[發明專利]一種采用磁鐵砂加載絮凝凈化低溫低濁海水的方法

在審

• 申請號: 201310738760.8
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104724800A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 程方;劉振耒;王帥強;紀少新;張海瑤
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/48;C02F103/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域：

本發明屬于海水凈化領域，特別涉及一種采用磁鐵砂加載絮凝凈化低溫低濁海水的方法。

背景技術：

低溫低濁海水一直是海水淡化預處理中的一個難點。影響混凝效果原因主要為：低溫導致海水的比重升高、粘度變大，水中雜質分子熱運動減緩，不利于混凝劑水解，礬花形成困難且難以下沉；而低濁海水中雜質濃度較小，顆粒間碰撞幾率降低，不利于絮凝反應。

在混凝過程中，凝聚核心的形成是其關鍵的控制步驟之一,凝聚核心可由溶液中粒子自發形成(均相成核)或外界投加微粒晶核(異相成核)。加載絮凝技術屬于異相成核，即：往水中投加高密度或磁性不溶顆粒介質，利用介質的重力沉降性、磁性及載體的吸附作用加快絮體形成，促其沉淀。自20世紀90年代以來,加載絮凝技術逐步得到應用，其主要種類：砂加載絮凝(Actiflo)和磁加載絮凝(CoMag)。

砂加載絮凝技術（Actiflo）由法國威利雅集團開發。其原理是投加混凝劑使懸浮物和膠體脫穩,再投加高分子助凝劑和高密度細砂(粒徑為60～140μm),高分子助凝劑的架橋吸附作用及砂粒的網捕作用，使脫穩后的懸浮物和膠體顆粒以載體作為絮體內核,快速生成大密度礬花,從而加快絮體沉降。

磁加載絮凝技術(CoMag)是基于磁分離技術開發的利用化學絮凝、高效磁聚結沉降和高梯度磁分離的技術原理，在磁種加載和外加磁場的作用下，強化分離效果。具體是向水中投加混凝劑、助凝劑和磁種，使水中雜質絮凝并與磁種結合，產生高密度磁嵌合絮凝體，由于磁種的重力作用達到絮凝體高效沉降。

低溫低濁條件下，海水均相成核過程難以進行。海水中膠粒的雙電層已被電解質離子充分壓縮，混凝機理主要以吸附架橋、網捕卷掃為主。采用磁鐵砂加載絮凝技術可增加凝聚核心，使其在發揮砂加載絮凝優勢的同時，進一步利用靜電及磁場吸附作用，使海水中的膠粒與含加載磁鐵砂的絮體之間，形成更為緊密的復合磁性絮體。通過研究發現，大比重的磁鐵砂以適當粒徑作為加載物質，對于提高出水水質、降低運行成本效果良好。

發明內容：

本發明的目的就在于提供一種采用磁鐵砂加載絮凝凈化低溫低濁海水的方法，該方法采用磁鐵砂加載絮凝技術來增加凝聚核心，同時，又利用靜電及磁場吸附作用形成緊密的復合磁性絮體，從而改善對低溫低濁海水的絮凝效果。

如上構思，本發明的技術方案是：一種采用磁鐵砂加載絮凝凈化低溫低濁海水的方法，其特征在于；包括如下步驟：

①混合階段：在進入混合池的海水中投加混凝劑FeCl₃，然后以速度梯度G=620-700s^-1快速攪拌混合1-2min；

②絮凝階段：含有混凝劑FeCl₃的海水進入絮凝池，在絮凝池中投加磁鐵砂加載絮凝；

③沉淀階段：絮凝后含磁鐵砂的海水進入沉淀池進行沉淀，凈化后的海水收集出水，而載有磁鐵砂的絮體則沉至池底，池底污泥經砂漿泵抽吸進入水力旋流器，較大比重的磁鐵砂沿水力旋流器壁滑落，經連接管重新進入絮凝池，比重較輕的污泥則隨水流排出，實現絮體與磁鐵砂的分離。

上述磁鐵砂濃度為40mg/L，粒徑為75-125μm。

上述步驟②絮凝階段的具體步驟是：含混凝劑FeCl₃的海水首先進入絮凝池A，投加磁鐵砂，攪拌速度梯度為G=65-70s^-1，攪拌4-6min,之后分別進入絮凝池B、C，攪拌速度梯度為G=40-45s^-1和G=18-20s^-1，依次各攪拌5min。

上述沉淀池采用斜管沉淀池。

本發明具有如下的優點和積極效果：

1、在低溫低濁狀態，磁鐵砂加載絮凝對海水中污染物的去除效果優于FeCl₃混凝，濁度和SS去除率可提高10-20%、COD_Mn和UV₂₅₄的去除率可提高15-20%。

2、本發明可節省混凝劑藥耗20-50%、減少沉降時間50%。混凝劑藥耗減少、沉降時間縮短、沉降絮體體積壓縮，有利于降低工程投資和運行成本。

3、本發明由于采用磁鐵砂作為加載助凝劑，混凝劑FeCl₃藥耗減少，海水中的殘余Fe³⁺含量降低；同時避免低溫低濁時投加助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）或水玻璃（Na₂SiO₃·9H₂O），減輕對后續海水淡化工藝中反滲透膜的膠體污染。

附圖說明: