一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统，方法包括以下步骤：配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触，得到改质混合液A；将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；将磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；将磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。本发明专利技术通过微纳米磁粉表面的催化活性位强化臭氧的氧化效果并提高臭氧的溶解率，强化混凝效果并加速沉淀，且提高磁粉的利用率及回收率。且提高磁粉的利用率及回收率。且提高磁粉的利用率及回收率。

A method and system for recycling micro nano magnetic particles to catalyze ozone to synergistically strengthen coagulation

【技术实现步骤摘要】
一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统


[0001]本专利技术属于废水深度处理领域，具体的说，涉及一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统。

技术介绍

[0002]难降解废水的基本特征是有机物浓度高、污染物种类多、可生化性低、生物抑制性强、含盐量高，常规的处理技术难以实现高效、稳定运行。至今，难降解废水高效处理依然是制约工业发展与环境保护的难题。由于难降解废水的处理技术难度大、要求高，一般都需要耦合物理、化学、生物处理技术，构建预处理、生物处理、深度处理三级处理工艺。为有效去除工业废水中的难降解、有毒有害污染物而开展了各种工艺优化和技术革新，新型吸附剂、混凝剂、催化剂等各种材料不断开发，新型工艺如高级氧化技术等不断发展，促进了废水处理技术朝向多元化、精细化和绿色化方向的发展。
[0003]生物处理法仍然是工业废水处理的主流，但是单纯经过生物处理后的工业废水的出水指标很难达到国家规范的排放要求，因此，常利用高级氧化工艺处理工业废水，使出水水质指标达到规范标准。目前应用最广泛的高级氧化工艺有Fenton和臭氧氧化工艺。Fenton工艺在运行中需要投加大量酸碱调节pH，操作复杂，且产生大量铁泥。而臭氧高级氧化工艺是一种绿色工艺，操作简便，二次污染少，常温常压下就能产生大量羟基自由基(
·
OH)和氧自由基(
·
O2‑
)，将难降解的特征污染物转化成容易降解的有机物质，并且降低了废水中的毒性，同步提高了废水的O3溶解度、可生化性、矿化度。
[0004]混凝技术是水处理厂和废水处理厂中最常见的工艺之一，被认为是一种简单、经济、可升级的技术。在混凝工艺中，需要添加的化合物药剂即是混凝剂或助凝剂，所选择混(絮)凝剂的性能往往能直接决定处理效果以及工艺费用。混(絮)凝剂一般通过吸附架桥、电中和及网捕卷扫作用使得废水中的胶体颗粒物质聚集形成大的聚集物，最后利用沉淀作用将这些聚集物分离出去。目前常用的混(絮)凝剂实现固液分离的方式大多依赖于重力沉降，而这往往造成分离的效率低、速度慢、产生的絮体小。磁混凝通过向传统的混凝过程中引入磁性颗粒(通常为Fe3O4颗粒)，使得无机混凝剂(聚铁、聚铝等)或有机聚合物助凝剂(聚丙烯酰胺等)和磁性颗粒形成磁性絮体。磁性絮体在外加磁场作用下打破了对重力沉降的依赖，实现比传统混凝过程更快的聚集沉淀。常见的引入磁性颗粒的方法是直接向目标水体中添加磁性成分，但是两步投加(分别添加磁性颗粒和混凝剂)又比同时投加的混凝效果更好。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法及系统，通过微纳米磁粉表面的催化活性位强化臭氧的氧化效果并提高臭氧的溶解率，然后处理后废水进入涡流混合步骤，并加入混凝剂在涡流的作用下混合均匀，进入混凝反应步骤，然后加入助凝剂，废水中的微纳米磁粉作为磁性介质重新用于混凝工艺中，强化
混凝效果并加速沉淀；通过磁分离系统回收微纳米磁粉，可以将微纳米磁粉循环利用于催化氧化和混凝沉淀过程中，使得微纳米磁粉具有多种用途并能回收再循环利用，本专利技术主要为提高磁粉的利用率及回收率，使得微纳米磁粉具有多种用途并能回收再循环利用。
[0006]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0007]一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，包括以下步骤：
[0008]试剂配置步骤，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
[0009]微纳米磁粉混合步骤，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
[0010]臭氧产生步骤，产生臭氧气体；
[0011]催化氧化反应步骤，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
[0012]涡流混合步骤，将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
[0013]磁混凝反应步骤，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；
[0014]磁强化沉淀步骤，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；
[0015]磁分离步骤，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。
[0016]所述催化氧化反应步骤包括微气泡三相流化反应步骤、涡流反应步骤，所述微气泡三相流化反应步骤使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，使微纳米磁粉处于流化状态；经微气泡三相流化反应步骤处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应步骤继续反应，得到改质混合液A。
[0017]所述磁强化沉淀步骤处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应步骤，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％。
[0018]所述磁分离步骤还包括微纳米磁粉回流步骤，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置步骤或/和微纳米磁粉混合步骤或/和磁混凝反应步骤。
[0019]所述催化氧化反应步骤还包括尾气臭氧处理步骤，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。
[0020]所述微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳米氧化铈粉中的一种或多种以任意比例混合；
[0021]优选的，所述微纳米磁粉的粒径为20纳米～1000微米；
[0022]优选的，所述微纳米磁粉悬浊液的磁粉与水的质量比为1:10～1:1000；
[0023]优选的，所述微纳米磁粉悬浊液与待处理废水的体积比为1:10～1:1000；
[0024]所述混凝剂包括聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种以任意比例混合；
[0025]所述混凝剂溶液的质量分数为10.0％；
[0026]所述混凝剂溶液与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
[0027]所述助凝剂溶液为聚丙烯酰胺溶液；
[0028]所述助凝剂溶液的质量分数为0.1％～0.2％；
[0029]所述助凝剂溶液的质量与待处理废水的体积比例为10毫升/升～1000毫升/升。
[0030]一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝系统，包括：
[0031]试剂配置系统，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；
[0032]微纳米磁粉混合系统，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；
[0033]臭氧产生系统，产生臭氧气体；
[0034]催化氧化反应系统，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；
[0035]涡流混合系统，将催化氧化反应系统处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；
[0036]磁混凝反应系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，包括以下步骤：试剂配置步骤，配置微纳米磁粉悬浊液、混凝剂溶液、助凝剂溶液；微纳米磁粉混合步骤，混合微纳米磁粉悬浊液至待处理废水中；臭氧产生步骤，产生臭氧气体；催化氧化反应步骤，使臭氧气体与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应，得到改质混合液A；涡流混合步骤，将催化氧化反应步骤处理后的改质混合液A与混凝剂溶液混合得到改质混合液B；磁混凝反应步骤，将助凝剂溶液、改质混合液A、改质混合液B、微纳米磁粉混合搅拌，得到磁絮体；磁强化沉淀步骤，使磁絮体固液分离，实现磁性污泥浆液和净水的分离；磁分离步骤，将磁强化沉淀步骤得到的磁性污泥浆液中的微纳米磁粉分离回收。2.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述催化氧化反应步骤包括微气泡三相流化反应步骤、涡流反应步骤，所述微气泡三相流化反应步骤使臭氧气体变成臭氧微气泡，臭氧微气泡与含有微纳米磁粉的待处理废水接触反应；经微气泡三相流化反应步骤处理后的废水以及臭氧尾气进入涡流反应步骤继续反应，得到改质混合液A。3.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述磁强化沉淀步骤处理后得到的磁性污泥浆液部分回流至磁混凝反应步骤，所述磁性污泥浆液的回流比为20％～100％。4.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述磁分离步骤还包括微纳米磁粉回流步骤，将分离回收的微纳米磁粉回流至试剂配置步骤或/和微纳米磁粉混合步骤或/和磁混凝反应步骤。5.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，所述催化氧化反应步骤还包括尾气臭氧处理步骤，将经催化氧化反应步骤后流出的尾气臭氧进行破坏。6.根据权利要求1所述的一种循环利用微纳米磁粉催化臭氧协同强化混凝方法，其特征在于，微纳米磁粉为带有磁性的微纳米磁性催化剂，所述微纳米磁性催化剂包括微纳米四氧化三铁粉、微纳米零价铁粉、微纳米硫化零价铁粉、微纳米磁铁矿粉、微纳米尖晶石铁氧体、微纳米磁性钙钛矿、微纳米铁钴镍合金粉、微纳米负载型铁催化剂粉、微纳米四氧化三钴粉、微纳米铁酸镍粉、微纳米壳核型磁性催化剂、微纳米磁性碳粉、微纳米混合型磁性催化剂、微纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汝鹏，张震，陈飞勇，孙翠珍，成小翔，金岩，武道吉，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：