专利名称：一种废水净化方法及其磁化混凝器集成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理，尤其涉及城市工业废水、市政生活废水处理及景观用水、农业灌溉用水杀菌灭藻的水质净化，用于环保的废水净化方法及其磁化混凝器集成设备。
背景技术：
随着社会经济的高度发展，人类社会的工业化和城市化日益加剧，水污染日益严重。近10年来，我国城市生活污水排放量每年以5％的速度递增，在1999年首次超过工业污水排放量。2001年城市生活污水排放量为221亿吨，占全国污水排放总量的53.2％。2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨，其中城镇生活废水排放总量为232.3亿吨，比上年增长0.9％。由于如此巨大的排污压力，使各地污水处理厂长期超负荷运作，甚至未经处理过的污水被直接排放到江河湖泊，使江河湖泊慢慢失去自净能力，形成以黑臭缺氧为代表的第一代水污染，或形成以重金属、有毒化学品污染为代表的第二代水污染，甚至或形成以营养元素超量污染为代表的第三代水污染，更甚的是在很多江河湖泊中三代污染同时，使江河湖泊水污染日益严重。在现有的水处理技术领域，最传统的方法是直接加混凝药剂进行混凝沉淀工艺，处理后的出水基本达到要求，但存在着占地面积大，投资费用高，运行费用高等的成本高昂的问题，在实际应用中需要大量的混凝药剂和电费，致使工艺的经济效益不高，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水净化方法及其磁化混凝器集成设备，以解决现有技术中成本高昂的缺陷，提供一种免加混凝剂且无电耗的方法和设备。
本发明所采用的废水净化方法为A.废水经过磁化混凝器中内壁附有催化剂薄膜的导磁水管，通过催化剂的催化氧化反应，产生强活性的电子--空穴对，促进废水中有机物的矿化；B.然后经过滤处理对废水净化。
所述的步骤A中，所述的磁化混凝器中，通过导磁水管外套设单极磁环产生磁场；所述的单极磁环采用SRO6Fe2O3制作；所述的导磁水管内的水流流速为1米/秒-3米/秒之间；所述的步骤A中，催化剂采用二氧化钛和铁粉组合物；所述的步骤B中，通过过滤器对废水净化；所述的步骤B中，所述的过滤器中依次通过活性炭初级过滤，以及采用滤袋截留的精细过滤对废水净化；所述的步骤B中，所述的过滤器中，通过对滤袋内外压力差的监测，反映滤袋截留杂物程度，当滤袋内外压力差至一定程度时，对滤袋内面的杂物进行清洗；所述的滤袋为针刺纤维毡滤袋；所述的滤袋采用瞬间烧结方法制作。
这种实现上述方法的磁化混凝器集成设备，包括磁化混凝器和沉淀池，所述的磁化混凝器包括导磁水管，其特征在于所述的导磁水管内壁附有催化剂薄膜。
另一种实现上述方法的磁化混凝器集成设备，包括磁化混凝器和过滤器且依次相连，所述的磁化混凝器包括导磁水管，其特征在于所述的导磁水管内壁附有催化剂薄膜。
所述的磁化混凝器中，导磁水管外套设单极磁环；所述的过滤器包括下部的初级过滤层和上部的精细过滤层，所述的初级过滤层包括进水阀、活性炭和排污阀，并通过进水阀与导磁水管相连，所述的精细过滤层包括滤袋、出水阀和反冲进水阀；所述的活性炭为光触媒陶土复合炭；所述的过滤器还装设有监测滤袋内外压力差的控制装置，所述的控制装置根据滤袋内外压力差控制反冲进水阀或排污阀的开启；所述的控制装置包括电磁开关、压差传感器和反冲计数器，压差传感器对滤袋内外压力差进行检测并向电磁开关及反冲计数器发出相应的信号，所述的电磁开关根据压差传感器和反冲计数器发出的信号或指令直接进行反冲进水阀和排污阀的开闭操作，所述的反冲计数器控制电磁开关的操作时间间隔；所述的控制装置还包括警报输出器，所述的警报输出器根据压差传感器或反冲计数器发出的信号进行相应提示、报警。
本发明的有益效果在于在本发明中，当废水以流进导磁水管时，由于导磁水管内壁附有催化剂薄膜，催化剂薄膜进行磁力线催化氧化反应，在磁力线作用下催化剂膜禁带(valence联合)上的电子吸收电磁波而被激发到导带(传导)上，即在导带上产生带有很强负电性的高活性电子，同时在禁带上产生带正电的空穴(h+)，从而产生具有很强活性的电子--空穴对，形成氧化还原体系，通过这些电子--空穴对迁移到催化剂膜表面后，与溶解氧及H2O发生作用，最终产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(.OH)和超氧化物离子(superoxide离子)，羟基自由基(.OH)是强氧化剂，可以将有机物完全矿化为CO2和H2O，以达到杀菌、灭藻及去除部分化学耗量(COD)、生物需氧量(BOD)、悬浮物(SS)，以磁化混凝的作用，更有效低成本地完成废水净化处理，本发明在工作过程中避免采用化学药品清除废水中的杂质而且无电耗，从而降低废水处理的成本。特别是导磁水管外套设单极磁环产生磁场，这种单极永久性磁环能够产生强大的磁场，达到4000到20000高斯，水在外力作用下以一定的流速通过磁场，磁力线与水流垂直正交，作切割磁力线运动，水中会产生电荷和使电荷运动的电动势，于是水就产生了电流、电位差等物理变化，于是产生成了电能。这时水中有了电荷、电位，就会改变水本身以及包含在水中其它物质的状态和性质，这种磁化水就有了与其相接触的管壁、容器壁产生物理变化和电化学变化的能量。废水中溶有盐、碱、酸等成份的杂质，使水有一定的酸碱度，同时也不同程度地悬浮着不溶解的固体杂质和微量的金属、非金属元素，这些杂质和其它元素促使有一定导电性能的非绝缘物质被磁化，水中的钙和铁等杂物也同时会产生带正电和负电的离子。离子由于正负电的关系而相互吸引，使悬浮杂物凝聚而体积增大，以达到混凝的目的，进一步提高本发明的净化效果。
在本发明中，通过采用控制装置监测滤袋内外压力差，根据滤袋内外压力差控制反冲进水阀或排污阀的开启，可实现自动自清洗、排放，无需拆卸滤袋进行人工清洗，提高本发明的实用性和工作效率，控制装置中附以警报输出器，使本发明的使用、控制过程更为直观。
过滤器中初级过滤层的活性炭采用光触媒陶土复合炭，其光电化学吸附能力非常高，可以将废水中大部分悬浮杂物初步滤掉，再通过精细过滤层截留，滤袋采用针刺纤维毡滤袋，由于这种滤袋材料主要是聚酯毡，聚乙烯毡及聚丙烯毡，其特点为纤维组织疏松、高空隙率，增加了对杂物的容截量，且此种滤袋属深层过滤型，即大颗料截留在纤维在表面，小颗粒在深层间吸收，具有较高的过滤效率，此外，由于采用瞬间烧结方法，从而能有效地防止过滤时纤维受流体高速冲带而散失，无纤维脱落现象，其过滤精度可达1-100um，所截留污染物的颗粒度小可至1μm，提高本发明的净化效果。
总之，本发明解决了现有废水的净水设备占地面积大、投资费用和运行费用高的问题，提供了一种可以免加混凝剂且无电耗的节能型水质净化方法和设备，本发明成本低，净化效率高、实用性强，可广泛地适用于1、城市工业废水、市政生活废水、及农业灌溉用水的水质净化。
2、用于热交换器、冷热水系统、发电厂冲灰水系统油田注水杀菌。
3、工业冷却循环水系统。
4、中央空调冷却系统、冷凝器、冷却塔、冷却水箱、循环泵管路等。
5、热水锅炉、蒸汽炉、燃油燃汽炉、茶炉等。
6、生活小区用水系统，高层供水。
7、河流、湖泊、养殖场、亲水公园、景观鱼池等水体的净化及杀菌、灭藻。
图1为本发明实施例1总体组成示意图；图2为本发明实施例2总体组成示意图；图3为本发明实施例2结构部件标示示意图；图4为本发明实施例2中控制装置的控制结构示意图。
具体实施例方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明实施例1
根据图1，本发明包括磁化混凝器1和沉淀池3，磁化混凝器1包括导磁水管11，导磁水管11内壁附有催化剂薄膜，催化剂采用纳米二氧化钛和纳米铁粉组合物，这种二氧化钛和铁粉组合物可采用低温光固化的方法使其附着于导磁水管11内，导磁水管11外套设单极磁环12，单极磁环12采用SRO6Fe2O3制作，沉淀池3设有排污阀213和出水阀222。
如图1所示，当废水以适当的流速，如1米/秒-3米/秒，进入外套有三个单极磁环12、内壁镀有纳米催化剂薄膜、两端附有法兰13的空心金属导磁水管11时，水管内能够产生4000到20000高斯的强大磁场，通过强磁区发生的磁力线与管内所镀有的催化剂薄膜进行磁电化学反应，催化剂主要成份为纳米二氧化钛及纳米铁粉组合物，在磁力线作用下催化剂膜禁带(valence联合)上的电子吸收电磁波而被激发到导带(传导)上，即在导带上产生带有很强负电性的高活性电子，同时在禁带上产生带正电的空穴(h+)，从而产生具有很强活性的电子--空穴对，在导磁水管11内形成氧化还原体系，这些电子--空穴对迁移到催化剂薄膜表面后，与溶解氧及H2O发生作用，最终产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(.OH)和超氧化物离子(superoxide离子)，羟基自由基(.OH)是强氧化剂，常常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O，起到杀菌、灭藻及去除部分COD、BOD、SS的作用。水在外力作用下以一定的流速通过磁场，作切割磁力线运动，水中会产生电荷和使电荷运动的电动势，于是水就产生了电流、电位差等物理变化，于是产生成了电能。这时水中有了电荷、电位，就会改变水本身以及包含在水中其它物质的状态和性质，这种磁化水就有了与其相接触的管壁、容器壁产生物理变化和电化学变化的能量。水中溶有盐、碱、酸等成份的杂质，使水有一定的酸碱度，同时也不同程度地悬浮着不溶解的固体杂质和微量的金属、非金属元素，这些杂质和其它元素促使有一定导电性能的非绝缘物质被磁化，水中的钙和铁等杂物也同时会产生带正电和负电的离子。离子由于正负电的关系而相互吸引，使悬浮杂物凝聚而体积增大，形成混凝效果后，然后废水流入沉淀池3，在沉淀池3中经过沉淀、排放的过滤处理后，使废水得到净化，经过滤的杂质通过排污阀213排出，净化后的水经出水阀222流出。
实施例2根据图2、图3和图4，本发明包括磁化混凝器1和过滤器2且依次相连，如图2和图3所示，磁化混凝器1包括导磁水管11，导磁水管11内壁附有催化剂薄膜，催化剂采用纳米二氧化钛和纳米铁粉组合物，这种纳米二氧化钛和纳米铁粉组合物可采用低温光固化的方法使其附着于导磁水管11内，导磁水管11外套设单极磁环12，单极磁环12采用SRO6Fe2O3制作。
如图2所示，过滤器2包括下部的初级过滤层21和上部的精细过滤层22，如图2和图3所示，初级过滤层21包括进水阀211、活性炭212和排污阀213，并通过进水阀211与导磁水管11相连，其中，活性炭212为光触媒陶土复合炭，光触媒陶土复合炭由炭粒、陶土、及光触媒剂混合经高温缎烧而成，具有炭粒、陶土、及光触媒三层结构且每一层的微孔结构不同；精细过滤层22包括滤袋221、出水阀222和反冲进水阀223，滤袋221为针刺纤维毡滤袋，采用瞬间烧结方法制作，滤袋221上装有滤袋罩224，初级过滤层21和精细过滤层22之间装设开孔隔板225。
如图2和图3所示，过滤器2中还装设有控制装置23，该控制装置23监测滤袋221的内外压力差，并根据滤袋221内外压力差控制反冲进水阀223或排污阀213的开启，如图4所示，该控制装置23包括电磁开关231、压差传感器232、反冲计数器233和警报输出器234，压差传感器232对滤袋221内外压力差进行检测并向电磁开关231及反冲计数器233发出相应的信号，电磁开关231根据压差传感器232和反冲计数器233发出的信号或指令直接进行反冲进水阀223和排污阀213的开闭操作，反冲计数器233控制电磁开关231的操作时间间隔，警报输出器234根据压差传感器232或反冲计数器233发出的信号进行相应提示、报警，如图4所示，有关提示、报警可根据需要通过扬声器、发光管或显示器等多种媒体予以体现。
如图2所示，废水在磁化混凝器1中经过内壁附有催化剂薄膜的导磁水管2，通过催化剂的催化氧化反应，产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(.OH)和超氧化物离子(superoxide离子)，促进废水中有机物的矿化，然后通过过滤器2对废水过滤净化。
如图2和图3所示，当废水以适当的流速，如1米/秒-3米/秒，进入外套有三个或三个以上单极磁环12、内壁镀有纳米催化剂薄膜、两端附有法兰13的空心金属导磁水管11时，水管内能够产生4000到20000高斯的强大磁场，通过强磁区发生的磁力线与管内所镀有的催化剂薄膜进行磁力线电化学反应，催化剂主要成份为纳米二氧化钛及纳米铁粉组合物，在磁力线作用下催化剂膜禁带(valence联合)上的电子吸收电磁波而被激发到导带(传导)上，即在导带上产生带有很强负电性的高活性电子，同时在禁带上产生带正电的空穴(h+)，从而产生具有很强活性的电子--空穴对，在导磁水管11内形成氧化还原体系，这些电子--空穴对迁移到催化剂薄膜表面后，与溶解氧及H2O发生作用，最终产生具有高度化学氧化活性的羟基自由基(.OH)和超氧化物离子(superoxide离子)，羟基自由基(.OH)是强氧化剂，常常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O，起到杀菌、灭藻及去除部分COD、BOD、SS的作用。当水在外力作用下以一定的流速通过磁场，作切割磁力线运动，水中会产生电荷和使电荷运动的电动势，于是水就产生了电流、电位差等物理变化，于是产生成了电能。这时水中有了电荷、电位，就会改变水本身以及包含在水中其它物质的状态和性质，这种磁化水就有了与其相接触的管壁、容器壁产生物理变化和电化学变化的能量。水中溶有盐、碱、酸等成份的杂质，使水有一定的酸碱度，同时也不同程度地悬浮着不溶解的固体杂质和微量的金属、非金属元素，这些杂质和其它元素促使有一定导电性能的非绝缘物质被磁化，水中的钙和铁等杂物也同时会产生带正电和负电的离子。离子由于正负电的关系而相互吸引，使悬浮杂物凝聚而体积增大，形成混凝效果后，然后流经过滤器2的初级过滤层21，初级过滤层21中活性炭212采用高效的光触媒陶土复合炭，光电化学吸附能力非常高，可以将大部分悬浮杂物初步滤掉，较微细的杂物跟住水流再往上流，再经精细过滤层22的滤袋221截留，污物聚集在细滤袋221内，达到一定量时，使滤袋221内压力和袋外压力形成压力差，如图3和图4所示，当压差达到某一预设值(如0.5kg/cm2)时，控制装置23中的压差传感器232将信号传至电磁开关231，使其开启反冲进水阀223和排污阀213，经由反冲进水阀223的进水水压由上而下，对滤袋221内面产生的污物清洗干净，由排污阀213排出，同时，压差传感器232触发启动反冲计数器233，当反冲计数器233计时达预定值时，即当滤袋221被冲洗干净后，反冲计数器233向电磁开关231发出关闭信号，电磁开关231使反冲进水阀223和排污阀213关闭，本发明中的设备又自动恢复到全滤状态，这样，就通过对滤袋221内外压力差的监测，反映滤袋221截留杂物程度，当滤袋221内外压力差至一定程度时，对滤袋221内面的杂物进行自动清洗、排放，通过不断地如此循环往复，实现自动自清洗过滤器2，在这种自动控制过程中，警报输出器234根据压差传感器232或反冲计数器233发出的信号进行相应提示、报警，如图4所示，使本发明的使用、控制过程更为直观，若系统产生误动作，通过报警可及时通过人工干预解决故障。在本发明中，电磁开关231还可同时控制进水阀211与出水阀222，其控制过程与以上所述基本相似，此处勿需赘述。
在本发明中，过滤器2中的精细过滤层22可采用多组滤袋221，可根据需要配置相应的反冲进水阀223和控制装置23，其结构、原理和工作过程与实施例2中所述基本相同或相似，此处不再赘述。
权利要求
1.一种废水净化方法，其特征在于它采用如下步骤A.废水经过磁化混凝器中内壁附有催化剂薄膜的导磁水管，通过催化剂的催化氧化反应，产生强活性的电子--空穴对，促进废水中有机物的矿化；B.然后经过滤处理对废水净化。
2.根据权利要求1所述的废水净化方法，其特征在于所述的步骤A中，所述的磁化混凝器中，通过导磁水管外套设单极磁环产生磁场。
3.根据权利要求2所述的废水净化方法，其特征在于所述的单极磁环采用SRO6Fe2O3制作。
4.根据权利要求1所述的废水净化方法，其特征在于所述的导磁水管内的水流流速为1米/秒-3米/秒之间。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的废水净化方法，其特征在于所述的步骤A中，催化剂采用二氧化钛和铁粉组合物。
6.根据权利要求1所述的废水净化方法，其特征在于所述的步骤B中，通过过滤器对废水净化。
7.根据权利要求6所述的废水净化方法，其特征在于所述的步骤B中，所述的过滤器中依次通过活性炭初级过滤，以及采用滤袋截留的精细过滤对废水净化。
8.根据权利要求7所述的废水净化方法，其特征在于所述的步骤B中，所述的过滤器中，通过对滤袋内外压力差的监测，反映滤袋截留杂物程度，当滤袋内外压力差至一定程度时，对滤袋内面的杂物进行清洗。
9.根据权利要求7或8所述的废水净化方法，其特征在于所述的滤袋为针刺纤维毡滤袋。
10.根据权利要求9所述的废水净化方法，其特征在于所述的滤袋采用瞬间烧结方法制作。
11.一种实现权利要求1所述方法的磁化混凝器集成设备，包括磁化混凝器(1)和沉淀池(3)，所述的磁化混凝器(1)包括导磁水管(11)，其特征在于所述的导磁水管(11)内壁附有催化剂薄膜。
12.根据权利要求11所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的磁化混凝器(1)中，导磁水管(11)外套设单极磁环(12)。
13.一种实现权利要求1所述方法的磁化混凝器集成设备，包括磁化混凝器(1)和过滤器(2)且依次相连，所述的磁化混凝器(1)包括导磁水管(11)，其特征在于所述的导磁水管(11)内壁附有催化剂薄膜。
14.根据权利要求13所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的磁化混凝器(1)中，导磁水管(11)外套设单极磁环(12)。
15.根据权利要求13所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的过滤器(2)包括下部的初级过滤层(21)和上部的精细过滤层(22)，所述的初级过滤层(21)包括进水阀(211)、活性炭(212)和排污阀(213)，并通过进水阀(211)与导磁水管(11)相连，所述的精细过滤层(22)包括滤袋(221)、出水阀(222)和反冲进水阀(223)。
16.根据权利要求15所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的活性炭(212)为光触媒陶土复合炭。
17.根据权利要求15所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的过滤器(2)还装设有监测滤袋(221)内外压力差的控制装置(23)，所述的控制装置(23)根据滤袋(221)内外压力差控制反冲进水阀(223)或排污阀(213)的开启。
18.根据权利要求17所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的控制装置(23)包括电磁开关(231)、压差传感器(232)和反冲计数器(233)，压差传感器(232)对滤袋(221)内外压力差进行检测并向电磁开关(231)及反冲计数器(233)发出相应的信号，所述的电磁开关(231)根据压差传感器(232)和反冲计数器(233)发出的信号或指令直接进行反冲进水阀(223)和排污阀(213)的开闭操作，所述的反冲计数器(233)控制电磁开关(231)的操作时间间隔。
19.根据权利要求18所述的磁化混凝器集成设备，其特征在于所述的控制装置(23)还包括警报输出器(234)，所述的警报输出器(234)根据压差传感器(232)或反冲计数器(233)发出的信号进行相应提示、报警。
全文摘要
一种涉及水处理的废水净化方法及其磁化混凝器集成设备，废水经过磁化混凝器中内壁附有催化剂薄膜的导磁水管，通过催化剂的催化氧化反应，产生强活性的电子—空穴对，促进废水中有机物的矿化，然后经过滤处理对废水净化；磁化混凝器中，通过导磁水管外套设单极磁环产生磁场；单极磁环采用SRO
文档编号C02F9/00GK1634777SQ20031011765
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者彭云龙, 袁耀明, 覃广海 申请人:彭云龙, 袁耀明