一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強(qiáng)磁分離?磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法及裝置，該方法結(jié)合強(qiáng)磁分離技術(shù)和磁種吸附技術(shù)，采用微米級(jí)超順磁性生物質(zhì)炭作為磁種，磁性生物質(zhì)炭的表面負(fù)載的殼聚糖磁性顆粒的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大了磁性生物質(zhì)炭的比表面積，有利于污染物的吸附；且磁性生物質(zhì)炭中的磁顆粒存在形式為穩(wěn)定Fe3O4晶態(tài)，具備超順磁性，具有更好的吸附效果。本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化了傳統(tǒng)強(qiáng)磁分離系統(tǒng)，簡化回收設(shè)備，大大降低混凝劑投加量和處理能耗，降低磁種的回收成本。
【專利說明】
-種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體 凈化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁分離技術(shù)用于水處理工程，是一口新興技術(shù)。從上世紀(jì)60年代開始，蘇聯(lián)用磁凝 聚法處理鋼廠除塵廢水。60年代末，美國MIT教授科姆發(fā)明高梯度磁過濾器。70年代美國應(yīng) 用磁絮凝法和高梯度磁分離法處理鋼鐵、食品、化工、造紙等廢水。我國從70年代中期到80 年代初，將磁聚凝法、磁盤法、高梯度磁分離法用于煉鋼、社鋼廢水的處理。近年來，磁分離 技術(shù)在電鍛水、湖泊水、市政廢水、廚房污水、石油采出水等處理方面都取得了一定的研究 成果，有的已經(jīng)在實(shí)際廢水處理中得到了很好的應(yīng)用。
[0003] 對水處理工程而言，由于強(qiáng)磁分離技術(shù)僅僅是一種物理性質(zhì)的固液分離手段，在 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，很多場合都必須輔W其他相關(guān)技術(shù)，才能發(fā)揮很好的效果。傳統(tǒng)的強(qiáng)磁分離技 術(shù)使用磁種主要是天然磁鐵礦粉末和有機(jī)膜磁性粉末。天然磁鐵礦雖然價(jià)格低廉，但雜質(zhì) 較多、磁響應(yīng)性差、吸附容量小，有二次污染風(fēng)險(xiǎn);有機(jī)膜磁性粉末是覆蓋高分子有機(jī)膜的 化3〇4，回收過程中調(diào)節(jié)PH值后表面Ze化點(diǎn)位發(fā)生轉(zhuǎn)化，磁性粉末與絮凝膠體分離，但合成過 程需化保護(hù)，部分原料有毒，合成成本高，現(xiàn)強(qiáng)磁分離技術(shù)中鮮有使用。W上兩種磁種剩磁 強(qiáng)度大，回收過程中均需脫磁，增加處理能耗和回收成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種簡化回收設(shè)備、降低回收成 本、降低混凝劑投加量和處理能耗的強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法及裝置。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在于包括步驟：
[0007] S1、初沉:將原水引流至初沉池；
[000引S2、混合:將上述經(jīng)初沉后的水引流至混合池，添加入混凝劑后攬拌混合；
[0009] S3、絮凝:將上述經(jīng)混合后的水引流至絮凝池，調(diào)節(jié)PH值，添加入磁性生物質(zhì)炭，隨 后攬拌沉淀磁絮體；
[0010] S4、分離:將上述經(jīng)絮凝后的水引流至強(qiáng)磁分離池，經(jīng)超磁分離機(jī)分離污染物、絮 體和磁性生物質(zhì)炭，得到凈化水；
[0011] S5、磁回收:調(diào)節(jié)上述步驟分離出來磁性生物質(zhì)炭、污染物、絮體的混合物的PH值， 經(jīng)高速攬拌將磁性生物質(zhì)炭與污染物、絮體分離，回收磁性生物質(zhì)炭。
[001^ 上述步驟S2中的混凝劑為聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侶(PAC)。
[0013] 進(jìn)一步的，上述磁性生物質(zhì)炭的粒徑為10-100皿。粒徑小、比表面積較大的磁種， 水中的污染物能夠充分吸附在磁種表面上，過小的粒徑，攬拌速度和攬拌時(shí)間難W控制，磁 性生物質(zhì)炭易隨水流流出反應(yīng)器，影響吸附效果。微米級(jí)的磁性生物質(zhì)炭(BFC)，對絮凝膠 體有較強(qiáng)的親和力，加速磁絮體聚團(tuán)沉淀。BFC表面負(fù)載的殼聚糖磁性顆粒呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 增大了 BFC的比表面積，有利于污染物的吸附;邸C中磁顆粒存在形式為穩(wěn)定化3〇4晶態(tài)，具備 超順磁性，比傳統(tǒng)磁種具有更好的吸附效果。
[0014] 進(jìn)一步的，上述步驟S3中PH值為4-8,磁性生物質(zhì)炭在PH值在4-別寸，對污染物具有 較高的吸附去除效率，去除效率在80 % W上;上述步驟S5中PH為9-11，在回收過程中不需使 用電脫磁設(shè)備，PH值會(huì)直接影響磁性顆粒物的Ze化電位，改變其表面電性，進(jìn)而影響到顆粒 物的磁分離效率。PH值達(dá)到9 W前，磁種的回收率隨PH值得增大而增大，PH值大于11后，在增 大堿度將不利于磁種的回收，因此，在磁種回收階段，堿洗脫液的PH應(yīng)控制在9-11之間。通 過高速攬拌方式將污染物、絮體、和磁性生物質(zhì)炭分離，堿液洗脫可使磁性生物質(zhì)炭回收率 達(dá)到99 %。
[001引進(jìn)一步的，上述步驟S2中的混合速度梯度G = 600-800S-i，上述步驟S3中絮凝攬拌 速度梯度G = 30-60S^。合理的速度梯度可W促使水中細(xì)小顆粒發(fā)生有效碰撞逐漸成長為大 顆粒，更好地實(shí)現(xiàn)固液分離。速度過慢，會(huì)使絮凝劑和細(xì)小顆粒不能充分接觸，且絮凝劑的 濃度分布也不均勻，影響絮凝效果。速度過快，會(huì)使已發(fā)生有效碰撞而絮凝的大顆粒破碎， 降低絮凝效果。
[0016] 優(yōu)選的，上述步驟S2中PH值為6，步驟S5中PH值為11，上述步驟S2中的混合速度梯 度G = 670S^，上述步驟S3中絮凝攬拌速度梯度G = 40S^。
[0017] -種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置，包括池體和超磁分離機(jī)，所述 池體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間設(shè)有下隔板，所述 混合池和絮凝池之間設(shè)有上隔板，所述原水從初沉池的進(jìn)水口流入，依次流經(jīng)混合池、絮凝 池，從超磁分離機(jī)的出水口流出。
[0018] 上述混合池和絮凝池內(nèi)設(shè)有攬拌機(jī)。
[0019] 上述初沉池和混合池底部設(shè)有共用排水管。
[0020] 上述超磁分離機(jī)連接磁分離鼓機(jī)，所述磁分離鼓機(jī)連接混合池和排泥脫水機(jī)。
[0021] 本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化 方法及其裝置，相比現(xiàn)有技術(shù)，采用的磁性生物質(zhì)炭作為磁種，具有高吸附容量，較常規(guī)磁 種具有更高的比表面積和磁響應(yīng)性，降低了混凝劑的用量，通過對水體的PH值的改變，增強(qiáng) 了磁性生物質(zhì)炭磁種對污染物的吸附，磁回收步驟通過改變分離混合物的PH值，經(jīng)過簡易 工藝即可回收再利用磁種，操作方便，提高了磁種的回收率，降低了回收成本;應(yīng)用于二級(jí) 出水深度處理和景觀水處理，具有方便高效，節(jié)能減排，裝備占地面積小且調(diào)度靈活等優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法的示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0025] 本實(shí)施例W江蘇某生化污水處理廠的二級(jí)出水作為深度處理目標(biāo)，對比強(qiáng)化混凝 工藝，現(xiàn)憶了 CO化r、總憐TP和懸浮物SSS個(gè)指標(biāo)。該生化污水處理廠原水具有高COD、高憐、 水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn)，二級(jí)出水難W達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
[0026] 實(shí)施例中所使用的原料及設(shè)備說明：
[0027] 1、聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侶為(PAC):市購(PAM:廣東光華科技有限公司、 CAS號(hào)9003-05-8 ;PAC:天津市鼎盛蠢化工有限公司、CAS號(hào)1327-41-9);
[00%] 2、磁性生物質(zhì)炭(BFC):制備過程參見："陳衛(wèi)等.一種負(fù)載殼聚糖磁性納米顆粒生 物質(zhì)炭吸附劑的制備方法.申請?zhí)?201510153323.9申請日：2015-04-0Γ ;
[00巧]3、超磁分離機(jī):廠家:Ξ佳精密機(jī)械，型號(hào):CF-01，規(guī)格:15w，500LA;
[0030] 4、C0Dcr檢測方法為：國柄法測定；
[0031 ] 5、總憐TP檢測方法為:鋼酸錠分光光度法；
[0032] 6、懸浮物SS檢測方法為:濾紙過濾法。
[0033] 強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法的步驟包括：
[0034] S1、初沉:將污水處理廠的二級(jí)出水通過水累抽至初沉池；
[0035] S2、混合:將上述經(jīng)初沉后的水引流至混合池，加入聚丙締酷胺和聚合氯化侶為， 攬拌混合，混合速度梯度G = 670S^
[0036] S3、絮凝:將上述經(jīng)混合后的水引流至絮凝池，調(diào)節(jié)溶液PH值為6,加入粒徑為10- lOOwn的磁性生物質(zhì)炭(BFC)，攬拌沉淀磁絮體，攬拌速度梯度G = 40S^，S4、分離:將上述經(jīng) 絮凝后的水引流至強(qiáng)磁分離池，經(jīng)超磁分離機(jī)分離污染物、絮體和磁性生物質(zhì)炭，得到凈化 水；
[0037] S5、磁回收：調(diào)節(jié)上述步驟分離出來磁性生物質(zhì)炭、污染物、絮體的混合物的PH值 為11，通過高速攬拌將磁種與污染物、絮體分離，回收磁性生物質(zhì)炭。
[0038] 凈化水進(jìn)入原有消毒工藝?yán)^續(xù)處理后排放進(jìn)入清江，分離出來的污泥采用污泥渣 漿累打入原有污泥調(diào)節(jié)池，和廠區(qū)原有污泥混合一起送入污泥脫水系統(tǒng)脫水后外運(yùn)。
[0039] C0Dcr、TP和SS的檢測結(jié)果見表1、表2、表3:
[0040]
[0043]表 2
[0044]
[0045] 表 3
[0046] 由表1、表2、表3可見，強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法能夠有效去除 二級(jí)出水中的CODcr、總憐TP和懸浮物SS，去除率分別為75 %、85 %和70 %。出水的CODcr和TP 能夠達(dá)到地表水IV類水的標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)，懸浮物SS能夠達(dá)到國家一級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0047] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，上述實(shí)施例不W任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的 技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在于包括步驟： 51、 初沉:將原水引流至初沉池； 52、 混合:將上述經(jīng)初沉后的水引流至混合池，添加入混凝劑后攪拌混合； 53、 絮凝:將上述經(jīng)混合后的水引流至絮凝池，調(diào)節(jié)PH值，添加入磁性生物質(zhì)炭，隨后攪 拌沉淀磁絮體； 54、 分離:將上述經(jīng)絮凝后的水引流至強(qiáng)磁分離池，經(jīng)超磁分離機(jī)分離磁種、污染物、絮 體，得到凈化水； 55、 磁回收:調(diào)節(jié)上述步驟分離出來磁性生物質(zhì)炭、污染物、絮體的混合物的PH值，經(jīng)高 速攪拌將磁性生物質(zhì)炭與污染物、絮體分離，回收磁性生物質(zhì)炭。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在 于所述步驟S2中的混凝劑為聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在 于所述步驟S3中磁性生物質(zhì)炭的粒徑為10-100μηι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在 于所述步驟S3中調(diào)節(jié)溶液PH值為4-8，所述步驟S5中PH值為9-11。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在 于所述步驟S2中的混合速度梯度G = 600-800S<，所述步驟S3中絮凝攪拌速度梯度G = 30-60S-、6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化方法，其特征在 于所述步驟S5中PH為6，步驟S5中PH為11，所述步驟S2中的混合速度梯度G = 670S-1，所述步 驟S3中絮凝攪拌速度梯度G = 40S-1。7. -種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置，包括池體、超磁分離機(jī)，所述池 體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間設(shè)有下隔 板，所述混合池和絮凝池之間設(shè)有上隔板，所述原水從初沉池的進(jìn)水口流入，依次流經(jīng)混合 池、絮凝池，從超磁分離機(jī)的出水口流出。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置，其特征在 于所述混合池和絮凝池內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置，其特征在 于所述初沉池和混合池底部設(shè)有共用排水管。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種強(qiáng)磁分離-磁性生物質(zhì)炭吸附的水體凈化裝置，其特征 在于所述超磁分離機(jī)連接磁分離鼓機(jī)，所述磁分離鼓機(jī)連接初沉池和排泥脫水機(jī)。
【文檔編號(hào)】C02F9/12GK105906133SQ201610307188
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】許航, 高曉宏, 陳衛(wèi), 顧艷梅
【申請人】河海大學(xué)