专利名称：磁电纳滤污水净化系统和净化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种磁电纳滤污水处理工艺和装置。
背景技术：
水是生命之源。目前，世界范围内水资源频频告急。我国是一个水资源馈乏的 国家之一，充分利用现有的水资源，做好水资源的回收利用工作是国人的责任所在。而 目前在运行中的污水净化设备和工艺，普遍存在着能耗大、投资大、占地面积大、运行 成本高、不易维护、工作效率低、处理效果差、处理范围小的不足，有的不具有广泛应 用性、不具有快速推广优势、不具有低耗高产性能等优势。为此，研究人员不断探索新 的水处理方法。如中国专利申请CN101348307 ‘一种可以将污水处理成为直饮水的水 处理工艺’，其流程是城市污水先通过生化处理成为中水，再将处理成的中水引入后 续水处理系统，后续水处理系统则包括相互串联的03催化氧化、改性无机软化滤料、改 性无机复合阴离子交换滤料、改性无机复合阳离子交换滤料及核电纳滤，从核电纳滤从 出来的水则成为直饮水。又如中国专利CN201245518 ‘可移动式集成双膜法污水处理 设备’，在可移动座体上设污水处理装置，其特征在于该污水处理装置由前级膜处理 单元、中间水箱和后级膜处理单元串联构成；前级膜处理单元包括超滤膜组件，其进液 口经第一循环泵、过滤器和进水阀接原水，其出液口通至中间水箱，其回流排污口上分 出两路，一路经第一单向阀并接第一循环泵的进口上，另一路至排污口；后级膜处理单 元包括纳滤膜组件或反渗透膜组件，其进液口经第二循环泵、保安过滤器、给水阀和给 水泵接中间水箱的出口，其出液口至产水出口，其回流排污口上分出两路，一路经第二 单向阀并接至第二循环泵的进口上，另一路至排污口。上述文献还是没有摆脱运行成本 高、工作效率低、处理范围小之不足。
发明内容
本发明主要目的是克服现有技术的不足，从而开发一种占地面积小、能耗低、 无需耗材，只需一次投资，即可长期受益的磁电纳滤污水净化工艺及系统；本发明的另一个目的是提供一种可以对各种水质进行净化、活化、磁化、矿化 等优化处理的磁电纳滤污水净化工艺及系统；本发明的再一个目的是提供一种免维护、使用寿命长、投资少、可自动化全天 候工作的磁电纳滤污水净化工艺及系统；本发明的又一个目的是提供一种不需添加化学药剂或生物制剂即可以达到饮用 水标准的磁电纳滤污水净化工艺及系统。本发明应用下述多项相关专业技术磁场本身是一种具有特殊能量的场，经磁场处理过的水或水溶液，其光学性 质、导电率、介电常数、粘度、化学反应及表面张力和吸附、凝聚作用及电化学效应等 方面的特性，都会产生可测量的变化。
一、磁催化催化氧化的机理主要是自由基反应，而体系产生的活性中间体 H202则是形成自由基的重要引发剂。MNFP系统的磁催化装置在磁催化过程中，通过永 磁强磁场和脉冲电磁场的磁电反应，产生活性物种H202和OH。本发明磁催化装置通过磁电场电解产生的02和外界可提供的02在阴极上还原 产生H202。磁催化体系中的有机物发生快速氧化反应及自由基链反应，而使有机物迅速 去除。磁催化去除废水中有机污染物的必备条件首先是磁场强度，磁场强度的大小直接 影响着磁催化的反应速率和处理效果。二、磁催化氧化磁催化氧化是一种高级氧化技术.所谓高级氧化技术 (advancedoxidation process,简称AOP)，是可产生大量羟基自由基的技术过程，即利用
各种光、声、电、磁等物理和化学过程产生大量自由基，该自由基具有极强的氧化性， 通过自由基反应能够将有机污染物有效地分解，甚至彻底地转化为无害无机物(如二氧 化碳和水等)的技术过程。磁催化氧化技术是利用单级磁技术，采用永磁材料制作一个强磁正单极磁路装置。1、在高强聚焦的负极磁场内水分子发生了两种物理变化分子被极化(有序排 列)和带上_负电性。空气中的02和水中的02在负电场作用下生成H202+0H在水中 产生快速氧化反应及自由基链反应。另外，阴极产生的新生的氢还原能力很强，与废水 中的污染物发生还原反应。2、当水经过溶氧塔形成的水、气混合液流经强磁催化装置时，在高强聚焦的正 极磁场内水分子发生了两种物理变化分子被极化(有序排列)和带上正电性。阳极通 过直接的电解反应使污染物氧化为直接氧化；而利用溶液中电极电势较低的阴离子在 阳极失去电子生成寿命较短氧化性极强的活性物质，它们可以分解污染物。三、磁还原1、磁还原装置是利用单级磁技术，采用永磁材料制作一个强磁负 单极磁路装置。当水分子流经高强聚焦的负极磁场时，发生了两种物理变化分子被极 化(有序排列)和带上-负电性。02还原产生H202在负电场作用下产生自由基作用促 使有机物强氧化分解。2、永磁脉冲装置是利用单级磁技术和电子单级脉冲磁技术，采用 若干永磁单级磁路和电子脉冲单级磁路，形成的一个单级脉冲切变磁场。当水分子流经 高强聚焦的单级脉冲切变磁场时，分子被极化(有序排列)。使废水中的颗粒所带电荷量 减少，颗粒之间的作用力减小还原。四、磁电解磁电解就是将磁电场与磁场叠加，以促进电解过程。在磁电解过 程中，磁场方向与磁电场方向垂直，废水中离子既受到磁电场力的作用，也受到磁场力 的作用，其运动方向和规律发生变化。在洛仑兹力的作用下，离子运动轨迹复杂化，增 加了对未电离电解液分子的碰撞机会，促进了电化学反应。五、磁凝聚磁凝聚是促使固液分离的一种手段，是提固体物质高沉淀效率的 一种处理方法，一般来说不需要外加磁种。磁凝聚就是使污水通过均勻磁场，由于磁场 梯度为零，水中磁性颗粒物不会被磁体捕集，但颗粒之间却相互吸引聚集成大颗粒，从 而提高沉淀效率。由于磁性颗粒有一定的矫顽力，因此即使离开磁场后也能继续产生凝 聚作用。其优点在于磁凝聚不存在设备堵塞问题，不需要外加磁种和分离装置，简单易 行。经过磁场的作用使废水中的颗粒所带电荷量减少，颗粒之间的作用力减小，相互结合的机率增大。六、磁脉冲磁脉冲装置是利用单级磁技术和电子单级脉冲磁技术，采用若干 永磁单级磁路和电子脉冲单级磁路，形成的一个低频单级脉冲切变磁场。七、磁絮凝磁絮凝法操作简单，无须添加化学药剂，污泥产量少，且无二次 污染。1、在磁力场作用下，利用可溶性阳极产生大量阳离子，对废水进行凝聚沉淀。 在强磁场的情况下，水分子的缔合现象暂时被破解，水分子成为单个的极性分子，由于 静电作用，污水分子难以作有序排列，而是大量带相同静电的松静聚合，形成絮状的聚 合体。2、在微磁电池作用电解生成的Fe2+、Fe3+。具有极强的活性，在不同的pH条 件下，形成多种单核水解产物，由于单核水解产物产生的缩合作用，又生成一系列多核 水解产物，最终形成表面含有羟基的高分子线形物，这些水解产物对促进絮凝有着重要 的作用。八、磁微电池微电池法的基本原理是利用铁屑的铁和炭组分构成微小的原电 池的阴阳极，以充入的废水为电解质溶液形成微电池。其电极反应如下阴极(C)1/2 02+H20+2e- = 20H- EO = +0.4V阳极(Fe)Fe = Fe2++2e- EO = -0.44V在此反应中产生的Fe2+活性极高，能有效氧化废水中的有机污染物，改变其结 构形态，从而有效地降解这些污染物质，并大大降低废水的色度。Fe2+可与阴极产生的 OH反应生成Fe(OH) 2胶体，由于反应体系为开放体系有02存在，所以Fe2+可以转化成 Fe3+并生成Fe(OH) 3。新生的Fe(OH) 2与Fe(OH) 3是吸附能力较高的胶体絮凝剂，而 产生的Fe2+、Fe3+还能将废水中的染料粒子等胶凝在一起。形成以Fe2+、Fe3+为胶凝 中心的絮凝体。捕集、挟裹和吸附悬浮的胶体共沉。所以用微电解法处理污水时。同 时发生氧化还原降解、电化学、电吸附和电絮凝、混凝等作用，有效地去除污染物。八、纳米纤维磁微电池以活性炭纤维为阴极，Fe粉为阳极，形成的微电池 组。它的分离机理包括原子筛分效应与电效应。纳米毡上的带电离子与液体中的离子形 成离子对，同时后者被除去。这种毡的小孔道以及表面电荷使得尺寸小于孔道的离子能 被去除。纳米纤维磁微电池过滤法比反渗透法需要的压力低，因此，操作费用也较后 者低，但是处理效果相同。一般说来，纳米过滤法可以处理含重金属离子浓度大于 2000mg/L的无机污水。九、磁灭菌磁场能够使水分子间的部分氢键断裂，生成过量的超氧阴离子 自由基，由于在生命体内适量的超氧阴离子自由基具有代谢贮能、转化、排废及防御消 毒的作用，过量则会破坏脂质、损坏核酸、破坏碳水化合物及蛋白质，给生命体带来危 害，这就是磁化水为什么能杀菌的原因。十、磁气浮磁气浮作用是在电解时，由于水中的离解以及有机物的电解氧 化，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气，而产生大量微小气泡，这些气泡尺寸很小，分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，在上升过程中，可俘获粘附水中大量 的杂质微粒及有机物浮到水面，达到分离的效果。十一、磁防、除垢在强磁场的情况下，水分子的缔合现象暂时被破解，水分 子成为单个的极性分子，它吸附在刚生成的碳酸钙微晶上，形成水分子与碳酸钙微晶分 子团，由于静电作用，碳酸钙难以作晶状有序排列，而是大量带相同静电微晶的松静聚 合，形成絮状的聚合体。经过磁场处理过的水分子，不仅能使由于过饱和新析出碳酸钙 微晶不在传热面上粘结成垢，还会向已有的垢层浸润渗透，对水垢产生吸着、束集作用 而逐渐松散剥脱；在纳滤(NF)和反渗透(RO)膜分离过程中，无机污染是造成膜通量下降的主 要因素之一。膜的无机污染是指被截留的难溶性二价盐在膜面上的浓度超过一定饱和度 后，形成晶体沉积在膜面上，且熟化成致密层。无机污染将大大减少有效过滤膜面积， 增加透过阻力，降低膜的透水通径和产水品质。将磁场与膜过程结合起来用于预防和减 少膜的无机污染。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种污水净化工艺进入集水池的污水经增压后进入第一道污水强磁催化工艺；从强磁催化工艺出来的污水进入微米曝气溶氧工艺；从微米曝气溶氧工艺出来的污水，进入第二道污水强磁催化工艺；从第二道污水强磁催化工艺出来的污水，进入磁电初滤工艺；从磁电初滤工艺出来的水，进入强磁还原工艺；从强磁还原工艺出来的水，进入微电解精滤工艺；从微电解精滤工艺出来的水，进入出水系统，可以作为工业 或生活纯水直接使用；上述各工艺之间通过管路相连；适时运用反冲洗工艺。作为优选，当水体中含有需要回收的金属成分时，从第二道污水强磁催化工艺 出来的污水，进入磁电解污水中金属回收工艺，然后进入磁电初滤工艺。作为优选，当处理水为强酸或强碱性质时，从磁电初滤工艺出来的水进入磁电 PH调节工艺，然后进入强磁还原工艺。作为优选，当处理水作为饮用水时，从微电解精滤工艺出来的水，进入矿化工 艺，然后进入出水系统。污水净化系统按顺序设有集水池，增压装置，第一道强磁催化装置，微米溶氧塔装置，第二道强磁催化 装置，磁电初滤装置，强磁还原装置，微电解精滤装置，净水储存装置；上述装置由自动控制系统控制；装置之间设有管道、增压装置，管道、增压装 置之间采用阀门，所述增压装置、阀门与自动控制系统电连接；净水储存装置内有反冲装置；所述反冲装置与反冲管道相连通，与自动控制系 统电连接。
作为优选，在第二道强磁催化装置与磁电初滤装置之间设有磁电解金属回收装 置。磁电解金属回收装置适用于水体中含有需要回收的金属成分时。作为优选，在磁电初滤装置与强磁还原装置之间设有磁电PH调节装置。磁电 PH调节装置适用于处理水为强酸或强碱性质。作为优选，在微电解精滤装置与净水储存装置之间设有矿化装置。矿化装置是 作为饮用水，则需要经过矿化系统7融入合理的微量元素，以保障健康需求。作为优选，所述强磁催化装置由4-12块磁场强度为8000-20000GS的组合永磁 体和圆周立体屏蔽层，呈圆周对应排列组成单级聚焦圆环，在高强聚焦永磁场下对流经 的水进行磁电催化处理抓H20生成一定量的H202使水产生初级氧化反应和磁电化学反 应，在这一过程中水中的细菌、病毒等有机物因为细胞核电子同化和强氧化反应，而被 大量杀灭；水中的各类矿物质在分子被极化(有序排列)，相互之间的作用力减弱；在 H202强氧化反应作用下，大量的从水中分离出来，并变成高强磁化水。作为优选，微米溶氧塔装置运用二项分布原理，将流入的水分流成若干细小水 流柱，加大了水和气体的结合面积，配合微米曝气装置，将高压气体(空气或臭氧)分割 成数十万道从下往上行进的气泡，使水的溶氧率最大化。进入微米溶氧塔的高强磁化水 溶氧量明显高于普通水，并且在二项分布蜂窝体分水柱的作用下水气的结合几率和结合 面积大大增加；经过微米曝气装置进入溶氧塔的高压气体，被微米气体滤网分割成直径 为25微米左右的微小气泡，使得水体和气体的结合几率和结合面积以及结合效率进一步 提高。由于水体中的溶解氧迅速得以增加，所以水中的氧化反应迅速加剧。水中H202 的含量成倍增长，水中有机物和矿物成分进一步被氧化杀灭或氧化分离，并形成一定的 絮凝体。作为优选，磁电解金属回收装置以单级磁技术为基础，以单磁极N/S形成 阳极和阴极过滤膜，采用活性炭和铁屑形成阴极和阳极吸附电极。本发明以直径 0.01mm-1.5mm的导磁材料，编织成一定孔径的导磁网与微滤过滤膜结合编织成具有一 定导磁经纬线的微滤单级磁导磁滤网。网的一面为阳极源体、另一面为阴极源体，如 此在两张滤网之间就可以形成一个垂直交错磁电场。在这个空间内以颗粒直径为15微 米-8000微米的活性碳为吸附阴极，铁屑为吸附阳极；以进入的水为磁电传导媒体， 在这有阳极源体和阴极源体的磁电场空间内，形成无数个活性碳为阴极、铁屑为阳极的 微电池组，产生两种电解作用抓膜电解和微电池电解。通过膜电解作用和微电池电解 作用，流经的水中的金属类物质从水中析出凝聚，并且在微电场静电和活性碳吸附作用 下，牢牢的吸附在活性碳内。当活性炭颗粒吸附了一定量的金属后，随着自身比重的增 加而沉入电解槽底部由底部排泥阀排除回收。作为优选，磁电初滤装置由3-15层，直径5微米-600微米的滤网和脉冲磁组 及永磁组，排泥阀、正反冲管路、脉冲控制电路和连接管路及阀体等构成；污水经过强 磁催化_ 二项分布微米曝气_强磁催化_(磁电解)后水中杂质已经成初级絮凝状态， 并且混合有大量气体进入磁电初滤系统，在一组或多组800Gs-3500Gs单级永磁磁组和 800Gs-5000Gs单级低频脉冲磁磁组，产生的垂直交变磁场作用下，进一步产生磁电解、 磁电絮凝和磁电催化、磁电还原反应，并且在颗粒直径为15微米-800微米的铁屑磁种和 混合气体的作用下，磁种被杂质凝絮包裹，凝结速度加快，凝絮被微米滤网拦截，经过微米滤网600微米-5微米的梯度拦截过滤，被拦截污泥在磁种的重力作用下沉淀至排泥 阀处，当污泥沉淀到一定量时，排泥阀自动开启排放污泥至集泥仓处理。在凝絮被微米 滤网拦截的过程中，垂直交变磁场中的磁种和永磁磁组的永磁体，始终随着脉冲磁组的 脉冲频率做规则的等速运动。对微米滤网产生一定频率的震动和冲刷，在此过程中低频 磁脉冲磁场，还可形成一定功率的脉冲波。在磁种、永磁组永磁体和低频磁脉冲波的共 同作用下，水中的杂质很难悬挂、覆盖或堵塞微米滤网表面和滤网孔，极大地提高了滤 网的工作效率和使用寿命，并且有效的保障了滤网的过滤精度。经过磁电初滤系统初滤 后的水中，5微米以上的杂质被拦截去除、微生物、细菌病毒等有机物质被基本杀灭，水 质基本清澈，无异味、无杂质。作为优选，磁电PH调节装置采用15000Gs-50000Gs (或更大范围)可交变磁极 强磁场作为能量源，以导磁材料作为阳极，非导磁材料作为阴极，强磁电极作用于水中 H、O电子，通过极化作用来改变和平衡水中正负电子数量，从而达到PH调节作用。在 可交变磁极强磁场强磁电极作用下，水的PH值可在流经的瞬间达到PH值6.5-8，满足排 放或进一步优化要求。作为优选，微电解精滤装置由增压管道泵，1-10层直径0.5-5微米滤网，1-10 层直径0.2-30纳米滤网，直径0.01微米-3000微米永磁颗粒，连接管道、控制阀、正反 冲洗系统、程控电路等部件组成。微米滤网0.5-5微米的过滤精度，可以有效拦截水中残 留杂质和有机类物质；纳米滤网过滤精度0.2-30纳米，可以有效的拦截细菌病毒及矿物 成分；微电池复合滤网，由活性碳纤维纳米滤网加载直径0.01微米-3000微米永磁颗粒 组成。活性碳纤维采用特殊工艺制成，纤维直径2-80纳米，纤维长度5-45毫米，具有 良好的吸附性能和导电性能。以特殊工艺加载0.01微米-3000微米铁永磁颗粒后，在铁 永磁颗粒磁场产生的磁电场中，活性碳纤维成为阴极和导体，铁永磁颗粒成为阳极和磁 电动力源，他们共同组成微电池效应复合滤网。微电池复合滤网可以产生高密度微电池 电解作用，更为细密的通过微电池电解、纳米过滤、膜电子吸附、活性炭吸附等作用彻 底去除水中一切杂质，其过滤精度接近超滤精度，但是过滤效率及使用寿命却是超滤膜 的数百倍。水经过管道增压泵增压后快速进入微电解精滤系统，在微米滤网、纳米滤网 和纳米微电池复合滤网的层层作用下，水中一切物质基本被去除以纯水的形态经管路流 出，可以作为工业或生活纯水直接使用。作为优选，矿化装置以天然矿石为原料，经过高温高压梯度烧结特殊工艺烧结 而成。完全模仿自然地下水岩石层组分和结构，当水以高压状态高速流过时，其中的矿 物成分会以一定得比例溶于水中，形成水中的微量元素组分，此时的水可以与天然矿泉 水相媲美。并且因为通过了前端一系列的磁电处理过程，此时的水为高活性、小分子 团、弱碱性、硬度适中、微量元素科学合理的磁化水，所以比天然矿泉水更加有利于人 体健康需求。本发明的有益效果是本发明运用多项先进的磁技术一磁催化技术、磁催化氧 化技术、磁还原技术、磁电解技术、磁絮凝技术、磁凝聚技术、磁气浮技术、磁杀菌技 术、磁脉冲技术、磁除垢技术、微磁电池技术等独家专利技术，结合先进的钢纤维微滤 技术、炭纤维纳滤技术和膜过滤技术等物理过滤技术，创造出目前最先进的电磁纳滤污 水、水净化、优化装置和技术。与现行的水处理装置和技术相比，电磁纳滤装置和技术无需添加任何化学或生物制剂没有二次污染；全封闭运行，没有异味产生；低能耗、占 地面积小、自动化程控运行，建设投资大大减少、运行成本更是低至不到RMB0.2元/ T;适用范围广、处理精度高，一套设备可以处理各种污水，并且处理水可以达到中国饮 用水标准；维护成本低、使用寿命长，采用程控正反冲洗技术和双路运行、控制系统， 基本无需维护，设计使用寿命为十年。是现有污水净化和饮用水优化设备和技术的理想 换代产品，适用于各种水处理场合。
附图1是本发明的一种系统结构示意图；附图2是本发明系统中的一种微米溶氧塔结构剖视图；附图3是本发明系统中的一种金属回收装置剖视图；附图4是本发明系统中的一种磁电初滤装置剖视图；附图5是本发明系统中的一种微电解精滤装置剖视图；附图6是本发明系统中的一种强磁催化、强磁还原结构剖视图。附图标号说明1、微米溶氧塔装置，2、强磁催化装置，3、强磁还原装置，4、磁电初滤装 置，5、增压装置，6、微电解精滤装置；7、矿化装置，8、污泥处理装置，9、磁电解金 属回收装置，10、管道、阀门控制装置，11、磁电PH调节装置，12、电路系统，13、自 动化程控系统，14、自动反冲洗装置。101、为微米溶氧塔顶盖，102、为二项分布蜂窝体分水柱，103、等边蜂窝体分 水柱剖面，104、微米曝气装置，15、水流行进示意，；16、气流行进示意，17、微米溶 氧塔外壳，18、微米溶氧塔内壁，19、进气风机。21、屏蔽外壳，22、强磁材料，23、绝磁层，24、污水管管壁，25、污水管， 26、磁极N或S，27、磁极N或S，28、衔铁。41、脉冲磁电源，42、永磁体磁组，43、脉冲磁磁组，44、微米滤网，45、排 泥阀，46、磁种，47、进水口，48、出水口，49、外壳。61、微米滤网，62、纳米滤网，63、微电池复合滤网，64、外壳，65进水口， 66出水口。91、为阳极磁电滤网，92、为阴极磁电滤网，93、活性炭颗粒和铁屑混合体担 鹗粑降缂囊跫脱艏？ 4、为磁电解金属回收装置外壳，95、为进水口，96、出水口， 97、排泥阀。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 污水净化工艺进入集水池的污水经增压后进入强磁催化工艺，从强磁催化工艺出来的污水进 入微米曝气溶氧工艺，从微米曝气溶氧工艺出来的污水，进入第二道污水强磁催化工 艺，从第二道污水强磁催化工艺出来的污水，进入磁电解污水中金属回收工艺，从磁电解污水中金属回收工艺出来的污水进入磁电初滤工艺；从磁电初滤工艺出来的水，进入 磁电PH调节工艺，从磁电PH调节工艺出来的水进入强磁还原工艺，从从强磁还原工艺 出来的水，进入微电解精滤工艺，从微电解精滤工艺出来的水进入矿化工艺，从矿化工 艺出来的净水进入出水储存工艺，可以作为工业或生活纯水直接使用。 上述各工艺之 间通过管路相连。适时运用独立的管路采用反冲洗工艺。污水净化系统如图1所示整个系统，由微米溶氧塔1，强磁催化装置2，强磁还原装置3，磁电 初滤系统4，增压装置5，微电解精滤系统6，矿化系统7，污泥处理系统8，磁电解金属 回收系统9，管道、阀门控制系统10，磁电PH调节系统11，电路系统12，自动化程控 系统13，自动反冲洗系统14等部件组成。各个部件用常规标准圆管以及常规标准圆管配 件(弯头、三通、变径接口等管件)采用丝扣或是法兰进行连接；流体控制部分(包括 流体流量、流速、反冲洗，以及排放等动作)_采用常规标准阀门组合(电动、手动、电 磁、气动各种球阀、蝶阀、板阀等)和自动化程序控制系统完成；各个部件中的电器部 分以电路连接，自动化程序控制系统进行控制；增压装置采用污泥泵、污水泵、管道泵 等常规标准泵组合。原水进入集水池后由增压装置5_a (污水泵或增压泵等水泵)增压后流经第一道强磁催化装置2，强磁催化装置2由12块磁场强度为8000-20000GS的 永磁体22和屏蔽层21、呈圆周对应排列组成单级聚焦圆环，在高强聚焦永磁场下对流经 的水进行磁电催化处理——H20生成一定量的H202使水产生初级氧化反应和磁电化学 反应，在这一过程中水中的细菌、病毒等有机物因为细胞核电子同化和强氧化反应，而 被大量杀灭；水中的各类矿物质在分子被极化(有序排列)，相互之间的作用力减弱； 在H202强氧化反应作用下，大量的从水中分离出来，并变成高强磁化水进入微米溶氧塔 1。进入微米溶氧塔1 (见图2)的高强磁化水溶氧量明显高于普通水，并且在二项分 布蜂窝体分水柱的作用下水气的结合几率和结合面积大大增加；经过微米曝气装置14进 入溶氧塔1的高压气体(空气或氧气)，被微米气体滤网分割成直径为25微米左右的微小 气泡，使得水体和气体的结合几率和结合面积以及结合效率进一步提高。由于水体中的 溶解氧迅速得以增加，所以水中的氧化反应迅速加剧。水中H202的含量成倍增长，水 中有机物和矿物成分进一步被氧化杀灭或氧化分离。并形成一定的絮凝体，进入第二道 强磁催化装置2。在第二道强磁催化装置2中进一步产生电位场同化或同极化反应和强氧化反 应，在此过程中由于水流速较高、流量较大，所以在第一步强磁催化过程中未被催化的 有机物和矿物质，被催化产生磁电物理和化学反应；细菌病毒等有机物绝大部分被杀 灭，矿物质等绝大部分分子被极化(有序排列)，并产生氧化分离作用从水体脱离并初级 凝絮，进入磁电解金属回收装置9。通过磁电解金属回收装置(见图3)膜电渗析作用和微电池电解作用，流经的水 中的金属类物质从水中析出凝聚，并且在微电场静电和活性碳吸附作用下，牢牢的吸附 在活性碳内。当活性炭颗粒93吸附了一定量的金属后，随着自身比重的增加而沉入电解槽底部由底部排泥阀97排除回收。去除了金属类物质的水由管道进入磁电初滤装置4进 行进一步净化处理。磁电初滤装置(见图4)，污水经过强磁催化-二项分布微米曝气-强磁催化_(磁 电解)后水中杂质已经成初级絮凝状态，并且混合有大量气体进入磁电初滤装置4，在多 组800Gs-3500Gs单级永磁磁组42和800Gs_5000Gs单级低频脉冲磁磁组43，产生的垂直 交变磁场作用下，进一步产生磁电解、磁电絮凝、磁气浮和磁电催化、磁电还原反应， 并且在颗粒直径为15微米-800微米的铁屑磁种46和混合气体的作用下，磁种被杂质凝 絮包裹，凝结速度加快，凝絮被微米滤网44拦截，经过微米滤网600微米-5微米的梯 度拦截过滤，被拦截污泥在磁种的重力作用下沉淀至排泥阀45处，当污泥沉淀到一定量 时，排泥阀自动开启排放污泥至集泥仓处理。在凝絮被微米滤网44拦截的过程中，垂直 交变磁场中的磁种46和永磁磁组42的永磁体，始终随着脉冲磁组的脉冲频率做着规则的 等速运动。对微米滤网44产生一定频率的震动和冲刷，在此过程中低频磁脉冲磁场，还 可形成一定功率的脉冲波。在磁种46、永磁体磁组42和脉冲磁磁组43的共同作用下， 水中的杂质很难悬挂、覆盖或堵塞微米滤网表面和滤网孔，极大地提高了滤网的工作效 率和使用寿命，并且有效的保障了滤网的过滤精度。经过磁电初滤系统4初滤后的水 中，5微米以上的杂质被拦截去除、微生物、细菌病毒等有机物质被基本杀灭，水质基本 清澈，无异味、无杂质。从磁电初滤装置出来的水，经管道进入磁电PH调节装置进行进 一步处理。磁电PH调节装置11采用15000Gs-50000Gs可交变磁极强磁场作为能量源，以 导磁材料作为阳极，非导磁材料作为阴极，强磁电极作用于水中H、O电子，通过极化作 用来改变和平衡水中正负电子数量，从而达到PH调节作用。在可交变磁极强磁场强磁电 极作用下，水的PH值可在流经的瞬间达到PH值6.5-8，从磁电PH调节装置出来的水进 入强磁还原装置3。强磁还原装置3由12块磁场强度为8000-20000GS的永磁体和屏蔽层，呈圆周对 应排列组成单级聚焦圆环，组成一个负单极聚焦磁路装置。当水分子流经高强聚焦的负 极磁场时，发生了两种物理变化分子被极化(有序排列)和带上_负电性。02还原产 生H202在负电场作用下产生自由基作用促使有机物强氧化分解。在高强聚焦永磁场下 对流经的水进行磁电还原处理肭20生成一定量的H202使水产生初级氧化反应和磁电化 学反应，在这一过程中水中的细菌、病毒等有机物因为细胞核电子同化和强氧化反应， 而被大量杀灭；水中的各类矿物质在分子被极化(有序排列)，相互之间的作用力减弱； 在H202强氧化反应作用下，大量的从水中分离出来，并变成高强磁化水进入微电解精滤 装置6，进行精滤优化。水经过管道增压泵增压后快速进入微电解精滤装置6 (见图5)，在微米滤网61、 纳米滤网62和纳米微电池复合滤网63的层层作用下，水中一切物质基本被去除以纯水的 形态经管路流出，可以作为工业或生活纯水直接使用。从微电解精滤装置出来的水经过 矿化系统7融入合理的微量元素，以保障健康需求。矿化装置7以天然矿石为原料，经过高温高压梯度烧结特殊工艺烧结而成。完 全模仿自然地下水岩石层组分和结构，当水以高压状态高速流过时，其中的矿物成分会 以一定得比例溶于水中，形成水中的微量元素组分，此时的水可以与天然矿泉水相媲美。并且因为通过了前端一系列的磁电处理过程，此时的水为高活性、小分子团、弱碱 性、硬度适中、微量元素科学合理的磁化水，所以比天然矿泉水更加有利于人体健康需 求。本发明在出水口设有一个一定容量的储水罐，内置一台与整体装置相匹配的反 冲泵C，反冲泵C与正反冲洗系统管路以法兰或丝扣管件相连接，由自动化程控系统自动 控制其工作。当水流速、流量低于程控系统预设值时，反冲泵C启动与正反冲洗系统中 的阀门相配合完成正反冲洗流程。实施例2本实施例由于水体中不含有需要回收的金属成分，所以不通过磁电解金属回收 装置，而直接进入磁电初滤系统。其余同实施例1实施例3本实施例由于酸碱度正常，所以不进行磁电PH调节装置而直接进入强磁还原装 置。其余同实施例1实施例4本实施例的处理水作为工业或生活纯水使用，所以不进入矿化装置而直接进入 出水口的储水罐。其余同实施例1。
权利要求
1.一种磁电纳滤污水净化工艺， 其特征在于进入集水池的污水经增压后进入第一道强磁催化工艺；从强磁催化工艺出来的污水进入微米曝气溶氧工艺；从微米曝气溶氧工艺出来的污水，进入第二道污水强磁催化工艺；从第二道污水强磁催化工艺出来的污水，进入磁电初滤工艺；从磁电初滤工艺出来的水，进入强磁还原工艺；从强磁还原工艺出来的水，进入微电解精滤工艺；从微电解精滤工艺出来的水，进入出水储存工艺，可以作为工业 或生活纯水直接使用；上述各工艺之间通过管路相连； 运用正反冲洗工艺。
2.根据权利要求1所述的磁电纳滤污水净化工艺，其特征在于从第二道污水强磁 催化工艺出来的污水，进入磁电解污水中金属回收工艺，然后进入磁电初滤工艺。
3.根据权利要求1或2所述的磁电纳滤污水净化工艺，其特征在于从磁电初滤工艺 出来的水进入磁电PH调节工艺，然后进入强磁还原工艺。
4.根据权利要求1或2所述的磁电纳滤污水净化工艺，其特征在于从微电解精滤工 艺出来的水，进入矿化工艺，然后进入出水系统。
5.一种磁电纳滤污水净化系统，其特征在于 按顺序设有集水池，第一道强磁催化装置，微米溶氧塔装置，第二道强磁催化装置，磁电初滤 装置，强磁还原装置，微电解精滤装置，净水储存装置；上述装置由自动控制系统控制；装置之间设有管道、增压装置，管道、增压装置之 间采用阀门，所述增压装置、阀门与自动控制系统电连接；净水储存装置内有反冲装置；所述反冲装置与反冲管道相连通，与自动控制系统电 连接。
6.根据权利要求5所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于在第二道强磁催化 装置与磁电初滤装置之间设有磁电解金属回收装置。
7.根据权利要求5所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于在磁电初滤装置与 强磁还原装置之间设有磁电PH调节装置。
8.根据权利要求5所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于在微电解精滤装置 与净水储存装置之间设有矿化装置。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于强磁催 化装置和强磁还原装置各具有内管和围绕内管的屏蔽层外壳，外壳内有4-12块永磁体， 所述永磁体呈圆周对应排列，组成单级聚焦圆环。
10.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于微米 溶氧塔装置具有塔身、塔顶；所述塔身为中空双层圆柱形结构，塔顶为双半球体结构， 塔身的中间为圆柱形进水管路，塔身双层圆柱形的下底各有一曝气装置；塔身的两层壁 中间为多个等边六角柱，柱体间距有横向连接，形成加壁蜂窝体。
11.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于磁电 解金属回收装置具有外壳，外壳上有进水口和出水口，底部有排泥阀，外壳内间隔布置 有阳极磁电滤网和阴极磁电滤网，在两磁电滤网空间内以颗粒直径为15微米-8000微米 的活性碳为吸附阴极，铁屑为吸附阳极。
12.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于磁电 初滤装置具有外壳，外壳上有进水口和出水口，外壳内有一组或多组间隔设置的单级永 磁磁组和低频脉冲磁磁组，在两磁组之间有颗粒直径为15微米-800微米的铁屑磁种，下 面设有若干排泥阀，所述排泥阀与自动控制系统电连接。
13.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于磁电 PH调节装置采用15000Gs-50000Gs可交变磁极强磁场作为能量源，以导磁材料作为阳 极，非导磁材料作为阴极。
14.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于微电 解精滤系统由外壳，外壳上有进水口和出水口，在外壳内平行依次设有1-10层直径0.5-5 微米滤网，1-10层直径0.2-30纳米滤网和微电池复合滤网；所述微电池复合滤网由活性 碳纤维纳米滤网加载直径0.01微米-3000微米永磁颗粒组成。
15.根据权利要求5或6或7或8所述的磁电纳滤污水净化系统，其特征在于矿化 装置是在具有进出水口的容器内，装有经过高温高压梯度烧结而成天然矿石。
全文摘要
本发明涉及一种磁电纳滤污水净化系统和净化工艺。运用多项先进的磁技术，结合先进的钢纤维微滤技术、炭纤维纳滤技术和膜过滤技术等物理过滤技术，采用微米溶氧塔，强磁催化装置，强磁还原装置，磁电初滤装置，增压装置，微电解精滤装置，矿化装置，污泥处理装置，磁电解金属回收装置，管道、阀门控制装置，磁电pH调节装置，电路系统，自动化程控系统，自动反冲洗装置等部件。本发明无需添加任何化学或生物制剂等消耗性材料，没有二次污染，全封闭运行，低能耗，基本无需维护可以长时间运行，是现有污水净化和饮用水优化设备和技术的理想换代产品。
文档编号C02F9/12GK102020390SQ20091030683
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者李明 申请人:李明