专利名称：一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法
技术领域：
本发明属于环保领域，涉及一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，特别 是所涉及的磁性生物载体投加到活性污泥法处理污水中的曝气池里，可增加了曝气池内的生 物浓度，提高污水处理效率，与此同时，磁性生物载体通过磁分离技术实现泥水分离，并可 减少载体的流失，经脱膜后再次利用。
技术背景目前，我国现有的污水处理厂有40%以上采用传统的活性污泥法，传统的活性污泥法存在占地面积大，处理时间长，单位面积处理效率不高等缺点。因此，在原有基础上提高污水处理效率，缩短处理周期成为迫切需要解决的问题。在曝气池中添加载体有助于提高生物浓度，提高污水处理效率。目前，国内外采用的生物载体主要有陶瓷、聚苯乙烯球、活性炭、无烟煤、细石英砂、黄沙、烟道灰、炉渣、塑 料球等。它们存在循环回流能耗大、载体脱膜困难、操作管理复杂等缺点。焦炭末吸附性强， 由于表面粗糙，挂膜容易，但是强度不够，脱膜时容易破损而流失量很大。烟道灰作为生物 载体除具有同焦炭末相似的性质外，还因为其粒径小而质轻，更容易流失，需要经常补充。石英砂一般来说是好氧生物流化床技术处理废水的较好载体，但因其表面光滑而不易挂膜。 研究表明，细小、质轻的载体颗粒虽然比粗大的载体颗粒具有更大的比表面积，在处理效率 上更具优势，但难于沉降，只能在夹带速度以下操作才能保证不将粒子带出，所以有较高的 流失率，限制了设备操作能力；密度大的载体颗粒沉降快，但通常这类材料表面光滑，挂膜 较慢。发明内容本发明的目的用于克服己有生物载体在废水处理中循环回流能耗大、载体脱膜困难、操 作管理复杂等缺点，从而通过选择具有磁响应性能、大比表面积，易挂膜，密度与污水相近 的磁性生物载体，并采用磁分离技术实现泥水分离，并可减少载体的流失，然后将其放入载 体脱膜分离器内，达到污泥和磁性载体的分离的目的，将磁性载体重新放入反应器中，实现 磁性载体的回收和再利用的一种污水处理方法。由此可减少投资，降低运行成本。一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其步骤包括:将密度1.0 1.4g/cm3, 粒径为0.043 0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中。若产生剩余污泥，可通过磁分离技术实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后， 将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量在4 13g/L范围内， 曝气量为50 100L/h，空气表观流速为1.8 3.5m3/(m2'h)，水力停留时间为1 5h，混合液回 流比为1 6时，经检测，出水COD去除率可达92.0 98.2。/。。所述的磁性生物载体为一个组合物，包括磁性颗粒、高分子聚合物，各组分重量比为 磁性颗粒7 21wt%;高分子聚合物79 91wt%。所述的磁性颗粒为含铁的磁性物质的其中一种或者一种以上的混合物。所述的高分子聚合物包括高分子树脂其中一种或者一种以上的混合物。所述的含铁的磁性物质包括四氧化三铁、磁铁矿、金属铁粉，其粒径为0.01 0.05mm。所述的高分子树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、粉状橡胶，其密度为0.9 1.3g/cm3。所述载体脱膜分离器为强力搅拌机，通过搅拌实现载体脱膜。 所述磁分离技术采用湿式筒式永磁弱磁场磁选机分离水与磁性生物载体。 采用磁性生物载体能够有效的解决现阶段污水处理载体所存在的问题。首先因为磁性生 物载体表面粗糙，比表面积大，易挂膜，密度与污水相近，可以很好的和污水流态化，同样 能耗会降到很低；因为载体具有磁性，所以可以利用其磁性进行大部分的回收，脱膜后重新 利用，提高循环利用效率；制备的成本也相对较低，经济效益好。 本发明具有以下优点1) 本发明提供的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，用于污水处理时，处 理效果好；2) 本发明提供的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，方法简单，可控制性 强，易于实现工业化生产。3) 本发明提供的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，在明显降低出水 COD的同时，可减少投资，降低运行费用。
具体实施方式
实施例1将密度1.04g/cm3，粒径为0.043 0.076tnm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载 体由Fe304磁性颗粒和聚乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选 机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后， 将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为4g/L,水力停留 时间为4h，曝气量为50L/h，空气表观流速为1.8m3/(m2'h)，混合液回流比为3时，经检测，出水COD去除率可达93.8%。 实施例2将密度l.llg/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 体由磁铁矿和聚乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥 水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性 载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为10g/L,水力停留时间为 3h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为2时，经检测，出水 COD去除率可达98.2%。 实施例3将密度1.20g/cm3，粒径为0.043 0.076mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载 体由磁铁矿颗粒和聚丙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实 现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将 磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为7g/L，水力停留时 间为3.5h，曝气量为80L/h，空气表观流速为2.8m3/(m2'h)，混合液回流比为5时，经检测， 出水COD去除率可达98.0%。 实施例4将密度1.29g/cm3,粒径为0.16 0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由Fe304磁性颗粒与聚丙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机 实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后， 将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为13g/L，水力停留 时间为3h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为4时，经检测， 出水COD去除率可达96.8%。 实施例5将密度1.40g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由金属铁粉和聚苯乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现 泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁 性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为10g/L，水力停留时间 为2.5h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为1时，经检测，出 水COD去除率可达92.0%。 实施例6将密度l.llg/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体由Fe304磁性颗粒和聚苯乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选 机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后， 将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为7g/L，水力停留 时间为2h，曝气量为80L/h，空气表观流速为2.8m3/(m2'h)，混合液回流比为3时，经检测， 出水COD去除率可达97.2%。 实施例7将密度1.20g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒和聚乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现 泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁 性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为10g/L，水力停留时间 为2h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为6时，经检测，出 水COD去除率可达97.5%。 实施例8将密度l.llg/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由金属铁粉和聚乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥 水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性 载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为4g/L，水力停留时间为 1.5h，曝气量为50L/h，空气表观流速为1.8m3/(m2'h)，混合液回流比为2时，经检测，出水 COD去除率可达94.5%。 实施例9将密度1.04g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由Fe304磁性颗粒和聚苯乙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选 机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后， 将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为13g/L，水力停留 时间为lh，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h),混合液回流比为1时，经检测， 出水COD去除率可达93.0%。 实施例10将密度1.20g/cm3，粒径为0.16 0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由金属铁粉与废旧树脂材料(主要成份为聚苯乙烯)合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒 式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体 的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为10g/L，水力停留时间为4.5h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2.h)，混合液 回流比为2时，经检测，出水COD去除率可达97.4%。 实施例11将密度1.29g/cm3,粒径为0.043 0.076mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载 体由Fe304磁性颗粒和废旧塑料(主要成份为聚苯乙烯)合成。若产生剩余污泥，可通过湿 式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性 载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当 添加量为13g/L，水力停留时间为1.5h,曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2.h)，混 合液回流比为4时，经检测，出水COD去除率可达96.4%。 实施例12将密度1.20g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒和粉状橡胶合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥 水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性 载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为10g/L，水力停留时间为 3h，曝气量为100L/h,空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为2时，经检测，出水 COD去除率可达97.8%。 实施例13将密度1.40g/cm3，粒径为0.16 0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒和废旧橡胶合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥 水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性 载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为13g/L，水力停留时间为 3.5h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合液回流比为3时，经检测，出水 COD去除率可达96.4°/。。 实施例14将密度1.29g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由Fe304磁性颗粒和粉状橡胶合成。若产生剩余污泥，可通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实 现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将 磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添加量为7g/L，水力停留时 间为3h，曝气量为80L/h，空气表观流速为2.8m3/(m2'h)，混合液回流比为2时，经检测，出 水COD去除率可达95.5%。 实施例15将密度1.20g/cm3，粒径为0.043 0.076mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载 体由Fe304磁性颗粒和聚乙烯、聚苯乙烯树脂(质量比为1: 1)合成。若产生剩余污泥，可 通过湿式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥 和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利 用。当添加量为10g/L，水力停留时间为2.5h,曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2-h)， 混合液回流比为2时，经检测，出水COD去除率可达95.8%。 实施例16将密度l.llg/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒和聚乙烯、聚丙烯树脂(质量比为2: 1)合成。若产生剩余污泥，可通过湿式 筒式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载 体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当添 加量为7g/L，水力停留时间为5h，曝气量为80L/h，空气表观流速为2.8m3/(n^h)，混合液回 流比为1时，经检测，出水COD去除率可达97.7%。 实施例17将密度1.20g/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒和聚丙烯、聚苯乙烯树脂(质量比为l: 2)合成。若产生剩余污泥，可通过湿 式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性 载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当 添加量为13g/L，水力停留时间为2h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h),混合 液回流比为3时，经检测，出水COD去除率可达98.0%。 实施例18将密度l.llg/cm3，粒径为0.076 0.16mm的磁性生物载体投入曝气池中，磁性生物载体 由磁铁矿颗粒、金属铁粉(质量比为l: 1)和聚丙烯树脂合成。若产生剩余污泥，可通过湿 式筒式永磁弱磁场磁选机实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性 载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当 添加量为10g/L，水力停留时间为3h，曝气量为100L/h，空气表观流速为3.5m3/(m2'h)，混合 液回流比为2时，经检测，出水COD去除率可达97.6%。
权利要求
1. 一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于步骤包括将密度1.0～1.4g/cm3，粒径为0.043～0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中；当磁性载体添加量为4～13g/L，曝气量为50～100L/h，空气表观流速为1.8～3.5m3/(m2·h)，水力停留时间为1～5h，混合液回流比为1～6时，经检测，出水COD去除率可达92.0～98.2％；若产生剩余污泥，则通过磁分离技术实现泥水分离，然后将脱水后的污泥放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。
2. 按权利要求1所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于所述的磁性生物载体为一个组合物，包括磁性颗粒、高分子聚合物，各组分重量比为磁性颗粒7 21wt%;高分子聚合物79 91wt%。
3. 按权利要求2所述一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理的方法，其特征在于所述的磁性颗粒为含铁的磁性物质的其中一种或者一种以上的混合物。
4. 按权利要求2所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于-所述的高分子聚合物包括高分子树脂其中一种或者一种以上的混合物。
5. 按权利要求3所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于 所述的含铁的磁性物质包括的四氧化三铁、磁铁矿、金属铁粉，其粒径为0.01 0.05mm。
6. 按权利要求4所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于-所述的高分子树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，粉状橡胶，密度为0.9 1.3g/cm3。
7. 如权利要求1所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于 所述载体脱膜分离器为强力搅拌器，通过搅拌实现载体脱膜。
8. 如权利要求1所述的一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，其特征在于 所述磁分离技术采用湿式筒式永磁弱磁场磁选机分离水与磁性生物载体。
全文摘要
一种采用磁性生物载体及磁分离技术的污水处理方法，属于环保领域。其步骤包括将密度1.0～1.4g/cm<sup>3</sup>，粒径为0.043～0.315mm的磁性生物载体投入曝气池中。产生剩余污泥可通过磁分离技术实现泥水分离，然后将其放入载体脱膜分离器内，实现污泥和磁性载体的分离，经磁选后，将磁性载体重新放入反应器中，实现磁性载体的回收和再利用。当载体添加量在4～13g/L之间，曝气量为50～100L/h，空气表观流速为1.8～3.5m<sup>3</sup>/(m<sup>2</sup>·h)，水力停留时间为1～5h，混合液回流比为1～6时，经检测，出水COD去除率可达92.0～98.2％。本发明用于污水处理时，处理效果好；方法简单，可控制性强，易于实现工业化生产；在明显降低出水COD的同时，可减少投资，降低运行费用。
文档编号C02F3/10GK101244884SQ200810102920
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者鸿 倪, 宏 刘, 蕾 孙, 孙体昌, 常雁红, 李子富, 王化军, 燕 高 申请人:北京科技大学