一種用於水體淨化的水力懸浮磁膜的構建方法及磁膜過濾裝置與流程

2024-04-07 18:08:05 4

對於水體中，含有磁性的重金屬汙染物或者含有磁性的非重金屬汙染物，可以通過磁膜過濾，達到強化過濾的目的。

對低溫低濁水、微汙染水、有毒有害工業汙廢水進行強化過濾分離，以形成節能的「磁膜」分離技術，達到精細分離的目的，當磁膜過濾效果降低時，可以對磁膜進行反衝洗再生。

對水體中的汙染物，可以採用磁膜過濾分離技術，即磁性物質採用磁性吸附過濾，對非磁性物質，可以採用鐵磁性顆粒的表面改性技術，對目標汙染物進行強化吸附過濾，而對抗磁性顆粒，則可以採用磁排斥分離，使得顆粒不能通過，從而達到過濾的目的。

對水體中的汙染物，磁膜還可以具有攔截分離作用。

背景技術：

膜分離技術採用膜組件，通過膜孔的過濾作用，對水中的汙染物進行攔截隔離，膜分離為物理作用，在水處理過程中，容易造成膜孔汙染，膜通量降低，水處理成本較高。

磁分離技術是利用汙廢水中的汙染物的磁性對其進行磁分離，而對於弱磁性或者非磁性的汙染物，則需要投加「磁種」，使其具有更好的磁性，從而達到對水體淨化的目的，其磁性淨化的水質質量有待進一步提高。

本發明所提出的水力懸浮磁膜技術，是利用鐵磁性顆粒在磁化後，沿著磁力線的方向排列，顆粒形成N極和S極，相互吸引，在水力的作用下，形成磁柱，眾多的磁柱排成陣列，構建成「磁膜」，「磁膜」形成後，即使磁場停止工作，由於顆粒的鐵磁特性，磁化後的鐵磁性顆粒，在去磁場的條件下，仍然保持較好的磁性，相互吸引，在水流的作用下，仍然保持為磁膜狀態，對通過水體中的目標汙染物進行強化吸附，當磁性顆粒吸附將近飽和，此時，鐵磁性顆粒的磁性也隨著時間的推移而逐漸減弱，甚至消失，顆粒也不再相互吸引，或者吸引力很弱，在反衝洗水的作用下（反衝洗水中可加氣、加藥等），磁膜成「沙」，濾料上的汙染物被衝洗，從而達到鐵磁性顆粒再生，然後再轉至磁化工作階段，鐵磁性顆粒磁化成膜，可以對汙染水體進行磁膜過濾。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於水體淨化的水力懸浮磁膜的構建方法和反應裝置，根據鐵磁性顆粒的性質，能夠被磁化形成N極和S極，沿著磁力線的方向排列，形成磁柱，構成磁膜，即使在去磁場的條件下，也可以相互吸引，在水流場的作用下，形成水力懸浮磁膜，從而可以對水體中汙染物進行攔截分離作用、排斥分離作用、吸附分離作用等，以淨化水體，當過濾經過一定時間，鐵磁性顆粒的磁性減弱，相互吸引開始變得鬆弛，或者過濾的效果下降，則需要對磁膜進行反衝洗再生，此時，鐵磁性顆粒反衝洗成「沙」，以利於反衝洗，反衝洗後，再次添加磁場，鐵磁性顆粒磁化後，再次構成磁膜，從而再次可以對汙染水體進行過濾淨化。

為實現上述目的，本發明包括如下技術方案：以自然存在的磁鐵礦、赤鐵礦等鐵磁性材料為內核，採用化學或真空鍍膜等方法對鐵磁性顆粒進行表面包覆改性，以避免磁核汙染水體，同時也可以對水體中的目標汙染物進行選擇性吸附，利用通電的勵磁線圈對鐵磁性顆粒進行磁化，對工作的勵磁線圈採用水冷卻，鐵磁性顆粒被磁化後，對勵磁線圈斷電，以降低經濟成本，鐵磁性顆粒由於磁化，形成N極和S極，相互吸引，在水力的作用下，構建成水力懸浮磁膜，從而可以對汙染水體進行淨化作用。

根據如上所述的技術方案，構建水力懸浮磁膜過濾裝置，包括進水管（1）、反衝洗進水管（2）、電動閥（3）、加藥裝置（4）、排空管（5）、充氣裝置（6）、信號傳輸線（7）、鐵磁性顆粒（8）、勵磁線圈（9）、冷卻水槽（10）、出水管（11）、反衝洗出水管（12）、溢流水槽（13）、裝置本體（14）、水流指示器（15）、溢流管（16）、時間控制器（17）、流量控制閥（18）。

本發明的磁膜過濾裝置，其反應器的主體構件可採用奧氏體不鏽鋼或者其他具有較高強度的非磁性材料。

本發明的磁膜過濾裝置，圖1上部採用中空的圓筒結構，下部採用中空的圓錐體結構。

本發明的磁膜過濾裝置，圖2下部採用中空的圓錐體結構，上部採用雙圓筒結構，內圓筒下部採用封堵，不讓水流從中經過，內圓筒上部稍高於外圓筒。

本發明的磁膜過濾裝置，採用通電的勵磁線圈構建磁場，以達到通電勵磁線圈對鐵磁性顆粒進行磁化的目的，勵磁線圈通電和斷電，就會形成加磁場和去磁場，操作簡單。

本發明的磁膜過濾裝置，採用水冷卻的方式對通電工作的勵磁線圈進行冷卻。

本發明的磁膜過濾裝置，對鐵磁性顆粒進行表面包覆改性，形成核殼結構，以對水體中的目標汙染物進行吸附，並能夠很好地具有再生功能。

本發明的磁膜過濾裝置，採用時間控制器對磁膜過濾的時間和磁膜反衝洗的時間進行控制，也可以對裝置的加藥或者加氣等進行控制。

本發明的磁膜過濾裝置，可以採用加藥或者採用氣水反衝洗等方式對磁膜進行反衝洗再生。

本發明的磁膜過濾裝置，採用水流指示器對磁膜裝置的運行狀態進行監控。

本發明的磁膜過濾裝置，若過濾的流量較小，則採用圖1所示的裝置，若過濾的流量較大，則採用圖2所示的裝置。

本發明的磁膜過濾裝置，採用電動閥用以控制水流的方向，同時也便於對裝置進行自動化操作。

本發明的磁膜過濾裝置，針對不同的目標汙染物，磁性顆粒的表面可以採用不同的功能材料進行表面包覆改性（或多種功能材料共同包覆改性），以提高磁膜分離的效果。

本發明的磁膜過濾裝置，水從底部流入，從頂部流出。

本發明的磁膜過濾裝置，磁性顆粒可以從上部加入，從排空管排出。

本發明的磁膜過濾裝置，採用流量控制閥控制進水管的流量，以確保鐵磁性顆粒在磁化的時，能夠處於勵磁線圈所形成的磁性區域，保障鐵磁性顆粒的磁化效果。

本發明的磁膜過濾裝置，採用流量控制閥控制反衝洗進水管的流量，以確保合適的反衝洗強度，防止鐵磁性顆粒被衝出裝置本體。

附圖說明

圖1是本發明用於小流量的水力懸浮磁膜裝置結構示意圖。

圖2是本發明用於大流量的水力懸浮磁膜裝置結構示意圖。

附圖中各數字標號所指代的名稱：1-進水管、2-反衝洗進水管、3-電動閥、4-加藥裝置、5-排空管、6-充氣裝置、7-信號傳輸線、8-鐵磁性顆粒、9-勵磁線圈、10-冷卻水槽、11-出水管、12-反衝洗出水管、13-溢流水槽、14-裝置本體、15-水流指示器、16-溢流管、17-時間控制器、18-流量控制閥。

具體實施方式

下面結合圖1、圖2和實施例子對本發明作進一步說明。

進水管（1）和反衝洗出水管（12）的電動閥打開，反衝洗進水管（2）和出水管（11）上的電動閥門關閉。

通過調整流量控制閥（18），調節進水流量的大小，使得鐵磁性顆粒（8）在水流的作用下處於勵磁線圈（9）所形成磁場的位置。

對勵磁線圈（9）進行通電，對鐵磁性顆粒（8）進行磁化，鐵磁性顆粒（8）構建成磁膜後，勵磁線圈（9）斷電。

磁化後的鐵磁性顆粒成膜，在待處理水流的作用下，水力懸浮。

出水管（11）上的電動閥打開，反衝洗出水管（12）的電動閥關閉，水力懸浮磁膜對待處理水進行磁膜過濾。

當磁膜過濾進行一定時間，此時，鐵磁性顆粒的磁性減弱，過濾的效果降低，通過時間控制器（17），先後進行打開反衝洗出水管（12），關閉出水管（11），關閉進水管（1），打開反衝洗進水管（2），調整流量控制閥（18），調節反衝洗進水的強度，防止鐵磁性濾料（8）流出裝置本體（14），進入反衝洗狀態。

磁膜反衝洗時，可以利用加藥裝置（4）進行反衝洗，也可以利用充氣裝置（6）進行氣水反衝洗等。

磁膜反衝洗歷經一定時間後，在時間控制器（17）（或者微電腦時間控制器）的作用下，依次停止加藥裝置（4）或充氣裝置（6）的工作，關閉反衝洗進水管（2）、打開進水管（1）。

勵磁線圈（9）通電工作，鐵磁性顆粒形成水力懸浮磁膜後，勵磁線圈（9）斷電，關閉反衝洗出水管（12）、打開出水管（11），磁膜重新進入淨化水體的工作狀態。

可打開排空管（5）上的電動閥門，放空裝置中的水體，對裝置進行維修等。

在溢流管（15）上安裝水流指示器（14）來對磁膜工作的狀態進行監控。