公布日：2023.04.07

申請(qǐng)日：2023.03.10

分類號(hào)：C02F1/24(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I;H01F1/01(2006.01)I;H01F41/02(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)，包括桶體、納米磁性材料儲(chǔ)罐、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、除渣機(jī)構(gòu)以及電磁板。通過在氣浮桶頂部浮渣刮除處的上方設(shè)置電磁板，在電磁力和氣泡的雙重作用下提高渣聚物的上浮速率，大大縮短了懸浮物停留時(shí)間，提高氣浮效果。還通過在氣浮桶外側(cè)設(shè)置有間斷式通電產(chǎn)生磁力的旋轉(zhuǎn)電磁弧板，搭配氣浮桶內(nèi)壁的導(dǎo)流凸起，進(jìn)一步提高了高分散性納米磁性材料在氣浮桶內(nèi)的分散程度，提高了藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。通過旋轉(zhuǎn)式溶氣釋放盤產(chǎn)生微納米臭氧氣泡，并利用臭氧的強(qiáng)氧化性和納米磁性材料的催化氧化作用，實(shí)現(xiàn)廢水中COD的高效去除。

權(quán)利要求書

1.一種發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括桶體（1）、納米磁性材料儲(chǔ)罐（2）、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)（3）、除渣機(jī)構(gòu)（4）以及電磁板（5）；所述桶體（1）為上方敞口式設(shè)計(jì)，廢水進(jìn)水管道（L1）與開設(shè)在桶體（1）側(cè)壁下部的進(jìn)料口相連通；所述納米磁性材料儲(chǔ)罐（2）的出料口通過加藥管道（L2）連通至廢水進(jìn)水管道（L1）；所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)（3）通過進(jìn)氣管（L3）與開設(shè)在桶體（1）底壁上的進(jìn)氣口相連通；所述除渣機(jī)構(gòu)（4）設(shè)置在桶體（1）的上方敞口處；所述電磁板（5）設(shè)置在除渣機(jī)構(gòu)（4）的上方；所述納米磁性材料儲(chǔ)罐（2）、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)（3）、除渣機(jī)構(gòu)（4）、電磁板（5）分別獨(dú)立地與控制柜（6）通過電路相連；該系統(tǒng)還包括有旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）；所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）通過傳動(dòng)軌道環(huán)（10）設(shè)置在桶體（1）的桶壁外側(cè)，在傳動(dòng)軌道環(huán)（10）的作用下，旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）在桶體（1）的外周進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)；該系統(tǒng)還包括有導(dǎo)流凸起（11），所述導(dǎo)流凸起（11）設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）相對(duì)應(yīng)的桶體（1）的內(nèi)壁上；所述導(dǎo)流凸起（11）的一端與桶體（1）的內(nèi)壁表面齊平，其另一端向桶體（1）的中心方向凸起，所述導(dǎo)流凸起（11）的薄端至其凸起端的方向與旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）的旋轉(zhuǎn)方向相同；所述納米磁性材料為Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料，該Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料是通過以下方法制備獲得的：將亞麻纖維與鎳鹽混合研磨后于氮?dú)夥諊�下進(jìn)行一次煅燒處理獲得磁性鎳材微粒；然后在水浴條件下將磁性鎳材微粒與熔融的硬脂酸進(jìn)行混合后再在恒溫超聲攪拌條件下與鈦酸四正丁酯-乙醇溶液進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行二次煅燒處理并冷卻至室溫后獲得煅燒料；將煅燒料與甲基甘氨酸二乙酸三鈉混合，然后再加入乙醇和椰油酰胺丙基甜菜堿進(jìn)行混合研磨處理，經(jīng)固液分離、干燥和磁分離收集后獲得粒徑大小為10-50nm的Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)還包括有定量給料器（7）和預(yù)混器（8）；所述定量給料器（7）設(shè)置在加藥管道（L2）上；所述預(yù)混器（8）設(shè)置在廢水進(jìn)水管道（L1）與加藥管道（L2）的交接處，并同時(shí)與廢水進(jìn)水管道（L1）和加藥管道（L2）相連通；所述定量給料器（7）、預(yù)混器（8）分別獨(dú)立地與控制柜（6）通過電路相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)（3）包括臭氧發(fā)生器（301）、溶氣罐（302）以及溶氣釋放盤（303）；所述臭氧發(fā)生器（301）通過輸氣管（L4）與溶氣罐（302）的進(jìn)氣口相連通；溶氣罐（302）的排氣口通過進(jìn)氣管（L3）與溶氣釋放盤（303）相連通；所述溶氣釋放盤（303）設(shè)置在桶體（1）內(nèi)腔的底部，并通過支撐轉(zhuǎn)軸（304）與桶體（1）的底板相連接；溶氣釋放盤（303）的上表面還開設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的氣孔（305）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述除渣機(jī)構(gòu)（4）包括傳動(dòng)輪（401）、皮帶（402）、浮渣刮板（403）以及浮渣導(dǎo)流槽（404）；兩個(gè)所述傳動(dòng)輪（401）分別設(shè)置在桶體（1）敞口的上方兩側(cè)，兩個(gè)所述傳動(dòng)輪（401）之間通過皮帶（402）相連接；若干個(gè)所述浮渣刮板（403）垂直設(shè)置在皮帶（402）的外表面上；所述浮渣導(dǎo)流槽（404）設(shè)置在位于浮渣刮板（403）刮料方向上的桶體（1）側(cè)壁頂端外部；所述浮渣刮板（403）包括固定實(shí)板（4031）和網(wǎng)孔刮板（4032），固定實(shí)板（4031）的一端棱邊與皮帶（402）相連接，其另一端棱邊與網(wǎng)孔刮板（4032）的棱邊相連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括有多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9），多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）沿桶體（1）的圓周方向均勻分布設(shè)置；和/或該系統(tǒng)包括有多個(gè)所述導(dǎo)流凸起（11），多個(gè)所述導(dǎo)流凸起（11）沿桶體（1）的圓周方向均勻分布設(shè)置；在豎直方向上，電磁弧板（9）的高度與導(dǎo)流凸起（11）的高度相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：桶體（1）的外部自上而下設(shè)置有多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)（10），多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)（10）均獨(dú)立地與控制柜（6）通過電路相連，每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)（10）上均設(shè)置有多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9），每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)（10）所對(duì)應(yīng)位置的桶體（1）內(nèi)壁上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一圈導(dǎo)流凸起（11）；所述傳動(dòng)軌道環(huán)（10）為間斷式通電環(huán)，即任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）在傳動(dòng)軌道環(huán)（10）上旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）途徑導(dǎo)流凸起（11）所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軌道環(huán)（10）的弧段時(shí)通電而產(chǎn)生磁力，反之則不通電且無磁力產(chǎn)生；在豎直方向上，任意相鄰的兩圈導(dǎo)流凸起（11）中相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流凸起（11）之間呈上下對(duì)齊設(shè)置或呈上下交錯(cuò)設(shè)置；在豎直方向上，相同傳動(dòng)軌道環(huán)（10）上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）通電時(shí)產(chǎn)生的磁力相同；不同傳動(dòng)軌道環(huán)（10）上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板（9）通電時(shí)產(chǎn)生的磁力自上而下依次減小。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)還包括有超聲波發(fā)生器（12），所述超聲波發(fā)生器（12）設(shè)置在桶體（1）的內(nèi)腔下部側(cè)壁上；和/或該系統(tǒng)還包括有溢流截止閥（13）和排空閥（14），所述溢流截止閥（13）和排空閥（14）均設(shè)置在桶體（1）的側(cè)壁下部，并且溢流截止閥（13）的位置高度高于排空閥（14）的位置高度；在桶體（1）內(nèi)部，溢流截止閥（13）的溢流口處還設(shè)置有擋渣弧板（15）；和/或所述控制柜（6）為PLC控制柜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述鎳鹽為硝酸鎳，亞麻纖維與硝酸鎳的混合質(zhì)量比為10-30:1；一次煅燒的溫度為300-500℃，一次煅燒的時(shí)間為1-4h；所述水浴的溫度為50-80℃；磁性鎳材微粒與硬脂酸的固液質(zhì)量比為1:1-3，磁性鎳材微粒與鈦酸四正丁酯-乙醇的固液比為1:2-5，其中鈦酸四正丁酯與乙醇的混合體積比為1:5-10；二次煅燒的溫度為500-700℃，二次煅燒的時(shí)間為3-5h；所述甲基甘氨酸二乙酸三鈉的加入量為煅燒料總質(zhì)量的1-5wt%；煅燒料與乙醇的固液比為1:1-2；椰油酰胺丙基甜菜堿的加入量為煅燒料總質(zhì)量的0.1-1wt%；干燥溫度為40-50℃。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于高懸浮物含量和高COD抗生素生產(chǎn)廢水的處理存在廢水中懸浮物和COD的去除效果均不理想的問題，本發(fā)明專門提供了一種將磁分離技術(shù)與氣浮技術(shù)相結(jié)合的發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)，即通過在氣浮桶頂部浮渣刮除處的上方設(shè)置電磁板，通過電磁力提高包裹有納米磁性材料的懸浮氣泡的上浮速率，大大縮短了懸浮物停留時(shí)間，提高氣浮效果。

此外，還通過在氣浮桶外側(cè)設(shè)置有間斷式通電產(chǎn)生磁力的旋轉(zhuǎn)電磁弧板，搭配氣浮桶內(nèi)壁上沿旋轉(zhuǎn)電磁弧板旋轉(zhuǎn)方向凸起高度逐漸增大的導(dǎo)流凸起，進(jìn)一步提高了高分散性納米磁性材料在氣浮桶內(nèi)的分散程度，并且在間斷式旋轉(zhuǎn)磁力和納米磁性材料的協(xié)同作用下，使得桶內(nèi)的浮渣旋轉(zhuǎn)上浮，提高了藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。

進(jìn)一步地，還在氣浮桶底設(shè)有旋轉(zhuǎn)式溶氣釋放盤將臭氧輸送至廢水中，一方面起到將懸浮物包裹上浮的作用，另一方面利用臭氧的強(qiáng)氧化性降解COD，并在納米磁性材料的催化氧化作用下，進(jìn)一步提高臭氧氧化COD的效率和降解率。

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：

一種發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括桶體、納米磁性材料儲(chǔ)罐、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、除渣機(jī)構(gòu)以及電磁板。所述桶體為上方敞口式設(shè)計(jì)，廢水進(jìn)水管道與開設(shè)在桶體側(cè)壁下部的進(jìn)料口相連通。所述納米磁性材料儲(chǔ)罐的出料口通過加藥管道連通至廢水進(jìn)水管道。所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)通過進(jìn)氣管與開設(shè)在桶體底壁上的進(jìn)氣口相連通。所述除渣機(jī)構(gòu)設(shè)置在桶體的上方敞口處。所述電磁板設(shè)在桶體的上方敞口處，并位于除渣機(jī)構(gòu)的上方。所述納米磁性材料儲(chǔ)罐、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、除渣機(jī)構(gòu)、電磁板分別獨(dú)立地與控制柜電性相連（即通過電路相連）。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有定量給料器和預(yù)混器。所述定量給料器設(shè)置在加藥管道上。所述預(yù)混器設(shè)置在廢水進(jìn)水管道與加藥管道的交接處，并同時(shí)與廢水進(jìn)水管道和加藥管道相連通。所述定量給料器、預(yù)混器分別獨(dú)立地與控制柜電性相連。

作為優(yōu)選，所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)包括臭氧發(fā)生器、溶氣罐以及溶氣釋放盤。所述臭氧發(fā)生器通過輸氣管與溶氣罐的進(jìn)氣口相連通。溶氣罐的排氣口通過進(jìn)氣管與溶氣釋放盤相連通。所述溶氣釋放盤設(shè)置在桶體內(nèi)腔的底部，并通過支撐轉(zhuǎn)軸與桶體的底板相連接。溶氣釋放盤的上表面上還開設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的氣孔。

作為優(yōu)選，所述除渣機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)輪、皮帶、浮渣刮板以及浮渣導(dǎo)流槽。兩個(gè)所述傳動(dòng)輪分別設(shè)置在桶體敞口的上方兩側(cè)，兩個(gè)所述傳動(dòng)輪之間通過皮帶相連接。若干個(gè)所述浮渣刮板垂直設(shè)置在皮帶的外表面上。所述浮渣導(dǎo)流槽設(shè)置在位于浮渣刮板刮料方向上的桶體側(cè)壁頂端外部。所述浮渣刮板包括固定實(shí)板和網(wǎng)孔刮板，固定實(shí)板的一端棱邊與皮帶相連接，其另一端棱邊與網(wǎng)孔刮板的棱邊相連接。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有旋轉(zhuǎn)電磁弧板。所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板通過傳動(dòng)軌道環(huán)設(shè)置在桶體的桶壁外側(cè)，在傳動(dòng)軌道環(huán)的作用下，旋轉(zhuǎn)電磁弧板在桶體的外周進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有導(dǎo)流凸起，所述導(dǎo)流凸起設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)電磁弧板相對(duì)應(yīng)的桶體的內(nèi)壁上。所述導(dǎo)流凸起的一端與桶體的內(nèi)壁表面齊平，其另一端向桶體的中心方向凸起，所述導(dǎo)流凸起的薄端至其凸起端的方向與旋轉(zhuǎn)電磁弧板的旋轉(zhuǎn)方向相同。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)包括有多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板，多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板沿桶體的圓周方向均勻分布設(shè)置。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)包括有多個(gè)所述導(dǎo)流凸起，多個(gè)所述導(dǎo)流凸起沿桶體的圓周方向均勻分布設(shè)置。

作為優(yōu)選，在豎直方向上，電磁弧板的高度與導(dǎo)流凸起的高度相同。

作為優(yōu)選，桶體的外部自上而下設(shè)置有多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)，多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)均獨(dú)立地與控制柜電性相連，每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)上均設(shè)置有多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板，每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)所對(duì)應(yīng)位置的桶體內(nèi)壁上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一圈導(dǎo)流凸起。所述傳動(dòng)軌道環(huán)為間斷式通電環(huán)，即任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)電磁弧板在傳動(dòng)軌道環(huán)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電磁弧板途徑導(dǎo)流凸起所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軌道環(huán)的弧段時(shí)通電而產(chǎn)生磁力，反之則不通電且無磁力產(chǎn)生。

作為優(yōu)選，在豎直方向上，任意相鄰的兩圈導(dǎo)流凸起中相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流凸起之間呈上下對(duì)齊設(shè)置或呈上下交錯(cuò)設(shè)置。

作為優(yōu)選，在豎直方向上，相同傳動(dòng)軌道環(huán)上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板通電時(shí)產(chǎn)生的磁力相同。不同傳動(dòng)軌道環(huán)上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板通電時(shí)產(chǎn)生的磁力自上而下依次減小。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器設(shè)置在桶體的內(nèi)腔下部側(cè)壁上。

作為優(yōu)選，該系統(tǒng)還包括有溢流截止閥和排空閥，所述溢流截止閥和排空閥均設(shè)置在桶體的側(cè)壁下部，并且溢流截止閥的位置高度高于排空閥的位置高度。在桶體內(nèi)部，溢流截止閥的溢流口處還設(shè)置有擋渣弧板。

作為優(yōu)選，所述控制柜為PLC控制柜（也可以是其他具有數(shù)據(jù)分析、反饋調(diào)節(jié)控制的現(xiàn)有控制設(shè)備。需要說明的是，本系統(tǒng)的控制柜連接有能源動(dòng)力裝置，可為控制柜本身以及系統(tǒng)中其他需電部件提供所需動(dòng)力）。

作為優(yōu)選，所述納米磁性材料為Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料，該Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料是通過以下方法制備獲得的：將亞麻纖維與鎳鹽混合研磨后于氮?dú)夥諊�下進(jìn)行一次煅燒處理獲得磁性鎳材微粒。然后在水浴條件下將磁性鎳材微粒與熔融的硬脂酸進(jìn)行混合后再在恒溫超聲攪拌條件下與鈦酸四正丁酯-乙醇溶液進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行二次煅燒處理獲得煅燒料。將煅燒料與甲基甘氨酸二乙酸三鈉混合，然后再加入乙醇和椰油酰胺丙基甜菜堿進(jìn)行混合研磨處理，經(jīng)固液分離、干燥和磁分離收集后獲得粒徑大小為10-50nm的Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料。

作為優(yōu)選，所述鎳鹽為硝酸鎳，亞麻纖維與硝酸鎳的混合質(zhì)量比為10-30:1。一次煅燒的溫度為300-500℃，一次煅燒的時(shí)間為1-4h。

作為優(yōu)選，所述水浴的溫度為50-80℃。磁性鎳材微粒與硬脂酸的固液質(zhì)量比為1:1-3，磁性鎳材微粒與鈦酸四正丁酯-乙醇的固液比為1:2-5，其中鈦酸四正丁酯與乙醇的混合體積比為1:5-10。二次煅燒的溫度為500-700℃，二次煅燒的時(shí)間為3-5h。

作為優(yōu)選，所述甲基甘氨酸二乙酸三鈉的加入量為煅燒料總質(zhì)量的1-5wt%。煅燒料與乙醇的固液比為1:1-2。椰油酰胺丙基甜菜堿的加入量為煅燒料總質(zhì)量的0.1-1wt%。干燥溫度為40-50℃。

在現(xiàn)有技術(shù)中，常采用稀釋的方法降低廢水中COD含量以適應(yīng)后續(xù)深度處理工藝，進(jìn)一步導(dǎo)致各生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際處理廢水量大幅增加，進(jìn)而導(dǎo)致企業(yè)成本增大。缺少對(duì)高濃度難降解發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水（懸浮物含量高達(dá)10000~23000mg/L、COD高達(dá)5000~80000mg/L）的配套預(yù)處理設(shè)備及相應(yīng)的預(yù)處理工藝。針對(duì)此類廢水，現(xiàn)有技術(shù)中僅靠單一的物理法和化學(xué)法難以使處理后的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而效果較好的生物處理法也主要適用于COD含量10000mg/L以下的廢水，往往需要稀釋或結(jié)合其他工藝進(jìn)行預(yù)處理以降低廢水中的COD。且當(dāng)體系中懸浮物過高將使菌膠團(tuán)松散、細(xì)碎，造成活性污泥流失，增加剩余活性污泥的排放量，縮短活性污泥的泥齡，既不能保證生化后出水懸浮物達(dá)標(biāo)，又使COD的去除能力大幅度下降。此外采用混凝沉淀工藝往往需要大量的混凝劑，過量混凝劑的使用會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致COD代謝能力降低，不利于生化反應(yīng)的進(jìn)行。而單純的氣浮法僅適用于比重較小的懸浮物，對(duì)比重相對(duì)較大的懸浮物去除效果及效率較差，且僅靠氣泡浮力上浮，導(dǎo)致懸浮物停留時(shí)間長(zhǎng)，影響其處理能力。也就是說，對(duì)于高濃度難降解發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)廢水中懸浮物和COD的去除效果均不理想，無法滿足相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

在本發(fā)明中，所述發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)包括桶體、納米磁性材料儲(chǔ)罐、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)、除渣機(jī)構(gòu)以及電磁板。納米磁性材料儲(chǔ)罐用于項(xiàng)桶體內(nèi)部投加質(zhì)地較輕的高分散性的Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料，用于在廢水中與懸浮物和氣泡相結(jié)合，進(jìn)而使得懸浮物具有磁性的同時(shí)能夠快速穩(wěn)定聚合成一定粒徑大小。進(jìn)氣機(jī)構(gòu)從桶體底部輸送臭氧產(chǎn)生氣泡，在臭氧和磁性材料的催化作用下，快速催化降解廢水的COD。電磁板設(shè)置在桶體上方并持續(xù)產(chǎn)生磁力，通過上方磁力和起泡的雙重作用，使得包裹有納米磁性材料的懸浮物氣泡聚合體能夠快速上浮，大大縮短了懸浮物停留時(shí)間，提高氣浮效果。廢水中懸浮物和納米磁性材料被微納米氣泡包裹并在磁場(chǎng)作用下快速上浮，利用浮渣刮板將表面浮渣刮至浮渣導(dǎo)流槽排出，實(shí)現(xiàn)懸浮物與水的分離。且廢水中的COD在臭氧氧化和藥劑催化氧化的作用下得到大幅高效降解，從而滿足后續(xù)深度處理要求。也就是說，在外加磁力的作用下，氣泡所能帶動(dòng)的懸浮物聚合體的體積和質(zhì)量明顯得到提高，浮渣去除效率和效果得到極大的改善。同時(shí)，在納米磁性材料的作用下，懸浮物直至被出渣機(jī)構(gòu)刮除氣浮桶也始終團(tuán)聚在一起，極大的降低了廢水中浮渣的殘留（無需中途過濾取出磁性材料，避免過濾過程中懸浮物的二次分散以及降低了后續(xù)氣泡對(duì)懸浮物的上浮效果，此外氣浮中途即回收磁性材料還會(huì)增大設(shè)備投入成本和增加工序難度，降低廢水預(yù)處理效率），有力的保證了預(yù)處理后廢水的水質(zhì)，降低了后續(xù)深度處理的難度。

在本發(fā)明中，納米磁性材料儲(chǔ)罐是通過定量給料器和預(yù)混器實(shí)現(xiàn)廢水中納米磁性材料的添加的。其中定量給料器設(shè)置在加藥管道上。預(yù)混器同時(shí)與廢水進(jìn)水管道和加藥管道相連通。在控制柜的監(jiān)控調(diào)節(jié)下，根據(jù)廢水水質(zhì)的變化，調(diào)至每次納米磁性材料的添加量。即控制柜通過定量給料器將高分散性的Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料投加至管道預(yù)混器內(nèi)，利用預(yù)混器將藥劑與廢水進(jìn)行初步混合后再通入至氣浮桶內(nèi)，通過進(jìn)料廢水的流動(dòng)性初步實(shí)現(xiàn)藥劑在廢水中的分散效果，提高其與廢水中懸浮物的接觸吸附效果。

在本發(fā)明中，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)包括臭氧發(fā)生器、溶氣罐以及溶氣釋放盤，三者之間依次通過管道串聯(lián)接通。其中，所述溶氣釋放盤為設(shè)置在桶體內(nèi)腔的底部、具有一定空腔的圓盤結(jié)構(gòu)，并通過支撐轉(zhuǎn)軸（單獨(dú)連接有電機(jī)或由控制柜調(diào)節(jié)輸送能源）與桶體的底板相連接，在支撐轉(zhuǎn)軸的作用下，溶氣釋放盤在桶體內(nèi)腔底部進(jìn)行自旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。溶氣釋放盤的上表面上還開設(shè)有與其內(nèi)腔相連通的氣孔。溶氣釋放盤自旋轉(zhuǎn)過程中，輸送至其內(nèi)腔內(nèi)的臭氧氣體通過其表面密布的氣孔源源不斷地釋放至廢水中形成微納米氣泡，利于增大其分散性從而對(duì)懸浮物進(jìn)行包裹，并帶動(dòng)懸浮物上浮的同時(shí)氧化降解廢中的COD。此外還可利用其旋轉(zhuǎn)作用使廢水產(chǎn)生攪拌作用，進(jìn)一步提高藥劑、氣泡、懸浮物三者的有效接觸。

在本發(fā)明中，所述除渣機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)輪、皮帶、浮渣刮板以及浮渣導(dǎo)流槽。當(dāng)懸浮物、氣泡和納米磁性材料混合而成的浮渣浮至氣浮桶的上方敞口處后，在兩個(gè)傳動(dòng)輪的作用下，垂直設(shè)置在皮帶上的浮渣刮板將漂浮的浮渣刮落至浮渣導(dǎo)流槽內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)浮渣和廢水的分離。渣刮板包括固定實(shí)板和網(wǎng)孔刮板，在浮渣刮除過程中，網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)的刮板能夠大幅提高有效浮渣的刮除率，降低浮渣含水量，進(jìn)而降低浮渣后續(xù)處理量。

在本發(fā)明中，在氣浮桶的外部還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電磁弧板。所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板通過傳動(dòng)軌道環(huán)設(shè)置在桶體的桶壁外側(cè)，傳動(dòng)軌道環(huán)沿桶體的周向套接在桶體外周。旋轉(zhuǎn)電磁弧板可在傳動(dòng)軌道環(huán)上進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。通過在桶體外部設(shè)置旋轉(zhuǎn)電磁弧板，進(jìn)而在桶體的圓周方向上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的磁力，在該旋轉(zhuǎn)移動(dòng)磁力的作用下，桶體內(nèi)的磁性渣聚物（由廢水原本的懸浮物、納米磁性材料、臭氧氣泡共同構(gòu)成）在桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)上浮，有利于提高藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。

在本發(fā)明中，在氣浮桶的內(nèi)壁上還設(shè)置有導(dǎo)流凸起，該導(dǎo)流凸起的一端與桶體的內(nèi)壁表面齊平，其另一端沿著旋轉(zhuǎn)電磁弧板的旋轉(zhuǎn)方向凸起高度逐漸增大（朝向桶體的中心方向凸起）。導(dǎo)流凸起設(shè)置的位置與旋轉(zhuǎn)電磁弧板的位置相對(duì)應(yīng)。導(dǎo)流凸起的設(shè)計(jì)可以使得被旋轉(zhuǎn)磁力吸引至桶內(nèi)壁處的磁性渣聚物再次回到水體中，即可以有效避免磁性渣聚物在桶體內(nèi)壁表面的聚集，同時(shí)使得磁性渣聚物活動(dòng)水平方向的作用力，能夠進(jìn)一步提高藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。

在本發(fā)明中，傳動(dòng)軌道環(huán)上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板的數(shù)量可以設(shè)置有多個(gè)（沿周向均勻分布設(shè)置）。此外在桶體內(nèi)壁對(duì)應(yīng)位置也即可設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流凸起（同樣在周向均勻分布設(shè)置），導(dǎo)流凸起的數(shù)量和旋轉(zhuǎn)電磁弧板的數(shù)量可相同或不同（優(yōu)選為二者數(shù)量相同，且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置）。需要說明的是，電磁弧板在豎直方向上的高度與導(dǎo)流凸起在豎直方向上的高度一般相同較佳。

在本發(fā)明中，桶體的外部自上而下設(shè)置有多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)，多個(gè)所述傳動(dòng)軌道環(huán)均獨(dú)立地與控制柜電性相連，每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)上均設(shè)置有多個(gè)所述旋轉(zhuǎn)電磁弧板，每個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)所對(duì)應(yīng)位置的桶體內(nèi)壁上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一圈導(dǎo)流凸起。不同傳動(dòng)軌道環(huán)上旋轉(zhuǎn)電磁弧板通電后產(chǎn)生的磁力的不同的，在本發(fā)明中，在豎直方向上，相同傳動(dòng)軌道環(huán)上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板通電時(shí)產(chǎn)生的磁力相同。不同傳動(dòng)軌道環(huán)上的旋轉(zhuǎn)電磁弧板通電時(shí)產(chǎn)生的磁力自上而下依次減小。需要說明的是，最上一個(gè)傳動(dòng)軌道環(huán)上旋轉(zhuǎn)電磁弧板產(chǎn)生的磁力小于桶體頂部上方電磁板所產(chǎn)生的磁力。也就是說，在本發(fā)明中，整個(gè)系統(tǒng)通電后產(chǎn)生的磁力自下而上是逐漸增強(qiáng)的。在梯級(jí)磁場(chǎng)力的作用下，磁性渣聚物在旋轉(zhuǎn)上浮的過程中還會(huì)不斷受到梯級(jí)磁場(chǎng)的作用力，高效的加速磁性渣聚物的上浮速率，縮短懸浮物停留時(shí)間，提高氣浮效果。

在本發(fā)明中，在豎直方向上，任意相鄰的兩圈導(dǎo)流凸起中相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流凸起之間呈上下對(duì)齊設(shè)置或呈上下交錯(cuò)設(shè)置。一般優(yōu)選為交錯(cuò)式設(shè)計(jì)，即任意一圈導(dǎo)流凸起中任意相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流凸起之間的間隔區(qū)均對(duì)應(yīng)其上一圈（或下一圈）導(dǎo)流凸起中的某一個(gè)導(dǎo)流凸起。在自下而上交錯(cuò)分布設(shè)置的導(dǎo)流凸起和旋轉(zhuǎn)磁力的作用下，被吸引至桶壁處的磁性渣聚物能夠持續(xù)不斷地被導(dǎo)流凸起進(jìn)行導(dǎo)流，進(jìn)一步有效避免了磁性渣聚物的邊緣聚集現(xiàn)象。

在本發(fā)明中，所述傳動(dòng)軌道環(huán)為間斷式通電環(huán)，即任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)電磁弧板在傳動(dòng)軌道環(huán)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電磁弧板途徑導(dǎo)流凸起所對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軌道環(huán)的弧段時(shí)通電而產(chǎn)生磁力，反之則不通電且無磁力產(chǎn)生。也就是說，傳動(dòng)軌道環(huán)上呈間斷式具有絕緣弧段（例如涂刷或包覆絕緣材料）和非絕緣弧段，其中每一個(gè)非絕緣弧段均對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)流凸起，并且在圓周方向上，二者的弧長(zhǎng)相一致。旋轉(zhuǎn)電磁弧板旋轉(zhuǎn)過程中，途徑導(dǎo)流凸起對(duì)應(yīng)的非絕緣弧段時(shí)通電產(chǎn)生磁力，進(jìn)而吸引并帶動(dòng)磁性渣聚物沿導(dǎo)流凸起的表面向桶體中心方向移動(dòng)，并從導(dǎo)流凸起的最高凸起處拋出（趨向桶體中心方向移動(dòng)），此時(shí)旋轉(zhuǎn)電磁弧板開設(shè)始進(jìn)入絕緣弧段上，并逐漸斷電失去磁力，可有效避免從從導(dǎo)流凸起的最高凸起處拋出后的磁性渣聚物在再次被磁力吸引而打斷其趨向桶體中心方向的移動(dòng)趨勢(shì)，有力地保障了藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。

在本發(fā)明中，在桶體的內(nèi)腔下部側(cè)壁上還設(shè)置有超聲波發(fā)生器，設(shè)備內(nèi)設(shè)置超聲波發(fā)生器，利用超聲波高頻振蕩作用及納米磁性材料自身高分散特性使藥劑迅速分散至水系統(tǒng)各個(gè)區(qū)域，加強(qiáng)其與廢水的有效接觸，同時(shí)能夠?qū)⒉糠诸w粒相對(duì)較大的懸浮物破碎，從而進(jìn)一步提高設(shè)備對(duì)懸浮物的去除效率。

在本發(fā)明中，納米磁性材料儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)的是根據(jù)設(shè)備和廢水特性專門自主研制的高分散Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料，該材料的具體制備過程是：將亞麻纖維與鎳鹽（例如硝酸鎳）混合研磨（優(yōu)選研磨至500-1000目）后于氮?dú)夥諊�下進(jìn)行一次煅燒處理（煅燒的溫度為300-500℃，煅燒的時(shí)間為1-4h）后獲得磁性鎳材微粒。然后在水�。�溫度為50-80℃）條件下將磁性鎳材微粒與熔融的硬脂酸進(jìn)行混合后，再在水浴恒溫超聲攪拌條件下與鈦酸四正丁酯-乙醇溶液進(jìn)行混合（攪拌1-2h），混合均勻后在馬沸爐中進(jìn)行二次煅燒處理（煅燒的溫度為500-700℃，煅燒的時(shí)間為3-5h）后獲得煅燒料。冷卻至室溫后將煅燒料與甲基甘氨酸二乙酸三鈉混合，然后再加入無水乙醇和椰油酰胺丙基甜菜堿進(jìn)行混合濕式研磨處理（研磨至粒徑為10-50nm），經(jīng)固液分離、干燥（40-50℃）至恒重后，采用磁分離技術(shù)將粉料中的磁性材料進(jìn)行分離收集，既可獲得粒徑大小為10-50nm的高分散Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料。所述高分散Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料為質(zhì)地較輕的納米結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼具起泡、吸附、磁性和催化氧化多重作用。進(jìn)入磁氣浮設(shè)備后在超聲震蕩作用及自身組分甲基甘氨酸二乙酸三鈉的高分散特性等雙重作用下，可迅速在水中擴(kuò)散開。通過較大比表面積的復(fù)合材料的吸附作用及在溶于水后能夠迅速釋放微小細(xì)膩泡沫，能夠與懸浮物、微納米臭氧氣泡吸附包裹上浮，利用藥劑組分中的磁性組成部分和外加磁場(chǎng)的作用，實(shí)現(xiàn)快速上浮，使浮渣分離。同時(shí)利用組分中的催化氧化組成部分大大提高臭氧的氧化效率，達(dá)到COD的高效降解。該納米復(fù)合纖維材料與本發(fā)明所述設(shè)備協(xié)同作用明顯，用于處理發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水效果顯著，懸浮物去除率可達(dá)到99.5%以上，COD去除率可達(dá)到90%以上。

在本發(fā)明中，所述抗生素生產(chǎn)廢水是典型的高濃度難降解有機(jī)廢水，其懸浮物含量可高達(dá)10000~23000mg/L、COD可高達(dá)5000~80000mg/L。

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)明通過將磁分離技術(shù)和氣浮技術(shù)相結(jié)合，通過在氣浮桶頂部除渣機(jī)構(gòu)的上方設(shè)置有電磁板，通過臭氧微納米氣泡和電磁力的雙重作用，提高包裹有納米磁性材料的磁性渣聚物的上浮速率，大大縮短了懸浮物在廢水中的停留時(shí)間，提高氣浮效果，提高了出水水質(zhì)，降低了后續(xù)深度處理的難度和成本。另一方面利用臭氧的強(qiáng)氧化性和投加的納米磁性材料的催化氧化作用，提高臭氧氧化COD的效率和降解率。大幅降低廢水中的懸浮物和COD，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理目的，滿足后續(xù)深度處理?xiàng)l件。

2：本發(fā)明還通過在氣浮桶外周設(shè)置可梯級(jí)變化的旋轉(zhuǎn)電磁機(jī)構(gòu)以及在氣浮桶內(nèi)壁上設(shè)置配套的弧形導(dǎo)流凸起，在梯級(jí)變化的旋轉(zhuǎn)磁力和弧形導(dǎo)流凸起的雙重作用下，結(jié)合氣泡自身浮力，提高了磁性渣聚物在廢水中的分散程度和上浮效率，有力的提高了藥劑、浮渣、氣泡的有效接觸。大大提高了懸浮物和廢水的固液分離效率和效果。

3：本發(fā)明根據(jù)廢水特性和設(shè)備需求，自主研發(fā)了專用的高分散Ni@Ti納米復(fù)合纖維材料，該材料同時(shí)兼具起泡、吸附、磁性和催化氧化多重作用，配合本發(fā)明的系統(tǒng)，對(duì)廢水懸浮物和COD去除協(xié)同作用明顯，效果顯著，尤適用于COD含量高、懸浮物含量高且比重較小的抗生素廢水預(yù)處理。

4：本發(fā)明通過臭氧發(fā)生器、溶氣罐和設(shè)置在氣浮桶底部的旋轉(zhuǎn)式溶氣釋放盤的共同作用，能夠?qū)⒊粞蹀D(zhuǎn)變?yōu)槲⒓{米氣泡，利于增大其分散性從而對(duì)懸浮物進(jìn)行包裹。同時(shí)利用其旋轉(zhuǎn)作用使廢水產(chǎn)生攪拌作用，進(jìn)一步提高藥劑、氣泡、懸浮物三者的有效接觸。

5：本發(fā)明還通過在進(jìn)入氣浮桶前設(shè)置廢水、藥劑預(yù)混器，促進(jìn)藥劑充分發(fā)揮作用，以及在磁氣浮設(shè)備中引入超聲發(fā)生器，利用超聲波高頻振蕩作用進(jìn)一步提高設(shè)備對(duì)懸浮物的去除效率。

6：本發(fā)明的設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便利，設(shè)備維護(hù)方便，生產(chǎn)投入成本低，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，并為高濃度難降解發(fā)酵類抗生素生產(chǎn)廢水的處理提供了新的途徑。

（發(fā)明人：劉妍妍;易文杰;向琳娜;張馳;雷國建;王豪）