化铁具有两性特性。当溶液为酸性时，磁种表 面带正电荷，此时，由于异性电荷的亲和吸附作用，它可以吸附废水中大量带 负电荷的混浊物颗粒和胶体等各种杂质。当溶液为碱性时，磁种表面带负电荷， 由于同性电荷相斥，此时表面带负电荷的杂质污染物就会脱离磁种，进入溶液 中。这样，磁种便获得再生，并可以反复多次使用。
上述的混凝剂是具有凝聚与絮凝作用的药剂的通用名称，可以是聚合氯化 铝(PAC)、聚丙蹄酰胺(PAM)、硫酸铝(A12(S04)3)、铝化铁、三氯化铁等， 聚合氯化铝用得比较广泛，价格合适，聚丙烯酰胺的价格贵一些，但用量少， 通常集中配合使用效果更好些，用量要根据不同的水质确定。所谓混凝包括凝 聚与絮凝两种过程。凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程，是一个瞬间过
6程，只需将化学药剂扩散到全部水中即可。絮凝则是指胶体脱稳后(或由于高分子物质的吸附桥作用)聚结成大颗粒絮体的过程。絮凝过程是需要一定的时间去完成的。水处理中的无机混凝剂与有机絮凝剂的协同作用， 一般情况下二者很难区分。
Y吏用上述污水处理方法，本实用新型提供一种水处理系统，包括管道混合器、混合池和沉淀池，沉淀池与水力旋流分离机构连接。管道混合器设置在进水的输出管道上，每个管道混合器与相应的混凝剂及药物储罐相连接，储罐上设有控制阀门及计量泵，以控制混凝剂及药物的加入量。混合池相当于反应室，可设置为2个或3个，其目的是将磁粉与细小的絮体结合，特别是混合池内搅拌器叶片及涡轮的搅动，使得结合加速。其中最后一个混合池可以加入新混凝剂，以使细小的絮体包裹成大片的絮体，并在沉淀池中将大量的絮体沉降到池的底部，从而形成了含有大量磁粉的污泥。沉淀池主要是用于将进入的污水和絮体从上至下在整个沉淀池内形成了一个稳定的，动态的自上而下的清水，浑水，污泥和磁粉的分布层，从而将上层的清水分离到相应的区域，下层的污泥和磁粉等沉淀物则进入到水力旋流分离机构。如果污水中絮体较小或胶体物质较少，所述的水力旋流分离机构可以采用吸泥泵和水力^走流分离器直接连接，吸泥泵吸出的污泥和;兹粉直接进入到水力旋流分离器中，由于含磁粉和絮体的泥浆高速射入水力旋流分离器，絮体在吸泥泵里面被初次的打碎，然后被射入旋流分离器后在离心力的作用下与桶壁不断地进行摩擦直至絮体被完全粉碎，磁粉被从絮体中完全分离，故水力旋流分离器一次完成了污泥破碎和磁粉回收的功能。如果污水中絮体较大或胶质物质较多，所述的水力旋流分离机构在吸泥泵和水力旋流分离器之间增加有污泥破碎机或污泥剪切机，以打碎较大的絮体，有利于后续设备中,兹粉与污泥的分离。
下面以污水处理为例，详细说明本实用新型的污水处理系统，但不仅限于该描述。
如图2所示， 一种污水处理系统，包括管道混合器1、混合池2和沉淀池3，沉淀池3与水力旋流分离机构连接。所述的水力旋流分离机构包括吸泥泵4、破碎机5和水力旋流分离器6。其中，本实施例中，采用三个管道混合器、三个混合池2、 一个沉淀池和一个水力旋流分离器6,所述吸泥泵4的入口与所述沉淀池3的下端沉淀物出口相连通；所述水力旋流分离器6设置在第 一个混合池2的上方。为便于清楚描述本实用新型的技术方案，本实施例仅以一个水力旋流分离器6为例，但不^f又限制于此，也就是说，上述水力旋流分离器6最好采用多个，例如3个或者4个。上述系统中的处理设备均采用现有技术进行生产和安装，包括系统中所需要的动力装置、管道、阀门等必要的连接件以及必要的仪表设备，在此不再赘述。
污水通过进水口，经过三级管道混合器1后流向混合池2。通常情况下，根据欲处理水的特点，可以设置多个管道混合器1,用于加入不同的混凝剂及药物，比如PAC、 PAM以及PH调和剂等物质。上述的混凝剂及药物分装在不同的储罐7中，由阀门8和计量泵9控制加入量。在第一个管道混合器里l，加入PAC,使污水与混凝剂充分均匀混合，再经过两个管道混合器l后，污水进入第一个混合池2。经过PAC的作用，污水中的悬浮物会产生大量的细小的絮体，在第一个混合池2中翻腾。
在第一个混合池2中，还需加入^兹粉，循环生产时，可由水力旋流分离器6下端的排料口将分离出的-兹粉直接喷入到混合池内。^f兹粉在搅拌器的作用下与流入的带有细小絮体的污水又充分均匀搅拌，并流向第二个混合池2。在第一个混合池2中，由于磁粉的加入，磁粉与细小的絮体互相粘合，整个池内的水颜色呈黑灰色，并随着-兹粉投加量的增加，水的颜色越来越黑。通常我们也可以根据水的颜色判断磁粉的投加量的大小。
在第二个混合池2里， 一般加入高分子聚合物如PAM (聚丙烯酰胺，非离子型高分子絮凝剂，可在颗粒间形成更大的絮体，由此产生的巨大表面吸附作用)等，其目的是将细小的絮体结合成大片的絮体，以便于在下一级沉淀池3中沉降。由于絮体和磁粉互相结合，再加上聚合物的作用，就会产生较大的絮片，又由于絮片里面包含了很多；兹粉，4吏得絮片的重量或比重远大于水本身，因此，加入混凝剂和磁粉后产生的絮片的很容易在水中下沉，从而达到泥水分离的目的。
8在第三个混合池2里，可以根据来水情况决定增加投放PAM，或者不再投放任何药剂，仅用来增加搅拌时间，以便使PAM与絮体更充分的结合，更有利于使絮体增大，增加絮体的沉降效果，以保证出水水质。同时也可以在该混合池内才殳;^文其他药剂，以调整未来出水的性质。
经过三级混合池2处理后的水流入竖向沉淀池3，由于水中清水与絮体的比重差距纟艮大，导致絮体由于重力作用快速向下沉降，而清水向上流动，在整个沉淀池内形成了一个稳定的，动态的自上而下的清水，浑水，污泥和i兹4分的分布层。在沉淀池3中，由于絮体内包裹了大量的-兹粉，而》兹;盼的比重远大于水的比重，所以导致整个絮体的比重大于水的比重，并在沉淀池3中将大量的絮体快速沉降到池的底部，从而形成了含有大量磁粉的污泥。这样，上层的清水通过堰板流出沉淀池，而下层剩余的污泥和磁粉则被吸泥泵4吸出。
由沉淀池3上层流出的清水可以直接排放至河、湖、市政管网等，也可以根据未来的使用用途进行再加工处理，作为循环使用的目的。
下层的污泥和磁粉被吸泥泵4吸出后，送入污泥破碎机5。使用污泥破碎机、剪切机等设备将絮体与磁粉的絮片结构打碎，以便于下一步的磁粉分离。
-兹粉和污泥送入水力旋流分离器6后，水力旋流分离器6将污泥和》兹粉以一定的压力和速度打入水力旋流分离器6的腔体内，比重大的i兹粉从旋流分离器下端的排料口喷出，直接落到混合池2中，重复使用。而污泥则因为比重轻，故会集中在腔体的中间部位，并被不断进入腔体的水流挤入腔体中间的排水管，从上溢流口排出。这样一个连续的过程，使得污泥和磁粉达到了有效分离的目的。在上述分离中，可以根据流体的污染情况以及磁性物质的比重，对水力旋流分离器6设定不同的速度，从而最大程度地分离出全部^f兹性物质。当然，如果磁性物质的比重较小，在分离时有可能将相近比重的砂粒、石块等杂质一并从排料口中分离出。
上述分离后的污泥直接排入剩余污泥池10,并通过污泥池IO排入污泥脱水机房。
整个流程不断重复，水处理连续进行。如图3所示，上述的水力旋流分离器6是一种常用来作为粉末分选的设备，它是由一个带有圓柱部分的锥形容器。锥体上部内圆锥部分叫液腔。圓锥体外侧有一进液管61,以切线方向和液腔连通。容器的顶部是上溢流口 62,底部是排料口 63(也叫底流口)。水力旋流分离器的尺寸由锥体的最大内径决定。其工作原理是离心沉降。由于颗粒之间存在着密度差，其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，锥体中间产生一个低压区，形成一个气柱，造成真空，起抽吸作用，大部分比重小的颗粒在旋流的作用下由上溢流口62排出，比重大的颗粒甩向内壁，沿内壁下滑，/人排料口63排出。
在本实施例中，吸泥泵4将沉淀池3底部吸出的包含有磁性介质和非磁性介质的污泥絮体加压射入到水力旋流分离器6的进液管61,在离心力和重力的共同作用下，磁性介质或非磁性介质由于其比重远大于水的比重，被甩向旋流分离器内壁，沿旋流分离器内壁旋转下滑，最后从排料口63排出；而比重远小于磁粉的水和污泥絮体由上溢流口 62排出被送往污泥池10。上述的水力旋流分离器6设有压力表64和阀门65,该压力表64用于监视入口泥浆压力以保证旋流分离器正常工作；阀门65用于进行水力旋流分离器6的工作切换，可以是手动调节阀门，也可以是自动调节阀门；自动调节阀门是由电子压力传感器将信号送到PLC(可编程控制器)，计算机根据压力情况控制电磁阀进行水力旋流分离器6工作切换。
由于水力旋流分离器6将含有磁粉的絮体高速射入，并被甩向内壁，故》兹粉对设备的冲刷力非常大，如果仅使用普通的金属材料作为旋流分离器的主体，其抗磨性能是难以保证的，因此为了保证设备的长期稳定可靠的运行，必须使用一种非常抗磨的材料。聚氨酯又称聚氨酯曱酸酯，是一种介于塑料和橡胶之间的高分子聚合材料。它既具有塑料的高强度，又具有橡胶的高弹性，是一种综合性能优良的新型耐磨材料。它具有许多优良的性能，耐磨性能高，居于合成材料之首，甚至超过某些合金钢。聚氨酯的邵氏硬度在17 97范围内，以85 90时耐磨性最好。本实用新型系统中所使用的水力旋流分离器，采用聚氨酯作为内衬，其使用寿命为高铬铸铁的四倍，丁氢橡胶的四倍，天然橡胶的八倍。
如图4、 5所示，在本实用新型的上述处理系统中，通常把2个(或3个、4个)水力旋流分离器6并联做成1个工作组来使用，水力旋流分离器6可以
10用支架66支撑固定在适当位置。所述2个水力旋流分离器6并联安装于进液总管601和出液总管602之间，其中水力旋流分离器的进液管61与所述进液总管601相连通，所述水力旋流分离器6上端的上溢流口 62与所述出液总管602相连通。所述的进液总管601与上述的吸泥泵4或破碎机5相连通，出液总管602与污泥池10通过管道相连通。由于水力旋流分离器6要在适当压力下工作，其范围在0.1—0.15MPa。当系统的处理量有;(艮大波动时，可根据处理量的情况开启1个或几个水力旋流分离器6。另外，当磁粉排料口 63磨损需要更换时，可在系统不停机的情况下进行热切换。
上述实施例采用聚氨酯内衬的水力旋流分离器6，其还具有体积小，占地面积小，处理能力大，运行费用低的特点，且处理工艺简单，运行参数确定后可长期稳定运行，管理便利。
本实用新型可用于^:用水处理和污水处理，并可将;兹技术用于不同阶^:，污染物去除能力强。污水经处理后的磷浓度可低于0.05mg/L，比同规模水处理厂节省占地90-99%,水处理稳定性高，操作简单，比普通过滤和膜处理技术低20至60%的费用。
以上通过示例性实施例的方式对本实用新型进行示例性的说明，但本实用新型并不局限于此。应该理解为，在不偏离本实用新型的构思、工作原理的情况下，以上实施例中的设备、材料、安装使用可通过本技术领域人员知悉的其它替换或等同方法来替换。
权利要求1、一种去除流体中污染物的系统，至少包括混合池和沉淀池，并通过磁性物质加载絮凝去除流体中的污染物，其特征在于所述沉淀池的下端沉淀物出口与可从沉淀物中分离出磁性物质的水力旋流分离机构相连通。
2、 如权利要求1所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述水力 旋流分离机构包括吸泥装置、破碎装置和至少一个水力旋流分离器；其中，所 述吸泥装置入口与所述沉淀池下端沉淀物出口相连通，所述吸泥装置出口与所 述破碎装置相连通；所述破碎装置的出口与所述至少一个水力旋流器的进液管 相通。
3、 如权利要求1所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述水力 旋流分离机构包括吸泥装置和至少一个水力旋流分离器；其中，所述吸泥装置 入口与所述沉淀池下端沉淀物出口相连通，所述吸泥装置的出口与所述的至少 一个水力旋流分离器的进液管相通。
4、 如权利要求2或3所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述 水力旋流分离器为2个、3个或4个，并联安装于进液总管和出液总管之间， 所述水力旋流分离器的进液管与所述进液总管相连通，所述水力旋流分离器上 端的上溢流口与所述出液总管相连通。
5、 如权利要求1所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述水力 旋流分离器具有聚氨酯材料制成的内衬。
6、 如权利要求2或3所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述 水力旋流分离器的排料口位于混合池的正上方，使分离出的磁性物质直接进入 混合池。
7、 如权利要求1所述的去除流体中污染物的系统，其特征在于所述混合 池为2个、.3个或4个。
专利摘要本实用新型公开了一种去除流体中污染物的系统，至少包括混合池和沉淀池，并通过磁性物质加载絮凝去除流体中的污染物，所述沉淀池的下端沉淀物出口与可从沉淀物中分离出磁性物质的水力旋流分离机构相连通。本实用新型的结构简单、易实施，可提高磁性加载介质的回收率，降低成本，从而获得水处理的良好运营效果，提高市场竞争力。
文档编号C02F9/02GK201280483SQ200820123050
公开日2009年7月29日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者斌 尹, 禾 田, 田晓明 申请人:北京精瑞科迈净水技术有限公司