一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种强磁分离?磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置，该方法结合强磁分离技术和磁种吸附技术，采用微米级超顺磁性生物质炭作为磁种，磁性生物质炭的表面负载的壳聚糖磁性颗粒的网状结构，增大了磁性生物质炭的比表面积，有利于污染物的吸附；且磁性生物质炭中的磁颗粒存在形式为稳定Fe3O4晶态，具备超顺磁性，具有更好的吸附效果。本发明进一步优化了传统强磁分离系统，简化回收设备，大大降低混凝剂投加量和处理能耗，降低磁种的回收成本。
【专利说明】
-种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域，具体设及一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体 净化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 磁分离技术用于水处理工程，是一口新兴技术。从上世纪60年代开始，苏联用磁凝 聚法处理钢厂除尘废水。60年代末，美国MIT教授科姆发明高梯度磁过滤器。70年代美国应 用磁絮凝法和高梯度磁分离法处理钢铁、食品、化工、造纸等废水。我国从70年代中期到80 年代初，将磁聚凝法、磁盘法、高梯度磁分离法用于炼钢、社钢废水的处理。近年来，磁分离 技术在电锻水、湖泊水、市政废水、厨房污水、石油采出水等处理方面都取得了一定的研究 成果，有的已经在实际废水处理中得到了很好的应用。
[0003] 对水处理工程而言，由于强磁分离技术仅仅是一种物理性质的固液分离手段，在 实际应用时，很多场合都必须辅W其他相关技术，才能发挥很好的效果。传统的强磁分离技 术使用磁种主要是天然磁铁矿粉末和有机膜磁性粉末。天然磁铁矿虽然价格低廉，但杂质 较多、磁响应性差、吸附容量小，有二次污染风险;有机膜磁性粉末是覆盖高分子有机膜的 化3〇4，回收过程中调节PH值后表面Ze化点位发生转化，磁性粉末与絮凝胶体分离，但合成过 程需化保护，部分原料有毒，合成成本高，现强磁分离技术中鲜有使用。W上两种磁种剩磁 强度大，回收过程中均需脱磁，增加处理能耗和回收成本。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简化回收设备、降低回收成 本、降低混凝剂投加量和处理能耗的强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法及装置。
[0005] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0006] -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在于包括步骤：
[0007] S1、初沉:将原水引流至初沉池；
[000引S2、混合:将上述经初沉后的水引流至混合池，添加入混凝剂后揽拌混合；
[0009] S3、絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池，调节PH值，添加入磁性生物质炭，随 后揽拌沉淀磁絮体；
[0010] S4、分离:将上述经絮凝后的水引流至强磁分离池，经超磁分离机分离污染物、絮 体和磁性生物质炭，得到净化水；
[0011] S5、磁回收:调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值， 经高速揽拌将磁性生物质炭与污染物、絮体分离，回收磁性生物质炭。
[001^ 上述步骤S2中的混凝剂为聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侣(PAC)。
[0013] 进一步的，上述磁性生物质炭的粒径为10-100皿。粒径小、比表面积较大的磁种， 水中的污染物能够充分吸附在磁种表面上，过小的粒径，揽拌速度和揽拌时间难W控制，磁 性生物质炭易随水流流出反应器，影响吸附效果。微米级的磁性生物质炭(BFC)，对絮凝胶 体有较强的亲和力，加速磁絮体聚团沉淀。BFC表面负载的壳聚糖磁性颗粒呈现网状结构， 增大了 BFC的比表面积，有利于污染物的吸附;邸C中磁颗粒存在形式为稳定化3〇4晶态，具备 超顺磁性，比传统磁种具有更好的吸附效果。
[0014] 进一步的，上述步骤S3中PH值为4-8,磁性生物质炭在PH值在4-別寸，对污染物具有 较高的吸附去除效率，去除效率在80 % W上;上述步骤S5中PH为9-11，在回收过程中不需使 用电脱磁设备，PH值会直接影响磁性颗粒物的Ze化电位，改变其表面电性，进而影响到颗粒 物的磁分离效率。PH值达到9 W前，磁种的回收率随PH值得增大而增大，PH值大于11后，在增 大碱度将不利于磁种的回收，因此，在磁种回收阶段，碱洗脱液的PH应控制在9-11之间。通 过高速揽拌方式将污染物、絮体、和磁性生物质炭分离，碱液洗脱可使磁性生物质炭回收率 达到99 %。
[001引进一步的，上述步骤S2中的混合速度梯度G = 600-800S-i，上述步骤S3中絮凝揽拌 速度梯度G = 30-60S^。合理的速度梯度可W促使水中细小颗粒发生有效碰撞逐渐成长为大 颗粒，更好地实现固液分离。速度过慢，会使絮凝剂和细小颗粒不能充分接触，且絮凝剂的 浓度分布也不均匀，影响絮凝效果。速度过快，会使已发生有效碰撞而絮凝的大颗粒破碎， 降低絮凝效果。
[0016] 优选的，上述步骤S2中PH值为6，步骤S5中PH值为11，上述步骤S2中的混合速度梯 度G = 670S^，上述步骤S3中絮凝揽拌速度梯度G = 40S^。
[0017] -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置，包括池体和超磁分离机，所述 池体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间设有下隔板，所述 混合池和絮凝池之间设有上隔板，所述原水从初沉池的进水口流入，依次流经混合池、絮凝 池，从超磁分离机的出水口流出。
[0018] 上述混合池和絮凝池内设有揽拌机。
[0019] 上述初沉池和混合池底部设有共用排水管。
[0020] 上述超磁分离机连接磁分离鼓机，所述磁分离鼓机连接混合池和排泥脱水机。
[0021] 本发明的有益之处在于:本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化 方法及其装置，相比现有技术，采用的磁性生物质炭作为磁种，具有高吸附容量，较常规磁 种具有更高的比表面积和磁响应性，降低了混凝剂的用量，通过对水体的PH值的改变，增强 了磁性生物质炭磁种对污染物的吸附，磁回收步骤通过改变分离混合物的PH值，经过简易 工艺即可回收再利用磁种，操作方便，提高了磁种的回收率，降低了回收成本;应用于二级 出水深度处理和景观水处理，具有方便高效，节能减排，装备占地面积小且调度灵活等优 点。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法的示意图；
[0023] 图2为本发明的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置的示意图；
【具体实施方式】
[0024] W下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0025] 本实施例W江苏某生化污水处理厂的二级出水作为深度处理目标，对比强化混凝 工艺，现憶了 CO化r、总憐TP和悬浮物SSS个指标。该生化污水处理厂原水具有高COD、高憐、 水质波动大等特点，二级出水难W达到标准。
[0026] 实施例中所使用的原料及设备说明：
[0027] 1、聚丙締酷胺(PAM)和聚合氯化侣为(PAC):市购(PAM:广东光华科技有限公司、 CAS号9003-05-8 ;PAC:天津市鼎盛蠢化工有限公司、CAS号1327-41-9);
[00%] 2、磁性生物质炭(BFC):制备过程参见："陈卫等.一种负载壳聚糖磁性纳米颗粒生 物质炭吸附剂的制备方法.申请号:201510153323.9申请日：2015-04-0Γ ;
[00巧]3、超磁分离机:厂家:Ξ佳精密机械，型号:CF-01，规格:15w，500LA;
[0030] 4、C0Dcr检测方法为：国柄法测定；
[0031 ] 5、总憐TP检测方法为:钢酸锭分光光度法；
[0032] 6、悬浮物SS检测方法为:滤纸过滤法。
[0033] 强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法的步骤包括：
[0034] S1、初沉:将污水处理厂的二级出水通过水累抽至初沉池；
[0035] S2、混合:将上述经初沉后的水引流至混合池，加入聚丙締酷胺和聚合氯化侣为， 揽拌混合，混合速度梯度G = 670S^
[0036] S3、絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池，调节溶液PH值为6,加入粒径为10- lOOwn的磁性生物质炭(BFC)，揽拌沉淀磁絮体，揽拌速度梯度G = 40S^，S4、分离:将上述经 絮凝后的水引流至强磁分离池，经超磁分离机分离污染物、絮体和磁性生物质炭，得到净化 水；
[0037] S5、磁回收：调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值 为11，通过高速揽拌将磁种与污染物、絮体分离，回收磁性生物质炭。
[0038] 净化水进入原有消毒工艺继续处理后排放进入清江，分离出来的污泥采用污泥渣 浆累打入原有污泥调节池，和厂区原有污泥混合一起送入污泥脱水系统脱水后外运。
[0039] C0Dcr、TP和SS的检测结果见表1、表2、表3:
[0040]
[0043]表 2
[0044]
[0045] 表 3
[0046] 由表1、表2、表3可见，强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法能够有效去除 二级出水中的CODcr、总憐TP和悬浮物SS，去除率分别为75 %、85 %和70 %。出水的CODcr和TP 能够达到地表水IV类水的标准(GB3838-2002)，悬浮物SS能够达到国家一级污水排放标准。
[0047] W上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解，上述实施例不W任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的 技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在于包括步骤： 51、 初沉:将原水引流至初沉池； 52、 混合:将上述经初沉后的水引流至混合池，添加入混凝剂后搅拌混合； 53、 絮凝:将上述经混合后的水引流至絮凝池，调节PH值，添加入磁性生物质炭，随后搅 拌沉淀磁絮体； 54、 分离:将上述经絮凝后的水引流至强磁分离池，经超磁分离机分离磁种、污染物、絮 体，得到净化水； 55、 磁回收:调节上述步骤分离出来磁性生物质炭、污染物、絮体的混合物的PH值，经高 速搅拌将磁性生物质炭与污染物、絮体分离，回收磁性生物质炭。2. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在 于所述步骤S2中的混凝剂为聚丙烯酰胺和聚合氯化铝。3. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在 于所述步骤S3中磁性生物质炭的粒径为10-100μηι。4. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在 于所述步骤S3中调节溶液PH值为4-8，所述步骤S5中PH值为9-11。5. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在 于所述步骤S2中的混合速度梯度G = 600-800S<，所述步骤S3中絮凝搅拌速度梯度G = 30-60S-、6. 根据权利要求1所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化方法，其特征在 于所述步骤S5中PH为6，步骤S5中PH为11，所述步骤S2中的混合速度梯度G = 670S-1，所述步 骤S3中絮凝搅拌速度梯度G = 40S-1。7. -种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置，包括池体、超磁分离机，所述池 体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间设有下隔 板，所述混合池和絮凝池之间设有上隔板，所述原水从初沉池的进水口流入，依次流经混合 池、絮凝池，从超磁分离机的出水口流出。8. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置，其特征在 于所述混合池和絮凝池内设有搅拌机。9. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置，其特征在 于所述初沉池和混合池底部设有共用排水管。10. 根据权利要求7所述的一种强磁分离-磁性生物质炭吸附的水体净化装置，其特征 在于所述超磁分离机连接磁分离鼓机，所述磁分离鼓机连接初沉池和排泥脱水机。
【文档编号】C02F9/12GK105906133SQ201610307188
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】许航, 高晓宏, 陈卫, 顾艳梅
【申请人】河海大学