本發(fā)明涉及基于磁性樹(shù)脂吸附的廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體地涉及一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器及其使用方法。

背景技術(shù)：

磁性樹(shù)脂是澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院、南澳水務(wù)局和Orica公司共同研發(fā)的新型陰離子交換樹(shù)脂。該樹(shù)脂是以聚丙烯為母體的季銨型離子交換樹(shù)脂，通過(guò)可交換離子(Cl^-)與水中帶負(fù)電的天然有機(jī)物(NOM)進(jìn)行離子交換，有效地降低廢水中的色度、有機(jī)物、總氮、總磷，從而達(dá)到凈水目的。與傳統(tǒng)離子交換樹(shù)脂相比，磁性樹(shù)脂對(duì)有機(jī)物去除效率高、交換容量大，且樹(shù)脂顆粒內(nèi)部含磁核，可使樹(shù)脂相互聚集成團(tuán)實(shí)現(xiàn)快速沉淀。與其他離子交換樹(shù)脂不同，磁性樹(shù)脂可在攪拌式反應(yīng)器中進(jìn)行吸附，改變了吸附柱式的吸附模式，具有廣泛應(yīng)用前景。

反應(yīng)后分離出來(lái)的磁性樹(shù)脂可提出廢水處理反應(yīng)器與再生液(NaCl溶液)混合，進(jìn)行再生反應(yīng)，反應(yīng)后的磁性樹(shù)脂可送回反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)磁性樹(shù)脂的循環(huán)利用。

磁性粉末樹(shù)脂具有反應(yīng)速度快，沉淀性好，投資運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于市政污水，工業(yè)廢水和飲用水凈化等水質(zhì)凈化和回用領(lǐng)域。

針對(duì)磁性粉末樹(shù)脂的物理特性和處理水的方式，一般的樹(shù)脂類(lèi)反應(yīng)器不能很好用于磁性粉末樹(shù)脂的水處理過(guò)程，且沒(méi)有利用磁性粉末樹(shù)脂的具有磁性的特點(diǎn)，造成水處理效果不理想，水處理過(guò)程效率低等一系列問(wèn)題。

因此，開(kāi)發(fā)一種高效的磁性樹(shù)脂分散與分離廢水處理反應(yīng)器對(duì)推動(dòng)磁性樹(shù)脂在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用具有重要意義。

針對(duì)磁性樹(shù)脂的吸附裝置的研究很多，例如2011年7月13日授權(quán)公告的公開(kāi)號(hào)為CN 201896078 U的一項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，其公開(kāi)了一種處理流程短，處理流量大，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能耗低，費(fèi)用少的磁性樹(shù)脂吸附反應(yīng)回收裝置，該裝置包括柱狀反應(yīng)器和磁分離設(shè)備兩部分，柱狀反應(yīng)器上部分為圓柱體，下部分為圓錐體；該裝置的磁分離設(shè)備設(shè)于柱狀反應(yīng)器上部，由磁鼓、刮渣條和卸渣槽構(gòu)成；柱狀反應(yīng)器底部設(shè)有1-5個(gè)進(jìn)水口。該裝置實(shí)現(xiàn)了磁性樹(shù)脂的高效分散與分離，但仍有所不足：待處理廢水通過(guò)進(jìn)水口直接進(jìn)入反應(yīng)器，極大可能存在待處理廢水分布不均的情況；反應(yīng)后的磁性樹(shù)脂隨水流全都流向磁分離設(shè)備，導(dǎo)致磁分離設(shè)備的工作量很大，影響廢水處理效果和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離，且進(jìn)水分布均勻、裝置設(shè)置更為簡(jiǎn)單合理的廢水處理反應(yīng)器。

2、技術(shù)方案

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，設(shè)有磁滾筒分離裝置，該反應(yīng)器由下至上分為布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)、上升沉降區(qū)和出水分離區(qū)，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)設(shè)有均勻布水裝置，且布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)裝有磁性粉末樹(shù)脂，上升沉降區(qū)設(shè)有穩(wěn)流組件，出水分離區(qū)設(shè)有出水堰板，其中，所述均勻布水裝置為“工”字型同程布水裝置，位于反應(yīng)器底部，所述穩(wěn)流組件固定于反應(yīng)器中部，所述出水堰板設(shè)于反應(yīng)器頂部邊緣上，所述磁滾筒分離裝置緊貼于出水堰板設(shè)在反應(yīng)器頂部，所述磁滾筒分離裝置包括磁滾筒和分離裝置，所述磁滾筒由多個(gè)全磁型磁滾筒或多個(gè)半磁型磁滾筒構(gòu)成，所述分離裝置以刮板、水流沖擊或刮板和水流沖擊共同作用的形式設(shè)于遠(yuǎn)離出水堰板一側(cè)。

優(yōu)選地，所述均勻布水裝置包括進(jìn)水口、出水口和布水管線，其中，進(jìn)水口設(shè)于所述均勻布水裝置的中心位置，出水口處設(shè)有出水孔，且出水孔與反應(yīng)器底面的夾角在35-90度之間，所述布水管線根據(jù)反應(yīng)器大小可采用二工，四工，八工，多工型的布水管線或采用多個(gè)工字型布水管并聯(lián)的布水管線。

優(yōu)選地，所述均勻布水裝置上方還可設(shè)置一樹(shù)脂攪拌器，所述樹(shù)脂攪拌器上端連接一動(dòng)力源，下端帶有葉片的部分延伸至布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)的磁性樹(shù)脂為50～300μm粒徑的磁性粉末樹(shù)脂。

優(yōu)選地，采用多個(gè)全磁型磁滾筒與分離裝置構(gòu)成的磁滾筒分離裝置，所述磁滾筒為多個(gè)磁體拼接而成，磁滾筒整體均帶有磁性，磁滾筒整體轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，采用多個(gè)半磁型磁滾筒與分離裝置構(gòu)成的磁滾筒分離裝置，所述磁滾筒分為外筒和內(nèi)磁體，外筒為空心圓筒狀，內(nèi)磁體在外筒靠近反應(yīng)器出水堰板一側(cè)有磁性分布，磁體為整塊或多個(gè)磁體拼接而成，內(nèi)磁體固定不動(dòng)，外筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種上述磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器的使用方法，其步驟為：

a.待處理廢水經(jīng)過(guò)均勻布水裝置均勻布水進(jìn)入反應(yīng)器，并沖擊樹(shù)脂；

b.反應(yīng)后的混合水通過(guò)上升沉降區(qū)時(shí)大部分磁性樹(shù)脂被穩(wěn)流組件攔截下來(lái)；

c.少量上浮樹(shù)脂隨水流流向出水分離區(qū)，通過(guò)磁滾筒分離裝置時(shí)被攔截下來(lái)；

d.分離后的水繼續(xù)從出水堰板流出。

3、有益效果

待處理廢水經(jīng)過(guò)均勻布水裝置進(jìn)入反應(yīng)器，與磁性樹(shù)脂混合，由于均勻布水裝置為工字型同程布水裝置，同程布水系統(tǒng)各管路相等，阻力大致相同，可使流量分配均衡，使得待處理廢水均勻散布于反應(yīng)器內(nèi)，再輔助以樹(shù)脂攪拌器的攪拌作用，使得待處理廢水與磁性樹(shù)脂充分均勻混合；反應(yīng)后的混合水通過(guò)上升沉降區(qū)時(shí)大部分磁性樹(shù)脂被穩(wěn)流組件攔截下來(lái)，少量上浮樹(shù)脂隨水流流向出水分離區(qū)，通過(guò)磁滾筒分離裝置時(shí)被攔截下來(lái)，穩(wěn)流組件和磁滾筒分離裝置的分工配合作用，極大地減輕了磁滾筒分離裝置的工作量，提高了廢水處理的處理效果和處理效率。

本發(fā)明提出的一種一體式磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，通過(guò)均勻布水器，攪拌器和磁滾筒分離器等實(shí)現(xiàn)了一體式反應(yīng)器中磁性粉末樹(shù)脂的高效分散和分離，有效的解決了一體化磁性樹(shù)脂水處理系統(tǒng)中，樹(shù)脂的分散以及樹(shù)脂分離難的問(wèn)題，與常規(guī)的磁性樹(shù)脂水處理系統(tǒng)一體化反應(yīng)器相比，該反應(yīng)器極大的降低了反應(yīng)器高度，減輕水泵壓力，節(jié)省能耗，節(jié)約占地面積，操作簡(jiǎn)便。本發(fā)明對(duì)實(shí)現(xiàn)磁性粉末樹(shù)脂在水處理領(lǐng)域中高效率，低成本，規(guī)模化應(yīng)用具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)踐意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中一體式磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中均勻布水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1中所述磁滾筒分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例2中所述磁滾筒分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例3中所述磁滾筒分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例4中所述磁滾筒分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，A-布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)，B-上升沉降區(qū)，C-出水分離區(qū)，1-均勻布水裝置，2-樹(shù)脂攪拌器，3-穩(wěn)流組件，4-磁滾筒分離裝置，5-出水堰板，6-進(jìn)水口，7-出水口，8-布水管線，9-磁體，10-刮板、11-磁滾筒、12-雨淋組件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

實(shí)施例1

如圖1、圖2及圖3所示，一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，設(shè)有磁滾筒分離裝置4，該反應(yīng)器由下至上分為布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A、上升沉降區(qū)B和出水分離區(qū)C，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A設(shè)有均勻布水裝置1，且布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A內(nèi)裝有磁性粉末樹(shù)脂，上升沉降區(qū)B設(shè)有穩(wěn)流組件3，出水分離區(qū)C設(shè)有出水堰板5，其中，所述均勻布水裝置1為“工”字型同程布水裝置，位于反應(yīng)器底部，所述穩(wěn)流組件3固定于反應(yīng)器中部，所述出水堰板5設(shè)于反應(yīng)器頂部邊緣上，所述磁滾筒分離裝置4緊貼于出水堰板5設(shè)在反應(yīng)器頂部，所述磁滾筒分離裝置4包括磁滾筒11和分離裝置，在本實(shí)施例中，所述磁滾筒11具體為12個(gè)長(zhǎng)1m的全磁型磁滾筒構(gòu)成，所述分離裝置以刮板10和水流沖擊(通過(guò)雨淋組件12實(shí)現(xiàn))共同作用的形式設(shè)于遠(yuǎn)離出水堰板5一側(cè)。

在本實(shí)施例中，所述均勻布水裝置1包括進(jìn)水口6、出水口7和布水管線8，其中，進(jìn)水口6設(shè)于所述均勻布水裝置1的中心位置，由于水量較大，工字型布水處每個(gè)出水口7布3個(gè)出水孔，其中兩個(gè)出水孔與反應(yīng)器底面夾角為兩個(gè)45°，另一個(gè)為90°,所述布水管線8采用四工型的布水管線。

在本實(shí)施例中，所述均勻布水裝置上方還設(shè)置一樹(shù)脂攪拌器，所述樹(shù)脂攪拌器上端連接一動(dòng)力源，下端帶有葉片的部分延伸至布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)的磁性樹(shù)脂為100μm粒徑的磁性粉末樹(shù)脂。

在本實(shí)施例中，所述磁滾筒11為多個(gè)磁體9拼接而成，磁滾筒11整體均帶有磁性，磁滾筒11整體轉(zhuǎn)動(dòng)。

城市污水深度處理(5000t/d處理量，COD約35mg/L，氨氮約7mg/L，色度約15倍)采用上述磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器處理，具體步驟如下：

(1)待處理廢水經(jīng)過(guò)均勻布水裝置1均勻布水進(jìn)入反應(yīng)器，并沖擊樹(shù)脂，同時(shí)輔以樹(shù)脂攪拌器2的攪拌作用，使得待處理廢水與樹(shù)脂充分混合；

(2)反應(yīng)后的混合水通過(guò)上升沉降區(qū)B時(shí)大部分磁性樹(shù)脂被穩(wěn)流組件3攔截；

(3)少量上浮樹(shù)脂隨水流流向出水分離區(qū)C，通過(guò)全磁型磁滾筒分離裝置4時(shí)被攔截下來(lái)；

(4)分離后的水繼續(xù)從出水堰板5流出。

出水COD約15mg/L，氨氮約4mg/L，色度約為0；將上述飽和樹(shù)脂部分提出反應(yīng)器再生，再送回反應(yīng)器，樹(shù)脂脫附液COD約為2500mg/L。

實(shí)施例2

如圖1、圖2及圖4所示的一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，與上述實(shí)施例1不同之處在于，所述分離裝置以刮板10的形式設(shè)于遠(yuǎn)離出水堰板5一側(cè)，其余同實(shí)施例1。

城市污水深度處理(5000t/d處理量，COD約35mg/L，氨氮約7mg/L，色度約15倍)采用上述磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器處理，具體步驟同實(shí)施例1。

出水COD約18mg/L，氨氮約5mg/L，色度約為1；將上述飽和樹(shù)脂部分提出反應(yīng)器再生，再送回反應(yīng)器，樹(shù)脂脫附液COD約為2800mg/L。

實(shí)施例3

如圖1、圖2及圖5所示的一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，與上述實(shí)施例1不同之處在于，所述分離裝置以水流沖擊(通過(guò)雨淋組件12實(shí)現(xiàn))的形式設(shè)于遠(yuǎn)離出水堰板5一側(cè)，其余同實(shí)施例1。

城市污水深度處理(5000t/d處理量，COD約35mg/L，氨氮約7mg/L，色度約15倍)采用上述磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器處理，具體步驟同實(shí)施例1。

出水COD約20mg/L，氨氮約6mg/L，色度約為2；將上述飽和樹(shù)脂部分提出反應(yīng)器再生，再送回反應(yīng)器，樹(shù)脂脫附液COD約為3000mg/L。

實(shí)施例4

如圖1、圖2及圖6所示，一種磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器，設(shè)有磁滾筒分離裝置4，該反應(yīng)器由下至上分為布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A、上升沉降區(qū)B和出水分離區(qū)C，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A設(shè)有均勻布水裝置1，且布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)A內(nèi)裝有磁性粉末樹(shù)脂，上升沉降區(qū)B設(shè)有穩(wěn)流組件3，出水分離區(qū)C設(shè)有出水堰板5，其中，所述均勻布水裝置1為“工”字型同程布水裝置，位于反應(yīng)器底部，所述穩(wěn)流組件3固定于反應(yīng)器中部，所述出水堰板5設(shè)于反應(yīng)器頂部邊緣上，所述磁滾筒分離裝置4緊貼于出水堰板5設(shè)在反應(yīng)器頂部，所述磁滾筒分離裝置4包括磁滾筒11和分離裝置，在本實(shí)施例中，所述磁滾筒11具體為8個(gè)長(zhǎng)1m的全磁型磁滾筒構(gòu)成，所述分離裝置以刮板10和水流沖擊(通過(guò)雨淋組件12實(shí)現(xiàn))共同作用的形式設(shè)于遠(yuǎn)離出水堰板5一側(cè)。

在本實(shí)施例中，所述均勻布水裝置1包括進(jìn)水口6、出水口7和布水管線8，其中，進(jìn)水口6設(shè)于所述均勻布水裝置1的中心位置，由于水量較小，每個(gè)出水口7處設(shè)有2個(gè)出水孔，且出水孔與反應(yīng)器底面夾角均為65°，布水管線8采用四工型的布水管線。

在本實(shí)施例中，所述均勻布水裝置上方還設(shè)置一樹(shù)脂攪拌器，所述樹(shù)脂攪拌器上端連接一動(dòng)力源，下端帶有葉片的部分延伸至布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述布水?dāng)嚢璺磻?yīng)區(qū)內(nèi)散布的磁性樹(shù)脂為200μm粒徑的磁性粉末樹(shù)脂。

在本實(shí)施例中，所述磁滾筒11分為外筒和內(nèi)磁體，外筒為空心圓筒狀，內(nèi)磁體在外筒靠近反應(yīng)器出水堰板一側(cè)有磁性分布，磁體9為整塊或多個(gè)磁體拼接而成，內(nèi)磁體固定不動(dòng)，外筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

一股40m³/h的印染生化處理尾水(COD約95mg/L，色度約45倍)采用上述磁性樹(shù)脂高效分散與分離的廢水處理反應(yīng)器處理，具體步驟如下：

(1)待處理廢水經(jīng)過(guò)均勻布水裝置1均勻布水進(jìn)入反應(yīng)器，并沖擊樹(shù)脂，同時(shí)輔以樹(shù)脂攪拌器2的攪拌作用，使得待處理廢水與樹(shù)脂充分混合(由于COD較高，反應(yīng)區(qū)磁性粉末樹(shù)脂濃度為45％左右)；

(2)反應(yīng)后的混合水通過(guò)上升沉降區(qū)B時(shí)大部分磁性樹(shù)脂被穩(wěn)流組件3攔截；

(3)少量上浮樹(shù)脂隨水流流向出水分離區(qū)C，通過(guò)半磁型磁滾筒分離裝置4時(shí)被攔截下來(lái)；

(4)分離過(guò)的水繼續(xù)從出水堰板5流出。

出水COD約為45mg/L，色度約為5倍；將上述飽和樹(shù)脂部分提出反應(yīng)器再生，再輸送回反應(yīng)器，樹(shù)脂脫附液COD濃度約為7000mg/L，色度約為7400倍。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。