超磁分離技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、一，工程說(shuō)明超磁分離技術(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)一、超磁分離技術(shù)的特點(diǎn)超磁分離水體凈化技術(shù)是一項(xiàng)新穎的水處理技術(shù)，其成套設(shè)備與普通的沉淀和過(guò)濾相比，具有無(wú)反沖洗，分離懸浮物效率高，工藝流程短，占地少，投資省，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。針對(duì)城市污水、工業(yè)廢水、礦井水、油田采出水、河道水、景觀水等不同種類(lèi)的廢水，長(zhǎng)期的凈化試驗(yàn)和工程實(shí)例表明該技術(shù)具有以下顯著特點(diǎn)：1、處理時(shí)間短、速度快、處理量大，磁盤(pán)瞬間產(chǎn)生大于重力640倍的磁力，處理效率高，流程短，總的處理時(shí)間大約3min,可多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，滿足大流量處理要求；2、占地少，出水穩(wěn)定，占地面積約為傳統(tǒng)絮凝沉淀的1/8,混凝時(shí)間Imin,絮凝時(shí)間2min,過(guò)水平均流速320

2、m/h。（占地面積：600m3/d,2.4X4.0；3000m3/d,9.6X6.0；10000m3/d,磁盤(pán)機(jī)外形尺寸6.0X3.0Xl.9,磁分離磁鼓外形尺寸，3.3X2.0X1.45）3、排泥濃度高，磁盤(pán)直接強(qiáng)磁吸附污泥，連續(xù)打撈提升出水面，通過(guò)卸渣系統(tǒng)得到高濃度污泥；4、運(yùn)行費(fèi)用低，采用微磁絮凝技術(shù)，投加藥量少，且磁種循環(huán)利用率高，運(yùn)行費(fèi)用低；5、日常維護(hù)方便，設(shè)備無(wú)需反洗，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。二、超磁分離技術(shù)的原理直接磁選技術(shù)在分離污水（如鋼廠廢水）中的鐵磁性雜質(zhì)方面效果明顯,但對(duì)于造紙、化工、制藥、食品、石油等工業(yè)廢水，由于廢水中的有毒有害物質(zhì)大多為酸堿離子、有機(jī)物、油等，

3、主要是非磁性或弱磁性物質(zhì)，因此采用直接磁分離方法很難將這些有害物質(zhì)有效分離，必須通過(guò)預(yù)先加入磁種的方法，使本身無(wú)磁性的有害物質(zhì)帶上磁性，然后在高梯度磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)磁分離。磁種一絮凝分選法主要包括磁種絮凝、磁分離和磁種回收三大主要步驟。具體方法是在一定的化學(xué)條件下，向污水中添加專(zhuān)用磁種和絮凝劑，或鐵磁性絮凝劑（如表面處理過(guò)的三價(jià)鐵鹽），水中有害物質(zhì)通過(guò)氫鍵、范德瓦爾斯力或靜電力與經(jīng)表面官能團(tuán)修飾的磁種絮接，從而使非磁性物質(zhì)具有磁性或使弱磁性物質(zhì)的磁性增強(qiáng)，與污染物結(jié)合的磁絮凝劑可以被高梯度磁濾網(wǎng)或磁盤(pán)捕獲，從而實(shí)現(xiàn)污染物的去除。磁分離設(shè)備分離出的廢渣（磁種和懸浮物的混合體）經(jīng)輸送裝置進(jìn)入高速攪拌剪切

4、環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)磁種和懸浮物的分離，再經(jīng)由磁鼓回收裝置，就可將其中的磁種分選出來(lái)，磁種回收率可達(dá)99.4%以上。回收的磁種可循環(huán)利用，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，又減少了環(huán)境負(fù)荷。圖：超磁分離水體凈化技術(shù)工藝流程三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、混凝反應(yīng)設(shè)計(jì)（1）停留時(shí)間：磁分離設(shè)備的分離方式不同于沉淀池，無(wú)需形成大顆粒的密實(shí)絮體，屬于微絮凝技術(shù)，其混凝反應(yīng)停留時(shí)間約3min,同時(shí)投加混凝劑和助凝劑，前段投加混凝劑，通常為聚合氯化鋁（PAC）或硫酸鋁，反應(yīng)時(shí)間Imin,后段投加助凝劑，通常為聚丙烯酰胺（PAM）,反應(yīng)時(shí)間2min在SS=200mg/L-450mg/L,磁種200目（44pm）投加量為200mg/L-300mg/

5、L,PAC:40mg/L,PAM:1mg/L.（2）藥劑投加設(shè)計(jì)：混凝劑和助凝劑采用隔膜或柱塞計(jì)量泵以溶液的形式定比自動(dòng)投加，不同水體藥劑投加量需要根據(jù)混凝試驗(yàn)確定，在缺乏混凝試驗(yàn)資料時(shí),混凝劑的投加量一般采用10mg/L -15mg/L,助凝劑投加量為lmg/L-2mg/Lo混凝劑配置濃度一般為5%10%,助凝劑配制濃度一般為0.5%。1%oo混凝劑需要定期配置，溶藥池容積保證每天溶藥次數(shù)不多于兩次，儲(chǔ)藥箱容積至少保證每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行所需的藥劑量；助凝劑溶解需要較長(zhǎng)的時(shí)間，特別是在冬季氣溫較低的情況下，但不易吸潮，目前大型水處理或污泥處理均采用自動(dòng)溶解投加一體機(jī)，極大的減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。(

6、3)混凝工藝設(shè)計(jì)在分析超磁分離設(shè)備工藝的基礎(chǔ)上，選擇機(jī)械混合，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器，使水和藥劑混合。機(jī)械攪拌機(jī)一般采用立式安裝，攪拌機(jī)軸中心適當(dāng)偏離混合池的中心，可減少共同旋流。機(jī)械混合攪拌器有：槳板式、螺旋式和透平式。槳板式攪拌器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，適用于容積較小的混合池，其他兩種適用于容積較大的混合池。槳板式攪拌器的直徑D0=(1/32/3)D(D為混合池直徑)，攪拌器寬度B=(0.1-0.25)D，攪拌器離池底(0.5-0.75)D。當(dāng)H:D時(shí)(H為池深)，攪拌器設(shè)計(jì)成1層，當(dāng)H:D>1.3時(shí)，攪拌器可以設(shè)成兩層或多層。2、強(qiáng)磁分離機(jī)系統(tǒng)：磁盤(pán)表面場(chǎng)強(qiáng)大于4000GS,流道中心磁

7、場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大于800Gs；過(guò)水流速一般取0.08m/ss0.lm/s,在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)過(guò)水流速越低，處理效果越好，但是過(guò)水流速過(guò)低，單位面積磁盤(pán)上將吸附過(guò)多的絮團(tuán)，導(dǎo)致磁盤(pán)磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減，影響處理效果；目前采用的磁盤(pán)直徑一般為1200mm和1500mm，水體與磁盤(pán)的最大有效接觸時(shí)間為12ssi8.75s,磁場(chǎng)強(qiáng)度隨離開(kāi)磁盤(pán)表面的距離增大而減小，超過(guò)30mm,磁場(chǎng)強(qiáng)度將大幅降低，所以一般磁盤(pán)間距控制在10mm-30mm；磁盤(pán)轉(zhuǎn)速0.lr/min-l.Or/min,磁盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)低單位面積磁盤(pán)接觸絮團(tuán)的量將增加，造成吸附不充分；磁盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致吸附絮體中的水份來(lái)不及脫出，造成污泥含水率升高。根據(jù)處理水體污染

8、物濃度和出水水質(zhì)要求不同，設(shè)備參數(shù)會(huì)有所變化。超磁分離設(shè)備多為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，設(shè)計(jì)單位提處理水質(zhì)水量和要求，設(shè)備廠家根據(jù)相應(yīng)要求進(jìn)行加工，目前市場(chǎng)上超磁分離設(shè)備的磁盤(pán)強(qiáng)度、磁盤(pán)直徑和間距一般都是固定的，設(shè)備加工中根據(jù)水質(zhì)水量不同改變磁盤(pán)的數(shù)量來(lái)增加或減少吸附面積來(lái)適應(yīng)處理水量和水質(zhì)的變化。3、磁種回收投加系統(tǒng)：磁種回收投加系統(tǒng)中的回收用磁分離磁鼓的表面場(chǎng)強(qiáng)大于6000GS,噸水處理磁種耗損率小于3g/m3；磁回收及投加設(shè)備的作用是實(shí)現(xiàn)磁粉的回收并將其二次投加到混凝反應(yīng)工藝單元，同時(shí)將產(chǎn)生的污泥排出系統(tǒng)。從超磁分離設(shè)備分離出的絮團(tuán)是磁粉和污泥的混合物，首先需要對(duì)磁粉進(jìn)行消磁，使絮團(tuán)之間得以分散，然后

9、自流排入磁分散裝置，內(nèi)部設(shè)置高速攪拌機(jī)和退磁裝置，通過(guò)高速攪拌，將單個(gè)絮團(tuán)打散，使磁粉和污泥分離，在裝置的溢流口設(shè)置磁回收磁鼓，磁粉和污泥的混合物在溢流到磁鼓表面時(shí)，磁粉被磁鼓吸附回收，污泥無(wú)法被磁鼓吸附，通過(guò)在磁鼓底部設(shè)置的污泥管排出系統(tǒng)。被回收的磁粉通過(guò)刮板將其從磁鼓上刮離，再次退磁后返回磁粉投加裝置，然后通過(guò)計(jì)量泵再次加入到混凝反應(yīng)單元。由于磁粉重力比水大得多，且不溶于水，在水體中極易沉淀，向混凝反應(yīng)單元投加的是磁粉和水的混合懸濁液，要通過(guò)不斷攪拌保證磁粉始終處于懸浮狀態(tài)，磁粉濃度相對(duì)均勻，才能保證相對(duì)準(zhǔn)確的磁粉投加量，磁粉投加量需要根據(jù)試驗(yàn)確定，在缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，一般景觀水體磁粉

10、的投加量是懸浮物的L5倍。隨著磁粉懸濁液的投加，磁粉投加裝置的液位將逐步降低，需要根據(jù)液位的變化自動(dòng)補(bǔ)充自來(lái)水，保持磁粉濃度基本不變。磁鐵粉的回收再應(yīng)用問(wèn)題。國(guó)外采用三種方法。一是用大離心力的旋流分離器可回收7598%的磁鐵粉，二是利用超聲裝置，用強(qiáng)剪力使磁鐵粉與絮凝體分離，但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，三是用泵使反洗水高速送入另一套高磁分離裝置，磁鐵粉即被捕捉與反洗水分離，使磁鐵粉能循環(huán)使用。該系統(tǒng)包括絮凝、磁分離、反洗、濃縮、磁種回收等，可全部自動(dòng)化。4、磁種微絮凝系統(tǒng)：Fe304含量大于95%,粒徑小于44阿的占80%以上，剩磁小于8Gs,易于分散藥劑投加量：PAC投力口15mg/L,PAM投加0.5m

11、g/L；麥秸稈磁種材料制備麥秸稈磁種是通過(guò)在無(wú)磁性的麥秸桿中植入Fe304磁性顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程如下，將物質(zhì)的量比2:1的FeCh6H2O和FeSO47H2O溶于純水，將機(jī)械粉碎得到的麥秸桿粉末分散在該溶液中在氮?dú)獗Ｗo(hù)和磁力攪拌下將25%的氨水緩慢滴入上述混合溶液中，然后70度反應(yīng)4h所得反應(yīng)產(chǎn)物洗滌后磁性分離、烘干。創(chuàng)新點(diǎn)：增加懸浮物測(cè)定儀，根據(jù)懸浮物多少控制磁盤(pán)轉(zhuǎn)速；采用推流、折流板、管道混合器方式，提高混合率，防止磁種和絮凝體沉淀；采用齒輪抓手，用于磁鼓分離含磁種污泥；磁種和絮凝劑的開(kāi)發(fā)。四、機(jī)械加工要點(diǎn)1、混凝劑投加系統(tǒng)加工要點(diǎn)投加系統(tǒng)分為：螺桿式固體絮凝劑投加裝置，攪拌溶解池，計(jì)量泵投

12、加及管路系統(tǒng)。1.沾洗鴿道艮溶解池亂臨頻水泵L憔和黃尚體塞隘瀏檬加裝置工按fl器6計(jì)h；V,2、磁盤(pán)機(jī)械加工要點(diǎn)圓盤(pán)磁分離器的工作原理是在非磁性的圓板上嵌進(jìn)永久磁鐵，將數(shù)塊同樣的圓板以一定間隔裝在同一軸上。當(dāng)廢水進(jìn)入裝置時(shí)，廢水中的磁性顆粒被圓盤(pán)板邊上的磁鐵所吸附而被捕。隨著圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，被捕集的磁性顆粒從水中進(jìn)入空間，再由刮板刮下來(lái)。磁盤(pán)是磁分離裝置的核心，也是該裝置的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所在。根據(jù)磁分離裝置基本設(shè)計(jì)要求：合理的表面磁場(chǎng)、高的磁場(chǎng)梯度、高的作用深度、寬的工作間隙、盡可能長(zhǎng)的磁化流程、適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟取⑦m合的轉(zhuǎn)速、方便刮泥、節(jié)能、安全、操作簡(jiǎn)單等。提出磁盤(pán)的主要設(shè)計(jì)步驟：（1）磁性材料的選用；

13、（2）磁系的設(shè)計(jì)；（3）磁塊的性能的選擇；（4）磁盤(pán)間隙大小和磁場(chǎng)分布。磁盤(pán)的磁系設(shè)計(jì)要考慮多種因素，既有磁體經(jīng)濟(jì)利用的要求，又有磁體產(chǎn)生足夠的場(chǎng)強(qiáng)和合理的磁場(chǎng)特性等要求。磁系設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重解決主要矛盾，首先考慮磁系，保證它有足夠的場(chǎng)強(qiáng)和合理的磁場(chǎng)特性，在此基礎(chǔ)上再很好地考慮磁體的經(jīng)濟(jì)利用問(wèn)題，并使磁體的工作點(diǎn)盡量靠近最大磁能積點(diǎn)。磁盤(pán)直徑取L6米，磁鐵外側(cè)為圓弧形狀，覆板厚度4毫米，中間用8毫米厚加強(qiáng)肋，覆板用抑釘連接，鉉鐵硼為易腐蝕材料，必須保證磁塊密封在磁盤(pán)中，所有接口處均采用用橡膠圈密封，磁塊放置好后灌膠固定和密封。裝配流程示意圖與實(shí)體圖如下所示。5個(gè)磁盤(pán)的總重為5X500=2500Kg

14、,軸的材料選用45#優(yōu)質(zhì)中碳鋼，采用調(diào)質(zhì)表面處理。由于5個(gè)磁盤(pán)均勻分布在軸的中間部分500mm內(nèi)，軸徑為d=80mm,軸承受徑向載荷為轉(zhuǎn)速范圍06r/min。其他部件設(shè)計(jì)(1)動(dòng)密封：在工作過(guò)程中，承載磁盤(pán)部分的軸段需要沉浸在水中，其他部件是不需要浸沒(méi)在水中，因此軸的兩端需要采用動(dòng)密封，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，對(duì)于低速、常溫、常壓的液體密封使用普通的接觸式毛氈密封就可以滿足使用要求。而磁盤(pán)轉(zhuǎn)速小于3m/s,因此選用接觸式粗毛氈密封。(2)水泵助卸及卸料刮片：為了快速去除磁盤(pán)表面吸附的絮體，使用聚四氟乙烯材料制成了“V”字形的刮片，用螺釘緊固在鋼架結(jié)構(gòu)上其大小剛好可以裝配在磁盤(pán)間隙中起到刮的作用。由于刮下的絮體缺乏流動(dòng)性，短時(shí)間內(nèi)會(huì)填滿“V”形槽，因此設(shè)計(jì)了助卸水泵，四個(gè)分管以一定壓力的水流沖走槽內(nèi)的絮體。刮片是損耗件，使用一段時(shí)間后需要對(duì)其更換以保證卸料穩(wěn)定。(3)電器部分：主要由配電柜、變頻器和操作按鈕，動(dòng)力由額定功率為4Kw的小型三相異步電機(jī)提供。根據(jù)被處理污水的水質(zhì)和絮凝的狀況需要使用變頻器控制磁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而達(dá)到最佳的分離