基于高梯度磁分离的含藻水源水处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高梯度磁分离的含藻水源水处理方法及系统，其特别适合于城镇给水厂预氧化

【技术实现步骤摘要】
基于高梯度磁分离的含藻水源水处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及水处理的
，特别涉及使用磁性光催化剂进行光催化水处理的


技术介绍

[0002]藻华现象带来的藻源性污染不仅会破坏水体环境，使水体透明度和溶解氧浓度下降，引发臭味和水生生物死亡，使水体感官性状下降，水生态系统失衡，还会给水处理工艺带来诸多负面影响，比如增加混凝剂的消耗量，使絮体结构松散、密度低，沉淀效果变差，加重滤池负荷，造成严重的膜污染，产生消毒副产物等。因此，藻源性污染的有效防治是水环境治理的重点问题。
[0003]针对含藻水的传统处理方法可分为化学法、物理法和生物法，其中，化学方法主要是利用化学药剂对水中藻类进行去除，其具有快速杀藻的优势，但其一方面可能使微生物产生抗药性，另一方面也会带来二次污染和毒副作用，具有一定的局限性；物理法是大部分净水处理厂水处理工艺的核心工艺，常与化学法相结合，传统物理法处理含藻水的技术包含：直接过滤、气浮、吸附、微电解、超声破碎、紫外线照射等等。物理法不会产生二次污染，但可能导致藻细胞的破碎和AOM的释放，而且其工作量大、周期长、费用高，只适用于小水体或大水体的局部水域；生物法主要包括生物膜法、微生物除藻、水生动物控制、水生植物控制等。生物法一般应用于藻类爆发前期，但生物法仍处于发展初期，其除藻周期较长，技术难度和管理难度较大，且需要大量资金投入，因此难以在短期内实现规模化应用。
[0004]随着高新科技的进步和材料科学的发展，新型除污染技术和材料不断研发创新，其中光催化氧化技术以及光催化材料因具有绿色节能、操作条件可控、反应条件温和、有机物氧化能力强等特点得到了广泛研究与应用，也为氧化除藻提供了新思路。将光催化技术作为预氧化技术强化混凝不仅能显著提升除藻效果，还能降低混凝剂投加量，也是极具研究意义的除藻技术。
[0005]然而，光催化水处理技术在实际应用中普遍存在一个问题：光催化剂粉体的分离回收。基于此，部分现有技术提出了以下两种改进手段：1)光催化剂与大体积材料复合，制备大体积材料负载型光催化材料，可作为基材的大体积材料包括两类，一类是碳纳米管、活性炭、沸石等高比表面积的多孔材料，另一类是玻璃、陶瓷或纤维等面网状材料。但是，将光催化剂负载在多孔材料上，pH、温度、光催化剂用量等因素的影响以及动力学特性的研究并不完善，同时，制备的光催化剂薄膜也存在易脱落、易龟裂等弱点。2)光催化剂与磁性材料复合，制备具有磁性的光催化材料，如将TiO2直接负载在磁性材料上，或将有光化学惰性的无机材料包裹在磁性材料上，再将TiO2涂敷在惰性材料上制备磁性光催化剂，可以在一定程度上解决光催化剂分离困难的问题，但其实际的水处理效率及催化剂回收率仍较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种含藻水源水处理方法及系统，其可对污泥及与磁性材
料复合的光催化剂(磁性光催化剂)进行磁分离，并对分离得到的磁性光催化剂进行自净与回流，实现对磁性光催化剂的循环利用，其不仅可节省光催化剂的投加量；同时还可促进后续工艺中的混凝效果，节省混凝剂的投加量，并提高沉后水质。
[0007]本专利技术首先提供了如下的技术方案：
[0008]基于高梯度磁分离的含藻水源水处理系统，其包括：其包括依次串联的：通过进水管道与含藻水源(W)连通并对含藻水源(W)进行光催化反应的光催化池(1)、混合池(2)、絮凝池(3)、沉淀池(4)、储泥池(5)、污泥调节池(7)、通过所述入口管(904)与所述污泥调节池(7)连通的所述高梯度磁旋流分离装置(9)、通过所述液体出口管(903)与高梯度磁旋流分离装置(9)连通的并对分离得到的磁性光催化剂进行净化的净化池(10)；所述污泥调节池(7)与高梯度磁旋流分离装置(9)的污泥出口管(902)还分别与进行污泥后处理的污泥后处理单元(8)连通；所述进水管道还与所述净化池及进行磁性光催化剂添加的加药罐(103)连通；其中，所述高梯度磁旋流分离装置(9)包括：旋流分离器及电磁场发生装置，其中，旋流分离器包括进行旋流分离的旋流筒体(901)，位于旋流筒体(901)底部、供分离后的污泥排出的污泥出口管(902)，位于旋流筒体(901)顶部、供分离后的液体排出的液体出口管(903)，位于旋流筒体(901)上部一侧的、供待分离物料进入的入口管(904)，位于旋流筒体(901)下部一侧的、与反冲洗泵(106)连通的反冲洗管(905)，所述污泥出口管(902)、所述液体出口管(903)、所述入口管(904)、所述反冲洗管(905)均与所述旋流筒体(901)连通，所述电磁场发生装置(906)包括设置于所述旋流筒体(901)内的、含芯铁的可通电螺线管，其设置方式可使所述电磁场发生装置产生80000
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250000安培/米的磁场强度。
[0009]在该技术方案下，磁性光催化剂不仅可起到光催化的作用，同时其在进行光催化反应后，随着流体进入混合池，得到均匀分散，进一步进入絮凝池后，可与絮凝剂形成以磁性材料为核心的絮凝材料，使絮凝效果得到强化，并可使絮凝剂可与磁性光催化剂共同得到回收，不仅减少了磁性光催化剂的用量，还同时减少了絮凝剂的用量。
[0010]在该技术方案下，所述高梯度磁旋流分离器可在通电条件下，在高速离心和外加磁场的共同作用下进行含有磁性光催化剂和与其结合的絮凝剂的泥水与泥剂的分离。其在通电之后，螺线管线圈产生均匀电磁场，同时电磁场内的铁磁性金属丝被磁化，又会激发一个新磁场，导致均匀磁场发生变化，在其表面附近形成一个随着距离而发生变化的梯度不均匀的磁场区域，即高梯度磁场，通过这个高梯度的磁场来实现水体分离，并通过离心和磁力吸附作用，截留磁性光催化剂和与其结合的絮凝剂。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施例，所述螺线管容纳于隔离管(916)内，所述隔离管为金属材质，设置于旋流筒体(901)内的轴线上，可将所述螺线管与旋流筒体(901)内其他部分进行隔离，作为保护装置，避免螺线管与其他部分接触，所述隔离管(916)通过两端分别与隔离管(916)的外壁及旋流筒体(901)的内壁固定的若干支撑件(917)固定于旋流筒体(901)内，所述隔离管(916)上设置有多个开孔(912)，所述螺线管通过穿入所述开孔(912)内的多根导线与电源(913)电相连，每根导线与所述电源(913)之间设置有一个电流开关(915)。
[0012]通过该优选实施方式，可有效控制所需的螺线管线圈长度，进而实现磁场强度控制。通过该优选实施方式，通电时磁性复合材料在磁场作用下可整体吸附于隔离管外壁上，使其既保护了螺线管，又得到了良好的收集和固定效果。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施例，所述螺线管的长度为其芯铁直径的5
‑
8倍。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施例，所述螺线管含有聚酰亚胺漆包层。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施例，所述高梯度磁旋流分离装置(9)还设有液体排空阀门(907)和冷却装置，所述液体排空阀门(907)位于所述液体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高梯度磁分离的含藻水源水处理系统，其特征在于，其包括依次串联的：通过进水管道与含藻水源(W)连通并对含藻水源(W)进行光催化反应的光催化池(1)、混合池(2)、絮凝池(3)、沉淀池(4)、储泥池(5)、污泥调节池(7)、通过入口管(904)与所述污泥调节池(7)连通的高梯度磁旋流分离装置(9)、通过液体出口管(903)与高梯度磁旋流分离装置(9)连通的并对分离得到的磁性光催化剂进行净化的净化池(10)；所述污泥调节池(7)还分别与所述高梯度磁旋流分离装置(9)的污泥出口管(902)及进行污泥后处理的污泥后处理单元(8)连通；所述进水管道还与所述净化池及进行磁性光催化剂添加的加药罐(103)连通；所述高梯度磁旋流分离装置(9)包括：旋流分离器及电磁场发生装置，其中，所述旋流分离器包括进行旋流分离的旋流筒体(901)，位于旋流筒体(901)底部、供分离后的污泥排出的污泥出口管(902)，位于旋流筒体(901)顶部、供分离后的液体排出的液体出口管(903)，位于旋流筒体(901)上部一侧的、供待分离物料进入的入口管(904)，位于旋流筒体(901)下部一侧的、与反冲洗泵(106)连通的反冲洗管(905)，所述污泥出口管(902)、所述液体出口管(903)、所述入口管(904)、所述反冲洗管(905)均与所述旋流筒体(901)连通，所述电磁场发生装置(906)包括设置于所述旋流筒体(901)内的、含芯铁的可通电螺线管，其设置方式可使所述电磁场发生装置产生80000
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250000安培/米的磁场强度。2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述螺线管容纳于金属的隔离管(916)内，所述隔离管(916)设置于所述旋流筒体(901)内的轴线上、且通过两端分别与所述隔离管(916)的外壁及所述旋流筒体(901)的内壁固定的若干支撑件(917)固定于所述旋流筒体(901)内，所述隔离管(916)上设置有多个开孔(912)，所述螺线管通过穿入所述开孔(912)内的多根导线与电源(913)电相连，每根导线与所述电源(913)之间设置有一个电流开关(915)。3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述高梯度磁旋流分离装置(9)还设有液体排空阀门(907)和冷却装置，所述液体排空阀门(907)位于所述液体出口管(903)上；所述冷却装置包括环绕所述旋流筒体(901)的管式的密度计恒温水浴冷却器(909)、与该冷却器依次相连的储液器(910)和压缩机(911)、及分别位于所述密度计恒温水浴冷却器(909)的进口和出口与所述压缩机(911)或所述储液器(910)之间的两个气体截止阀(908)。4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述光催池(1)包括多层光催化反应室，每层光催化反应室均含有与所述加药罐(103)连通的进水管道，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源、中部为反应空间、下部设有鼓风曝气管，所述鼓风曝气管与设在所述光催化池(1)外的鼓风机相连。5.根据权利要求1所述的处理系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田立平，王晓波，周志伟，刘春娇，于瑞，
申请(专利权)人：潍坊市市政公用事业服务中心，
类型：发明
国别省市：