专利名称：高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于给水处理领域的饮用水深度处理，更具体地说是关于高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法及处理装置。
背景技术：
目前，对于解决二次污染饮用水问题的技术主要有膜技术、臭氧活性炭技术。另外，“高梯度磁分离处理饮用水工艺及设备”与本技术最为相关。
1、膜技术在饮用水深度处理中的应用主要包括以下几种(1)电渗析法(ED)，我国电渗析工艺工程水平已接近世界先进水平，差距较大的是离子交换膜的品种单一，限制了这一技术在高浓度浓缩和不同离子等方面的应用，就水处理行业而言，尽管有少数电渗析装置进口，但进口电渗析价格大大地贵于国产装置。
(2)反渗透(RO)，与国外相比，虽然我国反渗透工艺和工程技术已接近国外先进水平，但膜和组器技术同国际同类产品仍有较大的差别，复合膜虽已完成中试放大，但离工业生产仍有较大距离，当前反渗透膜组件市场，中空纤维型仍以国产CTA膜组件为主，而卷式型基本上已进口PA复合膜元件所占据，在工程上，引进PA复合膜和其他关键部件，设计制造反渗透装置，取代了以往整机进口的局面，实践证明是成功的，但注意的是许多小企业由于缺乏反渗透系统设计的专业技术，用户培训不到位，操作、维护不当，致使反渗透膜使用寿命大大缩短，这已成为当前我国反渗透工程应用中的一个普遍问题。
(3)超滤(UF)，与国际产品相比，国产超滤膜组件品种单一，通量和截留率综合性能较低，抑制了超滤技术在水处理以外领域应用的进展步伐，在水处理工程应用中，虽然有少数公司推出全自动快冲洗式装置，但在实际应用中仍是以手动为主，水通量难以稳定，另一方面，大型化装置应用较少，但由于国际产品较贵，目前国内超滤膜市场仍以国产为主。
(4)纳滤(NF)，我国纳滤技术的研究在80年代末就开始了，但目前仍处在实验室研究开发阶段，尚无产品投放市场，工程技术方面，已引进美国Filmtcc公司NF-70型纳滤膜组件开发水处理应用研究，但国内还未见到纳滤膜在大型水处理工程中应用的报道。
(5)微滤(MF)，与国外水平相比，常规微滤膜的性质和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。
2、臭氧活性炭技术目前，活性炭的使用在我国还不很多，一是因为活性炭费用较高(新炭费用较高，而废炭的再生费用也高)，二是采用生物活性炭时，要预加臭氧，其费用昂贵。
3、“高梯度磁分离处理饮用水工艺及设备”CN89106210.6公开了一项高梯度磁分离处理饮用水工艺及设备，与本发明处理对象、目的不同，此项技术是针对城市净水厂取代传统工艺及设备的一项水处理技术，是处理饮用水源水取代传统水处理工艺的，其工艺流程为原水+混凝剂+磁铁粉→磁助凝→沉淀→高梯度磁分离→消毒→清水。该发明工序较多，工艺流程较长，设备较复杂，这些缺点也为实施该发明带来困难。
发明内容
本发明提供了一种适应性强、工序简单、流程较短、设备简单、操作方便的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法及处理装置。
本发明的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法，包括磁絮凝、高梯度磁分离及磁滤、反冲洗工序，操作步骤如下(1)磁絮凝二次污染饮用水中加入磁铁粉，水泵将混合液由吸水管抽入水泵，通过水泵的运转将水与磁铁粉进行混合微絮凝，同时输送入预磁器；(2)高梯度磁分离及磁滤经预磁器预磁后的饮用水进入高梯度磁分离过滤器，进行磁分离及磁滤；(3)步骤(1)、(2)结束，过滤后，进行气、水反冲洗；其中预磁器的工作磁通密度为3500～4000高斯，即0.35～0.4特斯拉，最佳为3800高斯；高梯度磁分离器的工作磁通密度为3300～3600高斯，即0.33～0.36特斯拉，最佳为3500高斯；经预磁器预磁后进入高梯度磁分离过滤器的滤速为60～120米/小时，最佳为70米/小时。
当完成了磁絮凝和高梯度磁分离及磁滤后，根据水质状况确定过滤周期。过滤周期(8～10小时)结束后，进行反冲洗(冲洗历时10分钟)，完成工作周期，再进行下一个工作周期。反冲洗包括气反冲洗，然后气、水反冲洗，再水反冲洗等。
利用该工艺处理二次污染饮用水时，其优选方案为采用水处理1#钢毛，预磁器内钢毛的填充高度为20～25厘米，填充率为2.5～3％，高梯度磁分离过滤器内钢毛的填充高度为25～30厘米，填充率为4.5～5％。
实现本发明方法的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的装置包括水箱，它的上部连接进水管，下部连接水泵出水管；水泵、预磁器、带有整流器的高梯度磁分离器、空压机通过管道顺序连接；水泵与预磁器之间的连接管道分出一支反冲洗出水管；高梯度磁分离器与空压机之间的连接管道分出两支管道，其中一支连接反冲洗进水管，另一支连接出水管，出水管之前装有转子流量计；其中预磁器安装在水泵与高梯度磁分离过滤器之间的平直管路上，与水流方向平行，采用数块永磁铁，其N极与S极对应，使水流垂直切割磁力线。
预磁器与高梯度磁分离过滤器之间的连接管道也可以分出一支反冲洗出水管，有利于提高反冲洗的效果。
水箱主要用于装二次污染饮用水，水泵在装置中不仅起输送液体的作用，还起混合器的作用。
安装预磁器的管段采用非金属管材料或无毒塑料管；高梯磁分离过滤器是由励磁线圈、导磁轭铁、添装钢毛的圆筒和接线装置构成，其中导磁轭铁又由圆柱形轭铁、上下磁极及上下铁芯组磁铁结构采用水流方向与磁场磁力线平行的纵向螺管形长线圈形式。
采用本发明的方法及处理装置，受到二次污染的饮用水经过预磁器预磁后进入高梯度磁分离过滤器，可对水中的浊度、色度、细菌、大肠杆菌、藻类、重金属及磷酸盐等都有较高的去除率，尤其是对水中的有机物去除效果明显，与传统的工艺相比，对二次污染的自来水中的有机物去除率平均提高59-61.32％，滤速可提高10-20倍，其它常规指标均符合国家饮用水卫生标准。因而，既可消除了饮用水的二次污染问题又可对水中剩余有机物有明显的去除效果，饮用水水质得到改善和提高，用户打开水龙头就可喝优质饮用水。
使用本发明的方法及处理装置的优点如下1.将高梯度磁分离技术应用于饮用水深度处理领域处理二次污染饮用水，对水中有机物等有明显的去除效果。
2.处理出水水质好、安全可靠，常规指标均符合国家饮用水卫生标准，可不经消毒直接饮用。
3.工艺流程简单、适应性强、处理速度快、占地面积少、设备体积小，特别适用于宾馆、饭店、居民单元、机关单位及小区的饮用水深度处理，是实现饮用水深度处理的新途径。
4.制水成本低，仅为当前国内市场瓶装水成本的1/600～1/800。
图1是高梯度磁分离法处理饮用水二次污染工艺流程2是高梯度磁分离法处理饮用水二次污染装置示意图
具体实施例方式
下面结合附图1，2与实施例对本发明作进一步说明。
实施例1图1中，二次污染的饮用水流入水箱，并加入磁铁粉，水泵将混合液由吸水管抽入水泵，通过水泵的运转将水与磁铁粉进行混合微絮凝，同时输送进入预磁器；经预磁器预磁后的饮用水进入高梯度磁分离过滤器，进行高梯度磁分离及磁滤，可得饮用水；达到过滤周期后，进行气、水反冲洗，将残留在预磁器和高梯度磁分离过滤器中截留的杂质及磁铁粉冲洗下来。
(1)磁絮凝图2中，受到二次污染的饮用水从进水管8进入水箱1，同时加入磁铁粉，(磁铁粉投加量视水质情况而定，控制在5毫克/升内)含磁铁粉的水在水泵2中混合并进行微絮凝，并由水泵2输送到预磁器3预磁。
(2)高梯度磁分离及磁滤水流在预磁器3中预磁，磁通密度为3800高斯，然后进入高梯度磁分离过滤器4，水的滤速为70米/小时、高梯度磁分离过滤器的磁通密度为3500高斯，高梯度磁分离过滤器采用电磁，磁通密度的变换由整流器6通过改变电流强度调节；经过高梯度磁分离过滤器4处理后的水经过转子流量计5，通往出水管12，供用户使用。
(3)反冲洗进行完(1)、(2)的工序，并当过滤周期结束以后，进行反冲洗。先进行气反冲洗，打开空压机7，先气冲2分钟(0.7兆帕，冲洗强度200升/平方米.秒)，然后同时打开空压机7和连接反冲洗进水管9的阀门11进行气、水冲5分钟(0.5兆帕，气冲洗强度200升/平方米.秒，水冲洗强度100升/平方米.秒)，最后关闭空压机7，水冲3分钟(0.5兆帕，冲洗强度100升/平方米.秒)。截留在高梯度磁分离器4与预磁器3中的杂质及磁铁粉被反冲洗下来并经高梯度磁分离过滤器6和预磁器3之间以及预磁器3与水泵2之间的反冲洗排水管10排出。这样完成了反冲洗过程，可进行下一个工作周期。
权利要求
1.一种高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法，其特征在于包括磁絮凝、高梯度磁分离及磁滤、反冲洗工序，操作步骤如下(1)磁絮凝二次污染饮用水中加入磁铁粉，水泵将混合液由吸水管抽入水泵，通过水泵的运转将水与磁铁粉进行混合微絮凝，同时输送进入预磁器；(2)高梯度磁分离及磁滤经预磁器预磁后的饮用水进入高梯度磁分离过滤器，进行高梯度磁分离及磁滤；(3)反冲洗步骤(1)、(2)结束，过滤后，进行气、水反冲洗；其中预磁器的工作磁通密度为3500～4000高斯；高梯度磁分离过滤器的工作磁通密度为3300～3600高斯；经预磁器预磁后进入高梯度磁分离过滤器的滤速为60～120米/小时。
2.如权利要求1所述的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法，其特征在于预磁器的工作磁通密度为3800高斯；高梯度磁分离过滤器的工作磁通密度为3500高斯；经预磁器预磁后进入高梯度磁分离过滤器的滤速为70米/小时。
3.如权利要求1或2所述的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法，其特征在于预磁器、高梯度磁分离过滤器里面采用水处理1#钢毛。
4.如权利要求3所述的高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法，其特征在于预磁器内钢毛的填充高度为20～25厘米，填充率为2.5～3％，高梯度磁分离过滤器内钢毛的填充高度为25～30厘米，填充率为4.5～5％。
5.一个实现权利要求1的方法的装置，其特征在于水箱的上部连接进水管，下部连接水泵吸水管；水泵、预磁器、带有整流器的高梯度磁分离过滤器、空压机通过管道顺序连接；水泵与预磁器之间的连接管道分出一支反冲洗出水管；高梯度磁分离过滤器与空压机之间的连接管道分出两支管道，其中一支连接反冲洗进水管，另一支连接出水管，出水管之前装有转子流量计；其中预磁器安装在水泵与高梯度磁分离过滤器之间的平直管路上，与水流方向平行，采用数块永磁铁，其N极与S极对应，使水流垂直切割磁力线。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于预磁器与高梯度磁分离过滤器之间的连接管道分出一支反冲洗出水管。
全文摘要
本发明属于给水处理领域，公开了一种高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法及装置，本发明的方法，包括磁絮凝、高梯度磁分离及磁滤、反冲洗工序；本发明的装置主要由水箱、水泵、预磁器、高梯度磁分离器、空压机组成。本发明的方法及装置适应性强、工序简单、流程较短、设备简单、操作方便。
文档编号C02F1/48GK1403387SQ0213480
公开日2003年3月19日 申请日期2002年9月24日 优先权日2002年9月24日
发明者张朝升, 张可方, 宋金璞 申请人:广州大学