一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置的制造方法

文档序号:10547180
一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种强磁分离?磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置,该方法结合强磁分离技术和磁种吸附技术,采用微米级超顺磁性生物质炭作为磁种,磁性生物质炭的表面负载的壳聚糖磁性颗粒的网状结构,增大了磁性生物质炭的比表面积,有利于污染物的吸附;且磁性生物质炭中的磁颗粒存在形式为稳定Fe3O4晶态,具备超顺磁性,具有更好的吸附效果。本发明进一步优化了传统强磁分离系统,简化回收设备,大大降低混凝剂投加量和处理能耗,降低磁种的回收成本。
【专利说明】
-种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域,具体设及一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体 净化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 磁分离技术用于水处理工程,是一口新兴技术。从上世纪60年代开始,苏联用磁凝 聚法处理钢厂除尘废水。60年代末,美国MIT教授科姆发明高梯度磁过滤器。70年代美国应 用磁絮凝法和高梯度磁分离法处理钢铁、食品、化工、造纸等废水。我国从70年代中期到80 年代初,将磁聚凝法、磁盘法、高梯度磁分离法用于炼钢、社钢废水的处理。近年来,磁分离 技术在电锻水、湖泊水、市政废水、厨房污水、石油采出水等处理方面都取得了一定的研究 成果,有的已经在实际废水处理中得到了很好的应用。
[0003] 对水处理工程而言,由于强磁分离技术仅仅是一种物理性质的固液分离手段,在 实际应用时,很多场合都必须辅W其他相关技术,才能发挥很好的效果。传统的强磁分离技 术使用磁种主要是天然磁铁矿粉末和有机膜磁性粉末。天然磁铁矿虽然价格低廉,但杂质 较多、磁响应性差、吸附容量小,有二次污染风险;有机膜磁性粉末是覆盖高分子有机膜的 化3〇4,回收过程中调节PH值后表面Ze化点位发生转化,磁性粉末与絮凝胶体分离,但合成过 程需化保护,部分原料有毒,合成成本高,现强磁分离技术中鲜有使用。W上两种磁种剩磁 强度大,回收过程中均需脱磁,增加处理能耗和回收成本。

【发明内容】

[0004] 为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种简化回收设备、降低回收成 本、降低混凝剂投加量和处理能耗的强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置。
[0005] 为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
[0006] -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在于包括步骤:
[0007] S1、初沉:将原水引流至初沉池;
[000引S2、混合:将上述经初沉后的水引流至混合池,添加入混凝剂后揽拌混合;
[0009] S3、絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池,调节PH值,添加入磁性生物质炭,随 后揽拌沉淀磁絮体;
[0010] S4、分离:将上述经絮凝后的水引流至强磁分离池,经超磁分离机分离污染物、絮 体和磁性生物质炭,得到净化水;
[0011] S5、磁回收:调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值, 经高速揽拌将磁性生物质炭与污染物、絮体分离,回收磁性生物质炭。
[001^ 上述步骤S2中的混凝剂为聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侣(PAC)。
[0013] 进一步的,上述磁性生物质炭的粒径为10-100皿。粒径小、比表面积较大的磁种, 水中的污染物能够充分吸附在磁种表面上,过小的粒径,揽拌速度和揽拌时间难W控制,磁 性生物质炭易随水流流出反应器,影响吸附效果。微米级的磁性生物质炭(BFC),对絮凝胶 体有较强的亲和力,加速磁絮体聚团沉淀。BFC表面负载的壳聚糖磁性颗粒呈现网状结构, 增大了 BFC的比表面积,有利于污染物的吸附;邸C中磁颗粒存在形式为稳定化3〇4晶态,具备 超顺磁性,比传统磁种具有更好的吸附效果。
[0014] 进一步的,上述步骤S3中PH值为4-8,磁性生物质炭在PH值在4-別寸,对污染物具有 较高的吸附去除效率,去除效率在80 % W上;上述步骤S5中PH为9-11,在回收过程中不需使 用电脱磁设备,PH值会直接影响磁性颗粒物的Ze化电位,改变其表面电性,进而影响到颗粒 物的磁分离效率。PH值达到9 W前,磁种的回收率随PH值得增大而增大,PH值大于11后,在增 大碱度将不利于磁种的回收,因此,在磁种回收阶段,碱洗脱液的PH应控制在9-11之间。通 过高速揽拌方式将污染物、絮体、和磁性生物质炭分离,碱液洗脱可使磁性生物质炭回收率 达到99 %。
[001引进一步的,上述步骤S2中的混合速度梯度G = 600-800S-i,上述步骤S3中絮凝揽拌 速度梯度G = 30-60S^。合理的速度梯度可W促使水中细小颗粒发生有效碰撞逐渐成长为大 颗粒,更好地实现固液分离。速度过慢,会使絮凝剂和细小颗粒不能充分接触,且絮凝剂的 浓度分布也不均匀,影响絮凝效果。速度过快,会使已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒破碎, 降低絮凝效果。
[0016] 优选的,上述步骤S2中PH值为6,步骤S5中PH值为11,上述步骤S2中的混合速度梯 度G = 670S^,上述步骤S3中絮凝揽拌速度梯度G = 40S^。
[0017] -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置,包括池体和超磁分离机,所述 池体依水流方向包括初沉池、混合池、絮凝池,所述初沉池和混合池之间设有下隔板,所述 混合池和絮凝池之间设有上隔板,所述原水从初沉池的进水口流入,依次流经混合池、絮凝 池,从超磁分离机的出水口流出。
[0018] 上述混合池和絮凝池内设有揽拌机。
[0019] 上述初沉池和混合池底部设有共用排水管。
[0020] 上述超磁分离机连接磁分离鼓机,所述磁分离鼓机连接混合池和排泥脱水机。
[0021] 本发明的有益之处在于:本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化 方法及其装置,相比现有技术,采用的磁性生物质炭作为磁种,具有高吸附容量,较常规磁 种具有更高的比表面积和磁响应性,降低了混凝剂的用量,通过对水体的PH值的改变,增强 了磁性生物质炭磁种对污染物的吸附,磁回收步骤通过改变分离混合物的PH值,经过简易 工艺即可回收再利用磁种,操作方便,提高了磁种的回收率,降低了回收成本;应用于二级 出水深度处理和景观水处理,具有方便高效,节能减排,装备占地面积小且调度灵活等优 点。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法的示意图;
[0023] 图2为本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置的示意图;
【具体实施方式】
[0024] W下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0025] 本实施例W江苏某生化污水处理厂的二级出水作为深度处理目标,对比强化混凝 工艺,现憶了 CO化r、总憐TP和悬浮物SSS个指标。该生化污水处理厂原水具有高COD、高憐、 水质波动大等特点,二级出水难W达到标准。
[0026] 实施例中所使用的原料及设备说明:
[0027] 1、聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侣为(PAC):市购(PAM:广东光华科技有限公司、 CAS号9003-05-8 ;PAC:天津市鼎盛蠢化工有限公司、CAS号1327-41-9);
[00%] 2、磁性生物质炭(BFC):制备过程参见:"陈卫等.一种负载壳聚糖磁性纳米颗粒生 物质炭吸附剂的制备方法.申请号:201510153323.9申请日:2015-04-0Γ ;
[00巧]3、超磁分离机:厂家:Ξ佳精密机械,型号:CF-01,规格:15w,500LA;
[0030] 4、C0Dcr检测方法为:国柄法测定;
[0031 ] 5、总憐TP检测方法为:钢酸锭分光光度法;
[0032] 6、悬浮物SS检测方法为:滤纸过滤法。
[0033] 强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法的步骤包括:
[0034] S1、初沉:将污水处理厂的二级出水通过水累抽至初沉池;
[0035] S2、混合:将上述经初沉后的水引流至混合池,加入聚丙締酷胺和聚合氯化侣为, 揽拌混合,混合速度梯度G = 670S^
[0036] S3、絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池,调节溶液PH值为6,加入粒径为10- lOOwn的磁性生物质炭(BFC),揽拌沉淀磁絮体,揽拌速度梯度G = 40S^,S4、分离:将上述经 絮凝后的水引流至强磁分离池,经超磁分离机分离污染物、絮体和磁性生物质炭,得到净化 水;
[0037] S5、磁回收:调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值 为11,通过高速揽拌将磁种与污染物、絮体分离,回收磁性生物质炭。
[0038] 净化水进入原有消毒工艺继续处理后排放进入清江,分离出来的污泥采用污泥渣 浆累打入原有污泥调节池,和厂区原有污泥混合一起送入污泥脱水系统脱水后外运。
[0039] C0Dcr、TP和SS的检测结果见表1、表2、表3:
[0040]
[0043]表 2
[0044]
[0045] 表 3
[0046] 由表1、表2、表3可见,强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法能够有效去除 二级出水中的CODcr、总憐TP和悬浮物SS,去除率分别为75 %、85 %和70 %。出水的CODcr和TP 能够达到地表水IV类水的标准(GB3838-2002),悬浮物SS能够达到国家一级污水排放标准。
[0047] W上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解,上述实施例不W任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案,均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在于包括步骤: 51、 初沉:将原水引流至初沉池; 52、 混合:将上述经初沉后的水引流至混合池,添加入混凝剂后搅拌混合; 53、 絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池,调节PH值,添加入磁性生物质炭,随后搅 拌沉淀磁絮体; 54、 分离:将上述经絮凝后的水引流至强磁分离池,经超磁分离机分离磁种、污染物、絮 体,得到净化水; 55、 磁回收:调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值,经高 速搅拌将磁性生物质炭与污染物、絮体分离,回收磁性生物质炭。2. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在 于所述步骤S2中的混凝剂为聚丙烯酰胺和聚合氯化铝。3. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在 于所述步骤S3中磁性生物质炭的粒径为10-100μηι。4. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在 于所述步骤S3中调节溶液PH值为4-8,所述步骤S5中PH值为9-11。5. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在 于所述步骤S2中的混合速度梯度G = 600-800S<,所述步骤S3中絮凝搅拌速度梯度G = 30-60S-、6. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法,其特征在 于所述步骤S5中PH为6,步骤S5中PH为11,所述步骤S2中的混合速度梯度G = 670S-1,所述步 骤S3中絮凝搅拌速度梯度G = 40S-1。7. -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置,包括池体、超磁分离机,所述池 体依水流方向包括初沉池、混合池、絮凝池,其特征在于所述初沉池和混合池之间设有下隔 板,所述混合池和絮凝池之间设有上隔板,所述原水从初沉池的进水口流入,依次流经混合 池、絮凝池,从超磁分离机的出水口流出。8. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置,其特征在 于所述混合池和絮凝池内设有搅拌机。9. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置,其特征在 于所述初沉池和混合池底部设有共用排水管。10. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置,其特征 在于所述超磁分离机连接磁分离鼓机,所述磁分离鼓机连接初沉池和排泥脱水机。
【文档编号】C02F9/12GK105906133SQ201610307188
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】许航, 高晓宏, 陈卫, 顾艳梅
【申请人】河海大学
再多了解一些
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1