申请日2016.05.16
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号C02F1/48; C02F1/00; C02F101/32
摘要
本发明公开了一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于包括磁过滤、反冲洗、磁粉回收、高温催化再生的步骤;具体为：1)磁过滤：使用预载法将磁粉固定到均质滤料层中，然后将废水与磁粉混合后通过预载磁粉的均质滤料层进行过滤，得到去除烃基污染物的废水和磁过滤后的均质滤料层;2)反冲洗：对步骤1)所得磁过滤后的均质滤料层进行反冲洗，得到含有磁粉的水溶液;3)磁粉回收：将步骤2)所得含有磁粉的水溶液利用磁铁对磁粉进行吸附回收;4)高温催化再生：对步骤3)所得磁粉进行高温催化再生。本发明将传统的均质滤料过滤与磁过滤相结合，既保证了过滤的可靠性，又增加了对于水中烃类物质的高效去除效果，解决了烃类物质去除难的问题。
权利要求书
1.一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于包括磁过滤、反冲洗、磁粉回收、高温催化再生的步骤;具体为：
1)磁过滤：使用预载法将磁粉一固定到均质滤料层中，然后将废水与磁粉二混合后，通过预载磁粉一的均质滤料层进行过滤，得到去除烃基污染物的废水和磁过滤后的均质滤料层;
2)反冲洗：对步骤1)所得磁过滤后的均质滤料层进行反冲洗，得到含有磁粉的水溶液;
3)磁粉回收：将步骤2)所得含有磁粉的水溶液利用磁铁对磁粉进行吸附回收;
4)高温催化再生：对步骤3)所得磁粉进行高温催化再生。
2.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述废水pH预先调节至3.0-5.5。
3.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述预载法的具体方式为：将包含磁粉的自来水以一定流速通过均质滤料层，从而将磁粉固定到均质滤料层中，其中所述流速为4-6m3/h，所述磁粉和自来水的比例为(0.0005-0.03)g：1L。
4.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述磁粉采用聚二甲基硅氧烷/三氧化二铁的复合材料，制备方法如下：将聚二甲基硅氧烷和三氧化二铁按质量比(0.1-0.3)：1混合并搅拌，所得混合物在250-300℃加热40-90min，所得产物经洗涤、干燥后即为聚二甲基硅氧烷/三氧化二铁的复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述洗涤采用甲苯溶液。
6.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述磁过滤步骤中废水与磁粉二的比例为100mL：(0.5-5g)，滤速为7-9m/h。
7.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述反冲洗是对滤料层进行依次进行气冲、气-水联合反冲、水冲;其中气冲强度5-7L/s.m2，水冲强度13-15L/s.m2;反冲洗时间：单独气冲3-4min，气水联合反冲3-4min，单独水冲2-3min;冲洗周期20-30h，滤层厚度800-1200mm;均质滤料层中滤料的有效粒径1-3mm。
8.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于所述高温催化再生步骤中，使用高温催化燃烧对回收的磁粉进行处理;其中，所述高温催化燃烧的温度为350-450℃，气流为90-110ml/min，加热时间15-30min。
9.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于磁过滤步骤采用的装置包括过滤池、进水管、磁粉投加管、悬浮水槽、均质滤料层、卵石层、排水管，所述进水管和磁粉投加管分别设置在过滤池上部，排水管设置在过滤池下底部;所述悬浮水槽、均质滤料层、卵石层从上到下依次设置在过滤池中，悬浮水槽上开设有出水孔。
10.根据权利要求1所述的一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，其特征在于磁粉回收步骤采用的装置包括：回收池、入水管、电磁铁、出水管、收集槽;所述回收池由筒体和倒锥体组成，电磁铁设置在筒体中部，出水管设置在筒体底部;所述收集槽设置在回收池下方，入水管设置在回收池上方。
说明书
一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺及其装置
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺及其装置。
背景技术
在水处理的工程实践中，处理高浓度烃类物质一直是废水净化处理的难题之一。采用常规的处理技术无法达到废水的相关排放标准，而传统上采用SBR、水解酸化等工艺存在难以抗冲击负荷、污泥膨胀问题。
传统的处理含有高烃类废水一般采用SBR法和水解酸化法等生物工艺技术，SBR工艺工艺简单、不需要二沉池，并且不易产生污泥膨胀，但是其抗冲击负荷能力较差。而水解酸化工艺抗冲击负荷能力较强，却很难解决污泥膨胀的问题。因此需要一种既能抗冲击负荷又能避免污泥膨胀产生的方法去除水中的烃类物质。
另外,还有投加活性炭的方法，但活性炭成本太高，并且无法做到重复利用。因此急需一种成本更低、可重复利用性更好的助滤剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，将传统的均质滤料过滤与磁过滤相结合，既保证了过滤的可靠性，又增加了对于水中烃类物质的高效去除效果，解决了烃类物质去除难的问题。
本发明解决起技术问题采用以下的技术方案。
一种去除废水中烃基污染物的磁过滤工艺，包括磁过滤、反冲洗、磁粉回收、高温催化再生的步骤;具体工艺为：
1)磁过滤：使用预载法将磁粉一固定到均质滤料层中，然后将废水与磁粉二混合后通过预载磁粉一的均质滤料层进行过滤，得到去除烃基污染物的废水和磁过滤后的均质滤料层;
2)反冲洗：对步骤1)所得磁过滤后的均质滤料层进行反冲洗，得到含有磁粉的水溶液;
3)磁粉回收：将步骤2)所得含有磁粉的水溶液利用磁铁对磁粉进行吸附回收;
4)高温催化再生：对步骤3)所得磁粉进行高温催化再生。
按上述方案，所述废水优选pH预先调节至3.0-5.5。本发明中的废水的组成就是蒸馏水中加入一定的癸烷，癸烷是一种烃类物质，作为烃类物质代表进行实验，浓度在0.1-0.5g/mL。
按上述方案，均质滤料的滤速明显高于非均质滤料的滤速，过滤周期明显高于非均粒滤料的过滤周期，这主要是由于均粒滤料下层粒径与上层滤料粒径接近，有利于截留悬浮物继续往下渗透。反冲洗中均质滤料在全部滤层中粒径接近，不会发生为满足粗粒径滤料冲洗强度要求而造成细粒径滤料冲出滤池;也不会发生为避免细粒径滤料流失而减小冲洗强度，造成粗粒滤料不能完全流态化。均粒滤料的杂质能渗入砂层深处，杂质分布趋于均匀，不象在非均粒滤料滤层那样，只堵塞在滤床表面，因而均粒滤料在整个过滤周期中截泥量加大。
按上述方案，所述预载法的具体方式为：将包含磁粉一的自来水以一定流速通过均质滤料层，从而将磁粉一固定到均质滤料层中，其中所述流速为4-6m3/h，所述磁粉一在自来水中的浓度为0.0005-0.03g/L，即每L水加入0.0005-0.03g磁粉一。
按上述方案，所述磁粉一、磁粉二采用聚二甲基硅氧烷/三氧化二铁的复合材料，缩写为PDMS-Fe2O3合材料。该PDMS-Fe2O3复合材料可以通过以下的方法进行制备，具体如下：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)和三氧化二铁(Fe2O3)按质量比(0.1-0.3)：1混合并搅拌，所得混合物在250-300℃加热40-90min，所得产物经洗涤、干燥后即为聚二甲基硅氧烷/三氧化二铁的复合材料，缩写为PDMS-Fe2O3复合材料。其中，所述洗涤采用甲苯溶液，其中甲苯含量与PDMS的质量比为15-25:1。
按上述方案，所述磁过滤步骤中废水与磁粉二的比例为每100mL废水投加0.5-5g，滤速在7-9m/h范围内。
按上述方案，所述反冲洗是对均质滤料层依次进行气冲、气-水联合反冲、水冲，经历过以上三个阶段后，均质滤料层能有效的恢复对烃类物质的吸附能力，最后将吸附了烃类物质的磁粉和反冲洗水一起排放到回收池。其中，反冲洗阶段中，水冲强度5-7L/s.m2，气冲强度13-15L/s.m2，反冲洗时间：单独气冲3-4min、气水联合反冲3-4min、单独水冲2-3min，冲洗周期20-30h;均质滤料层厚度800-1200mm，均质滤料，有效粒径1-3mm。
按上述方案，所述高温催化再生步骤中，使用高温催化燃烧对回收的磁粉进行处理，以让其可重复利用。其中，所述高温催化燃烧的温度为350-450℃，气流(即空气)为90-110ml/min，加热时间15-30min。
本发明提供一种磁过滤步骤采用的装置，该磁过滤装置包括过滤池、进水管、磁粉投加管、悬浮水槽、均质滤料层、卵石层、排水管，所述进水管和磁粉投加管分别设置在过滤池上部，排水管设置在过滤池下底部;所述悬浮水槽、均质滤料层、卵石层从上到下依次设置在过滤池中，悬浮水槽上开设有出水孔。
本发明提供一种磁粉回收步骤采用的装置，该磁粉回收装置包括：回收池、入水管、电磁铁、出水管、收集槽;所述回收池由筒体和倒锥体组成，电磁铁设置在筒体中部，出水管设置在筒体底部;所述收集槽设置在回收池下方，入水管设置在回收池上方。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一，本发明将传统的均质滤料过滤与磁过滤相结合，既保证了过滤的可靠性，又增加了对于水中烃类物质的高效去除效果，解决了烃类物质去除难的问题;
第二，本发明中投加磁粉采用预载法，通过控制流速将磁粉固定到滤层中，有效降低了总投加量;
第三，本发明中使用的PDMS-Fe2O3型磁粉能通过高温催化氧化处理使之恢复对烃类物质的吸附能力，可以高效的对磁粉进行回收利用，能大幅度降低整体工艺的成本。