公布日：2022.08.12
申請日：2022.07.05
分類號：C02F9/12(2006.01)I;C02F1/52(2006.01)I;C02F1/48(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)處理廢水的方法，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)通過在磁泥分離單元設(shè)置梯級可變外加磁場，一方面提高了磁性絮凝體的沉降效率，另一方面，通過跟隨刮泥機(jī)構(gòu)同步間隙變化的磁場，實(shí)現(xiàn)沉降污泥快速刮落的同時，很好的避免由于刮泥機(jī)構(gòu)擾動導(dǎo)致沉降污泥再次分散至水中現(xiàn)象的發(fā)生，整體提升設(shè)備的廢水處理效果。本發(fā)明還采用具有特制的核殼鏈?zhǔn)轿絼┳鳛榇欧N和磁性復(fù)合吸附材料層對廢水進(jìn)行前端處理以及對污泥沉降后的廢水進(jìn)行終端處理，極大地提高了出水品質(zhì)。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案對廢水進(jìn)行處理，具有廢水處理效果優(yōu)良、廢水處理成本低的特點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：該處理系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的磁混凝單元（1）、磁絮凝單元（2）、旋流混凝單元（3）以及磁泥分離單元（4）；所述磁泥分離單元（4）包括自下而上依次連通設(shè)置的泥筒（401）、斜板沉降區(qū)（402）、磁性復(fù)合吸附材料層（403）以及出水堰（404）；所述泥筒（401）為桶狀結(jié)構(gòu)，并且在其側(cè)壁上部開設(shè)有進(jìn)水口，在其側(cè)壁底部開設(shè)有排泥口（405）；所述出水堰（404）的一端與出水口（411）相連通；所述泥筒（401）的筒底向筒腔內(nèi)部凸起形成上窄下寬的錐臺（406）；錐臺（406）的上表面設(shè)置有刮泥機(jī)構(gòu)（5）；在錐臺（406）斜面的外壁上還鋪設(shè)有電磁板（407）；電磁板（407）內(nèi)設(shè)置有若干個電磁器，并且自錐臺（406）的錐頂至錐底，電磁板（407）內(nèi)電磁器的分布密度依次增大；所述刮泥機(jī)構(gòu)（5）包括旋轉(zhuǎn)座（501）、旋轉(zhuǎn)臂（502）、刮板（503）以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)（504）；旋轉(zhuǎn)座（501）設(shè)置在錐臺（406）的臺面上，且旋轉(zhuǎn)座（501）上連接有多條與錐臺（406）的斜面相平行的旋轉(zhuǎn)臂（502）；在任意一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上均設(shè)置有多個間斷分布的刮板（503），并且多個所述刮板（503）的下端均與錐臺（406）的斜面緊密貼合；旋轉(zhuǎn)電機(jī)（504）設(shè)置在錐臺（406）的底側(cè)外部，并且旋轉(zhuǎn)電機(jī)（504）的轉(zhuǎn)軸穿過錐臺（406）的臺面后與旋轉(zhuǎn)座（501）相連；在同一旋轉(zhuǎn)臂（502）上，相鄰兩個刮板（503）之間的間距小于等于刮板（503）在錐臺（406）斜面傾斜方向上的投影寬度，且任意相鄰的兩條旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503）分布方式為錯位式分布，即在旋轉(zhuǎn)臂（502）的旋轉(zhuǎn)方向上，前一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上相鄰兩塊刮板（503）之間的間隙對應(yīng)后一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503），與此同時，后一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上相鄰兩塊刮板（503）之間的間隙對應(yīng)前一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503）；在錐臺（406）斜面的外壁還鋪設(shè)有多塊所述電磁板（407）；多塊所述電磁板（407）均通過旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)（408）與電源滑動連接；旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)（408）上間隔設(shè)置有絕緣段（412），并且旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)（408）與旋轉(zhuǎn)臂（502）同步旋轉(zhuǎn)；在錐臺（406）斜面的圓周方向上，旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)（408）的絕緣段（412）對應(yīng)控制的電磁板（407）的寬度大于刮板（503）在錐臺（406）斜面上的刮泥寬度，并且刮泥寬度全部落入該絕緣段（412）對應(yīng)控制的電磁板（407）的寬度內(nèi)；所述旋流混凝單元（3）為圓形或矩形的桶狀結(jié)構(gòu)，并位于磁絮凝單元（2）的外部一側(cè)；旋流混凝單元（3）和磁絮凝單元（2）之間的隔板底部開設(shè)有連通二者腔室的通水孔（301）；旋流混凝單元（3）內(nèi)還設(shè)置有旋流筒（302）；旋流筒（302）的上端通過連桿（303）與旋流電機(jī)（304）的轉(zhuǎn)軸相連接，旋流電機(jī)（304）通過固定梁固定在旋流混凝單元（3）的上方；旋流筒（302）的內(nèi)壁上凸出設(shè)有自下而上的內(nèi)螺旋上升式槳葉（305）；旋流筒（302）的外壁上凸出設(shè)有自下而上的外螺旋上升式槳葉（306）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述刮板（503）為前窄后寬的板狀結(jié)構(gòu)；在同一條旋轉(zhuǎn)臂（502）上的所有刮板（503）均與旋轉(zhuǎn)臂（502）傾斜相交，同一旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503）與旋轉(zhuǎn)臂（502）之間的傾斜角度相同，不同旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503）與旋轉(zhuǎn)臂（502）之間的傾斜角相同或不同；刮板（503）的前窄端朝向旋轉(zhuǎn)臂（502）旋轉(zhuǎn)的方向且向錐臺（406）的臺頂方向傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：任意相鄰的兩條旋轉(zhuǎn)臂（502）上的所有刮板（503）在錐臺（406）斜面傾斜方向上的投影重合相連后的總寬度等于錐臺（406）斜面自上而下的傾斜寬度；任意一塊刮板（503）的刮泥面均為自前而后弧度依次增大的弧面，且該刮泥面同時也為自下而上弧度依次增大的弧面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述錐臺（406）底端的外徑小于泥筒（401）的內(nèi)徑，即錐臺（406）底端與泥筒（401）的內(nèi)壁之間具有一條環(huán)形積泥板（409）；在旋轉(zhuǎn)臂（502）的底端還設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)臂（502）傾斜相交的推泥板（410），推泥板（410）的底端與環(huán)形積泥板（409）的表面緊密貼合；泥筒（401）的排泥口（405）設(shè)置在泥筒（401）側(cè)壁與環(huán)形積泥板（409）的交接處或直接開設(shè)在條環(huán)形積泥板（409）上；所述環(huán)形積泥板（409）的寬度不低于10cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述磁混凝單元（1）和磁絮凝單元（2）均為圓形或矩形的桶狀結(jié)構(gòu)；廢水進(jìn)水管道（101）與磁混凝單元（1）的進(jìn)水口相連通；磁混凝單元（1）與磁絮凝單元（2）并列設(shè)置并通過隔板（102）進(jìn)行分隔，并且隔板（102）的高度低于磁混凝單元（1）和磁絮凝單元（2）的高度，使得隔板（102）的上端與磁混凝單元（1）及磁絮凝單元（2）的頂端之間形成溢流槽口（103），磁混凝單元（1）的內(nèi)腔通過該溢流槽口（103）與磁絮凝單元（2）的內(nèi)腔相連通；磁混凝單元（1）內(nèi)還設(shè)置有上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（104），上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（104）的攪拌電機(jī)通過固定梁固定在磁混凝單元（1）的上方，其攪拌軸和攪拌槳葉伸入至磁混凝單元（1）內(nèi)；磁絮凝單元（2）內(nèi)還設(shè)置有下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（201），下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（201）的攪拌電機(jī)通過固定梁固定在磁絮凝單元（2）的上方，其攪拌軸和攪拌槳葉伸入至磁絮凝單元（2）內(nèi)；其中，上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（104）的轉(zhuǎn)速不低于500r/min；下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（201）的轉(zhuǎn)速不高于250r/min；在磁混凝單元（1）和磁絮凝單元（2）的外部一側(cè)還設(shè)置有加藥裝置（6）；加藥裝置（6）的pH調(diào)節(jié)劑投加口（601）、混凝劑投加口（602）、磁性復(fù)合吸附材料投加口（603）均與磁混凝單元（1）相連通；加藥裝置（6）的絮凝劑投加口（604）與磁絮凝單元（2）相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：旋流混凝單元（3）的底部還設(shè)置有旋流轉(zhuǎn)盤（307），旋流轉(zhuǎn)盤（307）的轉(zhuǎn)軸穿過旋流混凝單元（3）的底壁后與旋流旋轉(zhuǎn)電機(jī)（308）相連；旋流轉(zhuǎn)盤（307）的表面設(shè)有沿旋流轉(zhuǎn)盤（307）徑向設(shè)置的旋流凸臺（309），并且多個旋流凸臺（309）沿旋流轉(zhuǎn)盤（307）的周向均勻分布；旋流凸臺（309）的臺面為傾斜的斜面，并且該斜面朝向旋流轉(zhuǎn)盤（307）的旋轉(zhuǎn)方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于：旋流混凝單元（3）與磁泥分離單元（4）之間設(shè)置有溢流斜槽（7）；溢流斜槽（7）與旋流混凝單元（3）之間的隔板高度低于旋流筒（302）的高度，使得該隔板與溢流斜槽（7）及旋流混凝單元（3）之間共同形成溢流過水口（701）；溢流斜槽（7）與磁泥分離單元（4）之間的隔板底部開設(shè)有通孔，該通孔為磁泥分離單元（4）的進(jìn)水口；溢流斜槽（7）的底板為靠近旋流混凝單元（3）一側(cè)高于靠近磁泥分離單元（4）一側(cè)的斜板；和/或該系統(tǒng)還包括有控制機(jī)構(gòu)（8），控制機(jī)構(gòu)（8）包括中央控制器、控制面板、顯示屏以及任選地遠(yuǎn)程終端；中央控制器與各部件之間進(jìn)行有線或無線的電信號連接，并控制各個部件的啟停。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述磁性復(fù)合吸附材料層（403）包括至少一層蜂窩狀的核殼鏈?zhǔn)轿絼⿲樱凰龊藲ゆ準(zhǔn)轿絼橐运难趸F球核（4031）、以聚多巴胺為中間殼層（4032）、以水化硅酸鈣為表面分子鏈（4033）的微球結(jié)構(gòu)；其中四氧化三鐵、聚多巴胺、水化硅酸鈣的組成質(zhì)量比為10-35:5-25:50-85。
9.一種采用如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的多污染物廢水磁混凝處理系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理的方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：1)將多污染物廢水輸送至磁混凝單元（1）內(nèi)，然后通過加藥裝置（6）向廢水內(nèi)投加pH調(diào)節(jié)劑、混凝劑以及磁性復(fù)合吸附材料；最后啟動上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（104）進(jìn)行攪拌，在上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（104）的作用下，使得攪拌后的廢水從溢流槽口（103）流入至磁絮凝單元（2）內(nèi)；2)廢水進(jìn)入磁絮凝單元（2）后，通過加藥裝置（6）向廢水內(nèi)投加絮凝劑，然后啟動下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（201）進(jìn)行攪拌，在下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)（201）的作用下，使得攪拌后的廢水從通水孔（301）流入至旋流混凝單元（3）內(nèi)；3)廢水進(jìn)入旋流混凝單元（3）后，啟動旋流筒（302）和旋流轉(zhuǎn)盤（307）；旋流筒（302）旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置在旋流筒（302）外壁上的外螺旋上升式槳葉（306）和設(shè)置在旋流筒（302）內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋上升式槳葉（305）同步旋轉(zhuǎn)，外螺旋上升式槳葉（306）將位于旋流筒（302）外部的廢水向上攪動抬升，內(nèi)螺旋上升式槳葉（305）將位于旋流筒（302）內(nèi)部的廢水向上攪動抬升；與此同時，位于旋流筒（302）底部的旋流轉(zhuǎn)盤（307）旋轉(zhuǎn)時，具有傾斜臺面的旋流凸臺同步旋轉(zhuǎn)，將位于旋流筒（302）底部的廢水向上攪動抬升；在旋流筒（302）和旋流轉(zhuǎn)盤（307）的多重?cái)嚢杼饔孟拢瑥U水實(shí)現(xiàn)充分混凝后從溢流過水口（701）進(jìn)入溢流斜槽（7）并從其底部的通孔進(jìn)入至磁泥分離單元（4）內(nèi)；4)廢水進(jìn)入磁泥分離單元（4）后，廢水中的磁絮體在電磁板（407）產(chǎn)生的梯級磁力和自身重力的雙重作用下快速沉降至泥筒（401）底部，經(jīng)過周期性的沉積后，啟動刮泥機(jī)構(gòu)（5），在旋轉(zhuǎn)電機(jī)（504）的作用下，旋轉(zhuǎn)座（501）帶動旋轉(zhuǎn)臂（502）及位于旋轉(zhuǎn)臂（502）上的刮板（503）沿著錐臺（406）的斜面進(jìn)行圓周運(yùn)動；刮泥面傾斜設(shè)置的刮板（503）在旋轉(zhuǎn)過程中不斷將沉積的污泥刮落，并在相鄰旋轉(zhuǎn)臂（502）上錯位式分布的兩排刮板（503）的共同作用下將刮落的污泥向錐臺（406）的錐底方向推動并排至環(huán)形積泥板（409）上，然后再在推泥板（410）的旋轉(zhuǎn)推動作用下，將排至環(huán)形積泥板（409）上的污泥從排泥口（405）排出并進(jìn)行磁性復(fù)合吸附材料的回收處理；在旋轉(zhuǎn)座（501）帶動旋轉(zhuǎn)臂（502）和刮板（503）旋轉(zhuǎn)刮泥的過程中，旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)（408）同步旋轉(zhuǎn)，并使得任意一段絕緣段（412）所控制的電磁板（407）始終對應(yīng)著一條旋轉(zhuǎn)臂（502）及其刮板（503）當(dāng)前所處的刮泥區(qū)域，使得該條旋轉(zhuǎn)臂（502）及其刮板（503）當(dāng)前所要刮落的污泥無電磁力的作用，便于從錐臺（406）的斜面上刮落；與此同時，非絕緣段所控制的電磁板（407）均通電產(chǎn)生磁力，將該部分電磁板（407）所對應(yīng)的污泥沉積區(qū)域內(nèi)的污泥牢牢吸附在錐臺（406）的斜面上，避免被刮泥機(jī)構(gòu)（5）刮泥擾動的水流沖刷再次分散于上清液中而導(dǎo)致出水品質(zhì)降低；污泥沉降刮除后的上清液經(jīng)斜板沉降區(qū)（402）緩沖沉降后進(jìn)入磁性復(fù)合吸附材料層（403）進(jìn)行再吸附處理，最后經(jīng)出水堰（404）排出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理的方法，該系統(tǒng)通過在磁泥分離單元設(shè)置梯級可變外加磁場，一方面提高了磁性絮凝體的沉降效率，另一方面，通過隨刮泥機(jī)構(gòu)同步間隙變化的磁場，實(shí)現(xiàn)沉降污泥快速刮落的同時，還能夠很好的避免由于刮泥機(jī)構(gòu)擾動導(dǎo)致沉降污泥再次分散至水中，導(dǎo)致出水品質(zhì)降低的問題，整體提升設(shè)備的處理效果。與此同時，本發(fā)明還采用具有特制的核殼鏈?zhǔn)轿絼┑拇判詮?fù)合吸附材料層對污泥沉降后的廢水進(jìn)行終端處理，可實(shí)現(xiàn)對上清液中細(xì)小絮凝體以及未絮凝的污染物進(jìn)行吸附，極大地提高了出水品質(zhì)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下所述：
根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方案，提供一種用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)。
一種用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的磁混凝單元、磁絮凝單元、旋流混凝單元以及磁泥分離單元。所述磁泥分離單元包括自下而上依次連通設(shè)置的泥筒、斜板沉降區(qū)、磁性復(fù)合吸附材料層以及出水堰。所述泥筒為桶狀結(jié)構(gòu)（優(yōu)選為圓形桶狀結(jié)構(gòu)），并且在其側(cè)壁上部開設(shè)有進(jìn)水口，在其側(cè)壁底部開設(shè)有排泥口。所述出水堰的一端與出水口相連通。
作為優(yōu)選，所述泥筒的筒底向筒腔內(nèi)部凸起形成上窄下寬的錐臺。錐臺的上表面設(shè)置有刮泥機(jī)構(gòu)。在錐臺斜面的外壁上還鋪設(shè)有電磁板。電磁板內(nèi)設(shè)置有若干個電磁器，并且自錐臺的錐頂至錐底，電磁板內(nèi)電磁器的分布密度依次增大。
作為優(yōu)選，所述刮泥機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)座、旋轉(zhuǎn)臂、刮板以及旋轉(zhuǎn)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)座設(shè)置在錐臺的臺面上，且旋轉(zhuǎn)座上連接有多條與錐臺的斜面相平行的旋轉(zhuǎn)臂。在任意一條旋轉(zhuǎn)臂上均設(shè)置有多個間斷分布的刮板，并且多個所述刮板的下端均與錐臺的斜面緊密貼合。旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在錐臺的底側(cè)外部，并且旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過錐臺的臺面后與旋轉(zhuǎn)座相連。
作為優(yōu)選，在錐臺斜面的外壁還鋪設(shè)有多塊所述電磁板。多塊所述電磁板均通過旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)與電源滑動連接。旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)上間隔設(shè)置有絕緣段，并且旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)與旋轉(zhuǎn)臂同步旋轉(zhuǎn)。在錐臺斜面的圓周方向上，旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)的絕緣段對應(yīng)控制的電磁板的寬度大于刮板在錐臺斜面上的刮泥寬度，并且刮泥寬度全部落入該絕緣段對應(yīng)控制的電磁板的寬度內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述刮板為前窄后寬的板狀結(jié)構(gòu)。在同一條旋轉(zhuǎn)臂上的所有刮板均與旋轉(zhuǎn)臂傾斜相交，同一旋轉(zhuǎn)臂上的刮板與旋轉(zhuǎn)臂之間的傾斜角度相同，不同旋轉(zhuǎn)臂上的刮板與旋轉(zhuǎn)臂之間的傾斜角相同或不同。刮板的前窄端朝向旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)的方向且向錐臺的臺頂方向傾斜。
作為優(yōu)選，在同一旋轉(zhuǎn)臂上，相鄰兩個刮板之間的間距小于等于刮板在錐臺斜面傾斜方向上的投影寬度，且任意相鄰的兩條旋轉(zhuǎn)臂上的刮板分布方式為錯位式分布，即在旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)方向上，前一條旋轉(zhuǎn)臂上相鄰兩塊刮板之間的間隙對應(yīng)后一條旋轉(zhuǎn)臂上的刮板，與此同時，后一條旋轉(zhuǎn)臂上相鄰兩塊刮板之間的間隙對應(yīng)前一條旋轉(zhuǎn)臂上的刮板。任意相鄰的兩條旋轉(zhuǎn)臂上的所有刮板在錐臺斜面傾斜方向上的投影重合相連后的總寬度等于錐臺斜面自上而下的傾斜寬度。任意一塊刮板的刮泥面均為自前而后弧度依次增大的弧面，且該刮泥面同時也為自下而上弧度依次增大的弧面。
作為優(yōu)選，所述錐臺底端的外徑小于泥筒的內(nèi)徑，即錐臺底端與泥筒的內(nèi)壁之間具有一條環(huán)形積泥板。在旋轉(zhuǎn)臂的底端還設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)臂傾斜相交的推泥板，推泥板的底端與環(huán)形積泥板的表面緊密貼合。泥筒的排泥口設(shè)置在泥筒側(cè)壁與環(huán)形積泥板的交接處或直接開設(shè)在環(huán)形積泥板上。所述環(huán)形積泥板的寬度不低于10cm。
作為優(yōu)選，所述磁混凝單元和磁絮凝單元均為圓形或矩形的桶狀結(jié)構(gòu)。廢水進(jìn)水管道與磁混凝單元的進(jìn)水口相連通。磁混凝單元與磁絮凝單元并列設(shè)置并通過隔板進(jìn)行分隔，并且隔板的高度低于磁混凝單元和磁絮凝單元的高度，使得隔板的上端與磁混凝單元及磁絮凝單元的頂端之間形成溢流槽口，磁混凝單元的內(nèi)腔通過該溢流槽口與磁絮凝單元的內(nèi)腔相連通。
作為優(yōu)選，磁混凝單元內(nèi)還設(shè)置有上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)，上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌電機(jī)通過固定梁固定在磁混凝單元的上方，其攪拌軸和攪拌槳葉伸入至磁混凝單元內(nèi)。磁絮凝單元內(nèi)還設(shè)置有下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)，下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌電機(jī)通過固定梁固定在磁絮凝單元的上方，其攪拌軸和攪拌槳葉伸入至磁絮凝單元內(nèi)。其中，上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速不低于500r/min。下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速不高于250r/min。
作為優(yōu)選，在磁混凝單元和磁絮凝單元的外部一側(cè)還設(shè)置有加藥裝置。加藥裝置的pH調(diào)節(jié)劑投加口、混凝劑投加口、磁性復(fù)合吸附材料投加口均與磁混凝單元相連通。加藥裝置的絮凝劑投加口與磁絮凝單元相連通。
作為優(yōu)選，所述旋流混凝單元為圓形或矩形的桶狀結(jié)構(gòu)，并位于磁絮凝單元的外部一側(cè)。旋流混凝單元和磁絮凝單元之間的隔板底部開設(shè)有連通二者腔室的通水孔。旋流混凝單元內(nèi)還設(shè)置有旋流筒。旋流筒的上端通過連桿與旋流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，旋流電機(jī)通過固定梁固定在旋流混凝單元的上方。旋流筒的內(nèi)壁上凸出設(shè)有自下而上的內(nèi)螺旋上升式槳葉。旋流筒的外壁上凸出設(shè)有自下而上的外螺旋上升式槳葉。
作為優(yōu)選，旋流混凝單元的底部還設(shè)置有旋流轉(zhuǎn)盤，旋流轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸穿過旋流混凝單元的底壁后與旋流旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連。旋流轉(zhuǎn)盤的表面設(shè)有沿旋流轉(zhuǎn)盤徑向設(shè)置的旋流凸臺，并且多個旋流凸臺沿旋流轉(zhuǎn)盤的周向均勻分布。旋流凸臺的臺面為傾斜的斜面，并且該斜面朝向旋流轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向。
作為優(yōu)選，旋流混凝單元與磁泥分離單元之間設(shè)置有溢流斜槽。溢流斜槽與旋流混凝單元之間的隔板高度低于旋流筒的高度，使得該隔板與溢流斜槽及旋流混凝單元之間共同形成溢流過水口。溢流斜槽與磁泥分離單元之間的隔板底部開設(shè)有通孔，該通孔為磁泥分離單元的進(jìn)水口。溢流斜槽的底板為靠近旋流混凝單元一側(cè)高于靠近磁泥分離單元一側(cè)的斜板。
作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)包括中央控制器、控制面板、顯示屏以及任選地遠(yuǎn)程終端。中央控制器與各部件之間進(jìn)行有線或無線的電信號連接，并控制各個部件的啟停。
作為優(yōu)選，所述磁性復(fù)合吸附材料層包括至少一層蜂窩狀的核殼鏈?zhǔn)轿絼⿲�。所述核殼鏈�(zhǔn)轿絼橐运难趸F為球核、以聚多巴胺為中間殼層、以水化硅酸鈣為表面分子鏈的微球結(jié)構(gòu)。其中四氧化三鐵、聚多巴胺、水化硅酸鈣的組成質(zhì)量比為10-35:5-25:50-85（優(yōu)選為15-30:8-20:55-80，更優(yōu)選為20-25:10-15:60-70）。
根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方案，提供一種多污染物廢水的處理方法。
一種多污染物廢水的處理方法或采用第一種實(shí)施方案所述用于多污染物廢水的處理系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理的方法，該方法包括如下步驟：
1)將多污染物廢水輸送至磁混凝單元內(nèi)，然后通過加藥裝置向廢水內(nèi)投加pH調(diào)節(jié)劑、混凝劑以及磁性復(fù)合吸附材料。最后啟動上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行攪拌，在上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的作用下，使得攪拌后的廢水從溢流槽口流入至磁絮凝單元內(nèi)。
2)廢水進(jìn)入磁絮凝單元后，通過加藥裝置向廢水內(nèi)投加絮凝劑，然后啟動下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行攪拌，在下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的作用下，使得攪拌后的廢水從通水孔流入至旋流混凝單元內(nèi)。
3)廢水進(jìn)入旋流混凝單元后，啟動旋流筒和旋流轉(zhuǎn)盤。旋流筒旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置在旋流筒外壁上的外螺旋上升式槳葉和設(shè)置在旋流筒內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋上升式槳葉同步旋轉(zhuǎn)，外螺旋上升式槳葉將位于旋流筒外部（四周）的廢水向上攪動抬升，內(nèi)螺旋上升式槳葉將位于旋流筒內(nèi)部的廢水向上攪動抬升。與此同時，位于旋流筒底部的旋流轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，具有傾斜臺面的旋流凸臺同步旋轉(zhuǎn)，將位于旋流筒底部的廢水向上攪動抬升。在旋流筒和旋流轉(zhuǎn)盤的多重?cái)嚢杼饔孟�，廢水實(shí)現(xiàn)充分混凝后從溢流過水口進(jìn)入溢流斜槽并從其底部的通孔進(jìn)入至磁泥分離單元內(nèi)。
4)廢水進(jìn)入磁泥分離單元后，廢水中的磁絮體在電磁板產(chǎn)生的梯級磁力和自身重力的雙重作用下快速沉降至泥筒底部，經(jīng)過周期性的沉積后，啟動刮泥機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的作用下，旋轉(zhuǎn)座帶動旋轉(zhuǎn)臂及位于旋轉(zhuǎn)臂上的刮板沿著錐臺的斜面進(jìn)行圓周運(yùn)動。刮泥面傾斜設(shè)置的刮板在旋轉(zhuǎn)過程中不斷將沉積的污泥刮落，并在相鄰旋轉(zhuǎn)臂上錯位式分布的兩排刮板的共同作用下將刮落的污泥向錐臺的錐底方向推動并排至環(huán)形積泥板上，然后再在推泥板的旋轉(zhuǎn)推動作用下，將排至環(huán)形積泥板上的污泥從排泥口排出并進(jìn)行磁性復(fù)合吸附材料的回收處理。在旋轉(zhuǎn)座帶動旋轉(zhuǎn)臂和刮板旋轉(zhuǎn)刮泥的過程中，旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)同步旋轉(zhuǎn)，并使得任意一段絕緣段所控制的電磁板始終對應(yīng)著一條旋轉(zhuǎn)臂及其刮板當(dāng)前所處的刮泥區(qū)域，使得該條旋轉(zhuǎn)臂及其刮板當(dāng)前所要刮落的污泥無電磁力的作用，便于從錐臺的斜面上刮落。與此同時，非絕緣段所控制的電磁板均通電產(chǎn)生磁力，將該部分電磁板所對應(yīng)的污泥沉積區(qū)域內(nèi)的污泥牢牢吸附在錐臺的斜面上，避免被刮泥機(jī)構(gòu)刮泥擾動的水流沖刷再次分散于上清液中而導(dǎo)致出水品質(zhì)降低。污泥沉降刮除后的上清液經(jīng)斜板沉降區(qū)緩沖沉降后進(jìn)入磁性復(fù)合吸附材料層進(jìn)行再吸附處理，最后經(jīng)出水堰排出。
作為優(yōu)選，在步驟1)中，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為使得廢水的pH為6.5-8.5�；炷齽┤芤旱馁|(zhì)量濃度為8-10%，其加入量為0.1-1.0kg/m3。磁性復(fù)合吸附材料的加入量為0.3-1.5kg/m3。上升式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌速率為500-1000r/min。
作為優(yōu)選，在步驟2)中，絮凝劑的質(zhì)量濃度為0.1-1.0%，其加入量為0.1-10kg/m3。下壓式旋流攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌速率為100-250r/min。
在本發(fā)明中，所述混凝劑優(yōu)選為PAC（聚合氯化鋁）或PFS(聚合硫酸鐵)。所述絮凝劑優(yōu)選為PAM（聚丙烯酰胺）。所述pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為強(qiáng)堿溶液。
在現(xiàn)有技術(shù)中，采用絮凝-磁分離技術(shù)僅能直接應(yīng)用于富含磁性污染物的污水，如冶金、礦山廢水處理。而對于其他含非磁性污染物的廢水，則需要額外添加磁種（例如直接添加鐵粉，磁性鐵氧化物等），并在絮凝劑的作用下使得磁種被污染形成的絮凝體包覆，提高生成絮體的密度，利于后續(xù)固液分離。目前這類磁種僅僅起到球核進(jìn)行助凝的作用，本身對污染物吸附效果差，且在水體的分散性差，磁種循環(huán)穩(wěn)定性差等；同時為了滿足出水要求，處理前期磁種和絮凝劑的投加量較大，導(dǎo)致廢水處理成本居高不下；并且現(xiàn)有的廢水處理設(shè)備未根據(jù)廢水處理流程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，匹配度不高，存在絮凝效果不佳，泥水分離耗時長且分離不徹底，以及磁種回收率較低等諸多不足。
在本發(fā)明中，為增強(qiáng)磁絮凝、混凝效果，磁混凝單元與磁絮凝單元單獨(dú)分開并通過溢流槽口相連通，可通過準(zhǔn)確控制不同的攪拌速度來控制絮凝體的形成：首先向廢水中加入特制的磁性物質(zhì)（磁性復(fù)合吸附材料）和混凝劑（PAC），通過快速攪拌（攪拌速率不低于500r/min）的方式使廢水中的懸浮物質(zhì)迅速混合，形成細(xì)小絮凝體，在特制的磁性物質(zhì)的作用下細(xì)小污染物質(zhì)，并通過特制的磁性物質(zhì)與絮凝體和水體中污染物質(zhì)相互作用，形成以磁種為核心的磁性絮體，磁性絮體間相互吸引，彼此結(jié)合，最終生成的絮體密度大便于后續(xù)處理；同時再經(jīng)磁絮凝區(qū)結(jié)合絮凝劑（PAM）的絮凝特性進(jìn)一步使得剩余的細(xì)小的絮凝體在電中和、吸附和架橋作用下形成更大的絮凝體，最終與特制的磁性物質(zhì)相結(jié)合形成密度更大、更重的絮體團(tuán)，使得原本沒有磁性的污染物具有磁性，使得生成的磁性絮體可以在自身重力作用以及外磁場的協(xié)同作用下快速實(shí)現(xiàn)固液分離。
在本發(fā)明中，特增加旋流混凝單元，利用中心旋流筒形成的豎直向上的流道以及設(shè)置在旋流筒內(nèi)壁和外壁上的螺旋上升式槳葉，當(dāng)旋流筒旋轉(zhuǎn)時，一方面可提高待處理廢水、特制的磁性物質(zhì)以及外加藥劑在箱體內(nèi)的循環(huán)流動性，大大增加磁性絮體的碰撞機(jī)會，促進(jìn)形成個體大而密實(shí)的磁性絮團(tuán)，大大提高混凝效果；另一方面，螺旋上升式槳葉旋轉(zhuǎn)時或使得水流向上推動，為了提高水流抬升效果，螺旋上升式槳葉的葉片寬度可自上而下逐漸增大，旋流筒內(nèi)壁和外壁上的螺旋上升式槳葉的寬度可根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整為相同或不同；可以將磁混凝后的廢水在重力下通過溢流斜槽引入磁泥分離單元內(nèi)。螺旋上升式槳葉的設(shè)計(jì)既可以增大廢水的流動抬升效果，同時還不會由于抬升速度過快或力度過大破環(huán)已形成的大絮凝團(tuán)聚體的狀態(tài)。
進(jìn)一步地，為了提高旋流混凝單元內(nèi)水流的抬升效果，旋流混凝單元的底部還設(shè)置有旋流轉(zhuǎn)盤，并且在旋流轉(zhuǎn)盤的表面設(shè)有沿旋流轉(zhuǎn)盤徑向設(shè)置的旋流凸臺。旋流凸臺的臺面為傾斜的斜面，并且該斜面朝向旋流轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向。旋流轉(zhuǎn)盤和旋流凸臺的設(shè)計(jì)，不僅僅可以輔助提高水流的抬升運(yùn)動效果，同時還能夠推動位于旋流筒下方區(qū)域內(nèi)廢水中的絮凝體、外加藥劑以及特制的磁性物質(zhì)向上流動，避免它們在桶底局部堆積。
在本發(fā)明中，磁泥分離單元采用內(nèi)凸的錐臺式筒底設(shè)計(jì)，并且在錐臺式筒底的外部沿桶底的圓周方向均勻鋪設(shè)有電磁板；在電磁板產(chǎn)生的磁力作用下，進(jìn)入磁泥分離單元內(nèi)的廢水中已形成的包含有磁性物質(zhì)的大絮凝團(tuán)體能夠快速實(shí)現(xiàn)沉降；與此同時，磁板產(chǎn)生的磁力沿錐臺式筒底的傾斜表面自上而下逐漸增大，梯級磁場的變化，可以使得沉降在錐臺式筒底的傾斜表面上的污泥可以在自身重力以及梯級磁力的雙重作用下向下滑入環(huán)形積泥板上。需要說明的是，通過內(nèi)凸的錐臺式筒底設(shè)計(jì)配合外鋪電磁板的設(shè)計(jì)，使得外加磁力可作用在靠近筒內(nèi)水體的中心區(qū)域，大大提高水體內(nèi)磁性絮凝體的沉降作用，特別是對位于中上部水體中的磁性絮凝體起到良好的牽引，大大降低了上清液中殘留污染物的含量，有效保證出水品質(zhì)。
一般地，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高刮泥效果，刮泥板往往由筒底中心不間斷地延伸至筒壁，并且還具備一定的高度；在旋轉(zhuǎn)刮泥過程中，一體式刮板克服水體阻力刮泥時，不可避免的會攪動水體上下翻動，容易導(dǎo)致已經(jīng)沉降好的污泥再次分散懸浮至水中，而如果為了避免水體上下翻動，不可避免的只能降低刮板的旋轉(zhuǎn)速率，則又會使得刮泥效率大大降低。在本發(fā)明中，針對錐臺式筒底，設(shè)計(jì)了一種特殊結(jié)構(gòu)的刮泥機(jī)構(gòu)，刮泥機(jī)構(gòu)的刮板在錐臺斜面傾斜方向上呈間隔式分布設(shè)置，且刮板為前窄后寬的板狀結(jié)構(gòu)，刮板的前窄端朝向旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)的方向且向錐臺的臺頂方向傾斜。該特殊設(shè)計(jì)的刮板在刮泥過程中，刮板的前窄端起到破水和分水的作用，并將水分流從刮板與刮板之間的孔隙中通過，可大大減小刮板與水體的碰撞程度，降低水體阻力，避免水體的翻動程度。與此同時為了實(shí)現(xiàn)錐臺斜面上所有污泥的刮除目的，本發(fā)明中，在旋轉(zhuǎn)方向上的相鄰旋轉(zhuǎn)臂上的刮板分布方式為錯位式分布，即在旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)方向上，前一條旋轉(zhuǎn)臂上相鄰兩塊刮板之間的間隙對應(yīng)后一條旋轉(zhuǎn)臂上的刮板，而后一條旋轉(zhuǎn)臂上相鄰兩塊刮板之間的間隙對應(yīng)前一條旋轉(zhuǎn)臂上的刮板。相鄰兩條旋轉(zhuǎn)壁上的刮板共同作用下，即可將錐臺整個斜面上的污泥全部刮除一遍。刮泥機(jī)構(gòu)的刮泥動作為周期性的，即間隔一定周期（例如10min、15min、20min、30min、60min等）后刮泥一次，周期間隔大小可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行合理設(shè)定。
進(jìn)一步的，刮板的刮泥面均為自前而后弧度依次增大的弧面，且該刮泥面同時也為自下而上弧度依次增大的弧面。自前而后弧度依次增大的弧面設(shè)計(jì)使得刮板在刮除污泥的過程中，能夠?qū)⒐温涞奈勰嘣谛D(zhuǎn)過程中不斷沿錐臺的斜面向下推動，而自下而上弧度依次增大的弧面設(shè)計(jì)，則可以使得不斷積累的污泥不會翻過刮板落入刮板后方，而是朝向刮板的刮面方向滾落，大大提高了刮板的刮泥效果。
在本發(fā)明中，電磁板通過旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)與電源滑動連接。旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)上間隔設(shè)置有絕緣段，并且旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)與旋轉(zhuǎn)臂同步旋轉(zhuǎn)（例如旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)與旋轉(zhuǎn)臂由同一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)）。在錐臺斜面的圓周方向上，旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)的絕緣段對應(yīng)控制的電磁板的寬度大于刮板在錐臺斜面上的刮泥寬度，并且刮泥寬度全部落入該絕緣段對應(yīng)控制的電磁板的寬度內(nèi)（如圖7所示，絕緣段所對應(yīng)的虛線扇形區(qū)域即為當(dāng)前刮板在錐臺斜面上的刮泥寬度）。也就是說，當(dāng)刮泥機(jī)的旋轉(zhuǎn)臂和刮板旋轉(zhuǎn)刮泥時，刮板對應(yīng)的刮泥區(qū)域中的電磁板剛好處于旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)的絕緣段區(qū)域，使得該刮泥區(qū)域內(nèi)的電磁板不通電，進(jìn)而不產(chǎn)生磁力，沉降在錐臺斜面上的該部分磁性污泥能夠很輕易的被刮板刮走，而其他區(qū)域?qū)?yīng)的電磁板不處于旋轉(zhuǎn)滑動環(huán)的絕緣段區(qū)域，因此能夠持續(xù)產(chǎn)生磁力，并對這些區(qū)域內(nèi)沉降的磁性污泥產(chǎn)生作用力，進(jìn)一步避免了刮泥機(jī)擾動水體而導(dǎo)致磁性污泥再次分散的問題。也即，本發(fā)明通過特殊設(shè)計(jì)的刮泥機(jī)和同步間隙通磁的電磁板的設(shè)計(jì)，提高了刮泥效率的同時，大大降低了污泥的二次分散，有效保障了出水品質(zhì)。
在本發(fā)明中，經(jīng)過磁泥分離的上清液中還會含有極少量的污染物和細(xì)小尚未來得及沉降的少量絮凝體，因此本發(fā)明通過在斜板沉降區(qū)的上方增設(shè)自主研發(fā)的核殼鏈?zhǔn)轿絼?gòu)成的磁性復(fù)合吸附材料層對出水進(jìn)行終端處理，進(jìn)而進(jìn)一步提高出水品質(zhì)及其穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，廢水初始處理階段投加的磁性復(fù)合吸附材料（磁種）與磁性復(fù)合吸附材料層內(nèi)的材料相同，均為自主研發(fā)的核殼鏈?zhǔn)轿絼�。該核殼鏈�(zhǔn)轿絼┦菫橐运难趸F球核、以及聚多巴胺為中間殼層、以水化硅酸鈣為表面分子鏈的微球結(jié)構(gòu)。其中四氧化三鐵、聚多巴胺、水化硅酸鈣的組成質(zhì)量比為10-35:5-25:50-85。
在本發(fā)明中，自主研發(fā)的核殼鏈?zhǔn)轿絼┦峭ㄟ^以下方法制備獲得的：將氯化鐵、檸檬酸鈉、尿素分散于水中，然后加入聚丙烯酰胺進(jìn)行水熱反應(yīng)，獲得Fe3O4納米微球。然后獲得的Fe3O4納米微球分散于Tris緩沖液中，然后加入多巴胺進(jìn)行反應(yīng)，得到Fe3O4-PDA材料。最后將得到的Fe3O4-PDA材料與二氧化硅、氧化鈣以及水混合并進(jìn)行反應(yīng)，獲得核殼鏈?zhǔn)轿絼�。該吸附劑吸附位點(diǎn)多，不僅具備優(yōu)良的污染物（特別是金屬離子）吸附效果，而且還具備優(yōu)良的分離性，可有效避免二次污染。與此同時，該吸附劑在水體中的分散效果好，不僅僅能夠輔助提高生成絮體的密度，還能夠主動吸附難絮凝的污染物（例如部分金屬離子），提高廢水的處效果。由于其特殊的核殼鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其多次循環(huán)使用后穩(wěn)定性良好。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：
1：本發(fā)明采用特殊設(shè)計(jì)的錐臺式筒底設(shè)計(jì)，配合外加梯級磁場的作用下，提高了對水體內(nèi)部磁性污泥的牽引作用，大大提高了磁性污泥的沉降效率，并且在外加磁場的作用下，磁性污泥牢牢沉積在筒底，利于后續(xù)快速刮除，無需進(jìn)行多次或長時間沉降，大大的提高了廢水處理效率。
2：本發(fā)明采用特殊設(shè)計(jì)的刮泥機(jī)構(gòu)結(jié)合同步間隙斷磁設(shè)計(jì)的電磁板，一方面極大地降低了水體的翻動，避免了磁性污泥的二次分散，另一方面，降低了水體阻力，大大提高了刮泥效率。
3：在本發(fā)明通過增加旋流混凝單元，利用中心旋流筒形成的豎直向上的流道以及設(shè)置在旋流筒內(nèi)壁和外壁上的雙螺旋上升式槳葉式設(shè)計(jì)，可在不破壞已經(jīng)形成的絮凝體的同時，進(jìn)一步增大水體的循環(huán)流動性，增加磁性絮體的碰撞機(jī)會，促進(jìn)形成個體大而密實(shí)的磁性絮團(tuán)，提高混凝效果。與此同時，搭配旋流轉(zhuǎn)盤和旋流凸臺的設(shè)計(jì)，輔助提高水流的抬升運(yùn)動效果，還可避免絮凝體、外加藥劑以及特制的磁性物質(zhì)在桶底局部堆積，提高廢水處理效果以及保障磁性物質(zhì)的回收率。
4：本發(fā)明采用自制的核殼鏈?zhǔn)轿絼┳鳛榇判晕镔|(zhì)參與水體中污染物的絮凝以及作為廢水的終端處理吸附層填料，該核殼鏈?zhǔn)轿絼┰谒w中的分散性強(qiáng)，不僅僅能夠輔助提高生成絮體的密度，還能夠主動吸附難絮凝的污染物，提高廢水處理效果，并且該吸附劑還具備優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。
5：本發(fā)明通過將磁混凝與磁絮凝單獨(dú)分開，通過不同攪拌速度來控制絮凝體的形成，先通過磁混凝取的快速攪拌使廢水中的懸浮物質(zhì)迅速混合，通過中和作用，使形成細(xì)小絮凝體，再在磁絮凝區(qū)結(jié)合絮凝劑的絮凝特性使得細(xì)小的絮凝體在電中和、吸附和架橋作用下形成大的絮凝體，并與磁粉相結(jié)合最終形成密度更大、更重的絮體團(tuán)。
6：本發(fā)明的多污染物廢水磁混凝處理工藝還具備結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)運(yùn)行成本低，廢水處理流程短，操作便利的特點(diǎn)，利用大規(guī)模推廣和應(yīng)用。
（發(fā)明人：文波;鐘楚彬;汪才超;王豪;雷國建;李櫟;章煊;劉朝;馬英才;史勇;朱鐵鋼）
