CN109650500A - 一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构包括：所述磁分离器包括：若干个永磁主磁极、永磁辅助磁极以及弧形铁板；若干个所述永磁主磁极安装于所述弧形铁板的外圆周面上；且沿圆周方向均匀排布；相邻两所述永磁主磁极之间排布一所述永磁辅助磁极，所述辅助磁极两端皆短于主磁极，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同；增强了开放型磁分离器的磁场强度，而且避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题。采用本发明制作的高梯度磁分离器可用于各类工业污水和生活污水处理，黑臭河道治理，湖泊河流地面水净化，自来水沉淀工艺，海水淡化预处理等。
Description
技术领域
本发明涉及磁混凝水处理技术领域，尤其涉及一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构。
背景技术
磁混凝是在常规混凝工艺中投加磁粉，并使磁粉与混凝絮体有效地结合，由于磁粉的密度大，因此大大增加了混凝絮体的密度，加快了絮体的沉降速度，表面水力负荷可达20-40m3/(m2·h)，远高于常规混凝的1-2m3/(m2·h)，同时出水水质好，可与普通石英砂过滤相媲美，其出水固体悬浮物SS＜5mg/L，浊度＜1.0NTU，总磷TP＜0.02mg/L，具有卓越的除磷功效。磁混凝工艺的技术特点还包括:极短的混凝与沉淀时间，总计停留时间＜20min，因此占地面积极小；由于系统内部具有5g/L以上的磁粉，因此耐受流量及固体负荷冲击，在高水量或高污染负荷的情况下依然可以稳定地运行。可接纳超高SS进水，出水不受影响。
磁混凝技术可广泛用于各类工业污水和生活污水处理，黑臭河道治理，湖泊河流地面水净化，自来水沉淀工艺，海水淡化预处理等。磁混凝系统同时设置了污泥回流系统，使得污泥中磁粉及混凝剂循环使用，有利于节约混凝剂用量。剩余污泥中的磁粉经过回收后排出本系统。因此，磁混凝系统稳定经济运行的一个关键因素是磁粉要有较高的回收率，磁粉的回收是通过高梯度磁分离器来实现的。
然而，目前用于磁混凝系统的磁分离器常常不能满足要求，其磁感强度和梯度的强度不够，磁场作用深度较浅，对磁粉的作用力不够强，造成磁粉(其粒径一般为20微米以内)在污泥快速流动的剪切力作用下不能被很好地依靠磁力回收，磁粉损耗率较高，严重影响了磁混凝系统的正常运行。此外，磁分离器设计的不合理，还常常造成永磁材料的浪费，导致磁分离器成本较高。以上这些缺陷归根结底是因为磁分离器内磁场排布不合理造成的，磁场排布不能很好地满足磁混凝工况下对磁粉回收的要求。磁场排布是磁分离器的关键部分，对磁分离器的性能起决定性作用，
基于以上存在的技术问题，本申请提供了解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，通过对磁分离器的磁场排布，改变了传统磁场排布结构的不足，不仅增强了开放型磁分离器的磁场强度，同时也避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，所述磁分离器包括：若干个永磁主磁极、永磁辅助磁极以及弧形铁板；若干个所述永磁主磁极安装于所述弧形铁板的外圆周面上；且沿圆周方向均匀排布；相邻两所述永磁主磁极之间排布一所述永磁辅助磁极，所述永磁主磁极的径向长度大于所述永磁辅助磁极的径向长度；所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长大于靠近弧形铁板的一侧的弧长，所述永磁辅助磁极径向上两侧的弧长相等；所述永磁辅助磁极紧贴永磁主磁极左右两侧排布，辅助磁极两端皆短于主磁极，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。
具体的，将辅助磁极里外两侧则相对主磁极沿径向长度方向皆向内收缩，即辅助磁极镶嵌于左右两个主磁极中间，里外两头都不露出；增强了开放型磁分离器的磁场强度，而且避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题。
进一步优选的，包括：每个所述永磁主磁极包括N极和S极，N极和S极沿所述永磁主磁极径向设置于两端；相邻的两所述永磁主磁极远离弧形铁板的一端以N极和S极交错排布。
进一步优选的，包括：所述永磁主磁极紧贴合的设置所述弧形铁板的外圆周面上。
进一步优选的，包括：每个所述永磁辅助磁极与所述弧形铁板的外圆周面之间成间隙连接；所述间隙的距离为3～5mm。
进一步优选的，包括：所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧端面与所述永磁辅助磁极远离弧形铁板的一侧的端面的径向差值为2～3mm。
进一步优选的，包括：所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长与所述永磁辅助磁极两侧的弧长之比为3:2～4:2。
进一步优选的，包括：所述永磁体的材料为钕铁硼稀土。
具体的，稀土永磁体主磁极在弧形纯铁板上沿圆周方向以N、S极向外交变排列，稀土永磁体辅助磁极紧贴主磁极左右两侧排布。辅助磁极里外两侧相对主磁极沿径向长度方向向内收缩，主磁极向外一侧的弧长较里侧大，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。本发明方法形成的开放型高梯度磁分离器的磁场强度大且作用深度深，避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题，永磁材料成本降低20-40％，可广泛用于各类工业污水和生活污水处理，黑臭河道治理，湖泊河流地面水净化，自来水沉淀工艺，海水淡化预处理。
具体的，辅助磁极里外两侧相对主磁极沿径向长度方向向内收缩，主磁极向外一侧的弧长较里侧大，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。排布方法构成的向外发射的开放型高梯度强磁场，磁场强度大且作用深度深，表面磁感应强度可达到10000-15000高斯，距离表面10mm可达6000-8000高斯。
本发明提供的一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，益效果如下：
1、本发明中，采用的磁场排布结构，应用永磁学理论规律从根本上改变了传统磁场排布结构的不足，不仅增强了开放型磁分离器的磁场强度，而且避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题。在强化磁场强度的同时避免了永磁材料的浪费，永磁材料成本可降低20-40％。因此，本发明的结构制作的高梯度磁分离器兼具性能高成本低的特点。
2、本发明中，针对微米级磁粉在回收时，伴随有因污泥快速流动而产生的高剪切力的不利情况，在长期实践的基础上通过大量测试而成功设计了特殊结构的磁场排布结构，克服了传统方法中磁粉回收率偏低的问题，为磁混凝水处理过程的稳定高效运行提供了有力保障。
3、本发明中，通过开发高性能磁分离器降低磁粉损耗率，以低成本稳定地运行磁混凝系统，对于实际水处理工程具有重要意义。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1所示，本申请提供了一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构一个实施例，磁分离器包括：若干个永磁主磁极、永磁辅助磁极以及弧形铁板；若干个永磁主磁极安装于弧形铁板的外圆周面上；且沿圆周方向均匀排布；相邻两永磁主磁极之间排布一永磁辅助磁极，永磁主磁极的径向长度大于永磁辅助磁极的径向长度；所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长大于靠近弧形铁板的一侧的弧长，所述永磁辅助磁极径向上两侧的弧长相等；所述永磁辅助磁极紧贴永磁主磁极左右两侧排布，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。
具体的，参见图1所示；在本申请中的永磁体包括主磁极永磁体1和辅助磁极永磁体2。弧形铁板3为纯铁板；永磁主磁极1安装于弧形纯铁板3上，辅助磁极2紧贴主磁极排布，而辅助磁极里外两侧则相对主磁极沿径向长度方向皆向内收缩，即辅助磁极镶嵌于左右两个主磁极中间，里外两头都不露出，弧形铁板成扇形。
本申请的磁分离器的磁场排布结构，应用永磁学理论规律从根本上改变了传统磁场排布结构的不足，不仅增强了开放型磁分离器的磁场强度，而且避免了传统磁分离器内磁场排布存在漏磁和磁损耗的问题。
优选的，包括：每个永磁主磁极包括N极和S极，N极和S极沿永磁主磁极径向设置于两端；相邻的两永磁主磁极远离弧形铁板的一端以N极和S极交错排布。
优选的，包括：永磁主磁极紧贴合的设置弧形铁板的外圆周面上。
优选的，包括：每个永磁辅助磁极与弧形铁板的外圆周面之间成间隙连接；间隙的距离为3～5mm。
优选的，包括：永磁主磁极远离弧形铁板的一侧端面与永磁辅助磁极远离弧形铁板的一侧的端面的径向差值为2～3mm。
优选的，包括：永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长大于靠近弧形铁板的一侧的弧长。
优选的，包括：永磁辅助磁极径向上两侧的弧长相等。
优选的，永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长与永磁辅助磁极两侧的弧长之比为3:2-4:2。
优选的，包括：永磁体的材料为钕铁硼稀土。
本申请还提供了一个实施例：在本实施例中；将永磁主磁极安装于弧形纯铁板上，辅助磁极紧贴主磁极排布，且使辅助磁极里外两侧沿径向长度方向皆向内收缩，辅助磁极外侧缩进2mm，里侧缩进3mm。主磁极外侧弧长与辅助磁极弧长之比为3:2。主磁极沿圆周方向以N、S极向外交变排列，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。以上排布结构构成了向外发射的开放型高梯度强磁场，该排布构成的磁场不仅磁场强度大而且作用深度深，表面磁感应强度可达到15000高斯，距离表面10mm处为8000高斯。相同磁场性能条件下，本发明排布结构使永磁材料成本降低了20％。将按照该排布结构制作的高梯度磁分离器用于磁混凝水处理测试，在稳定运行条件下，监测1个月内混凝池内磁粉浓度的变化，发现每处理1m3水当磁粉补充浓度为1g时，混凝池内磁粉浓度可维持不变，说明磁粉的损耗率为1g/m3水。
本实施例表明，采用本发明排布结构，可使磁粉损耗率低至1g/m3水的水平，磁粉具有超高的回收率。
具体的，当辅助磁极外侧缩进3mm，里侧缩进4mm。主磁极外侧弧长与辅助磁极弧长之比为4:2。以上排布结构构成了向外发射的开放型高梯度强磁场，该排布构成的磁场不仅磁场强度大而且作用深度深，表面磁感应强度可达到13000高斯，距离表面10mm处为7000高斯。相同磁场性能条件下，本发明排布结构使永磁材料成本降低了30％。将按照该排布结构制作的高梯度磁分离器用于磁混凝水处理测试，在稳定运行条件下，监测1个月内混凝池内磁粉浓度的变化，发现每处理1m3水当磁粉补充浓度为1.2g时，混凝池内磁粉浓度可维持不变，说明磁粉的损耗率为1.2g/m3水。
本实施例表明，采用本发明排布结构，可使磁粉损耗率低至1.2g/m3水的水平，磁粉具有超高的回收率。
具体的，当辅助磁极外侧缩进3mm，里侧缩进5mm。主磁极沿圆周方向以N、S极向外交变排列，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。主磁极外侧弧长与辅助磁极弧长之比为3:2。以上排布结构构成了向外发射的开放型高梯度强磁场，该排布构成的磁场不仅磁场强度大而且作用深度深，表面磁感应强度可达到12000高斯，距离表面10mm处为6800高斯。相同磁场性能条件下，本发明排布结构使永磁材料成本降低了35％。将按照该排布结构制作的高梯度磁分离器用于磁混凝水处理测试，在稳定运行条件下，监测1个月内混凝池内磁粉浓度的变化，发现每处理1m3水当磁粉补充浓度为1.4g时，混凝池内磁粉浓度可维持不变，说明磁粉的损耗率为1.4g/m3水。
本实施例表明，采用本发明排布结构，可使磁粉损耗率低至1.4g/m3水的水平，磁粉具有超高的回收率。
具体的，当辅助磁极外侧缩进3mm，里侧缩进4mm。主磁极沿圆周方向以N、S极向外交变排列，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。主磁极外侧弧长与辅助磁极弧长之比为3:2。以上排布结构构成了向外发射的开放型高梯度强磁场，该排布构成的磁场不仅磁场强度大而且作用深度深，表面磁感应强度可达到10000高斯，距离表面10mm处为6000高斯。相同磁场性能条件下，本发明排布结构使永磁材料成本降低了40％。将按照该排布结构制作的高梯度磁分离器用于磁混凝水处理测试，在稳定运行条件下，监测1个月内混凝池内磁粉浓度的变化，发现每处理1m3水当磁粉补充浓度为2g时，混凝池内磁粉浓度可维持不变，说明磁粉的损耗率为2g/m3水。
本实施例表明，采用本发明排布结构，可使磁粉损耗率低至2g/m3水的水平，磁粉具有超高的回收率。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，所述磁分离器包括：若干个永磁主磁极、永磁辅助磁极以及弧形铁板；
若干个所述永磁主磁极安装于所述弧形铁板的外圆周面上；且沿圆周方向均匀排布；
相邻两所述永磁主磁极之间排布一所述永磁辅助磁极，所述永磁主磁极的径向长度大于所述永磁辅助磁极的径向长度；
所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长大于靠近弧形铁板的一侧的弧长，所述永磁辅助磁极径向上两侧的弧长相等；
所述永磁辅助磁极紧贴永磁主磁极左右两侧排布，辅助磁极两端皆短于主磁极，辅助磁极与主磁极接触面一侧的极性与主磁极向外的极性相同。
2.如权利要求1所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：每个所述永磁主磁极包括N极和S极，N极和S极沿所述永磁主磁极径向设置于两端；
相邻的两所述永磁主磁极远离弧形铁板的一端以N极和S极交错排布。
3.如权利要求1所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：所述永磁主磁极紧贴合的设置所述弧形铁板的外圆周面上。
4.如权利要求3所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：每个所述永磁辅助磁极与所述弧形铁板的外圆周面之间成间隙连接；所述间隙的距离为3～5mm。
5.如权利要求4所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧端面与所述永磁辅助磁极远离弧形铁板的一侧的端面的径向差值为2～3mm。
6.如权利要求1所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：所述永磁主磁极远离弧形铁板的一侧的弧长与所述永磁辅助磁极两侧的弧长之比为3:2-4:2。
7.如权利要求1-6任一所述的磁混凝水处理的高梯度磁分离器的磁场排布结构，其特征在于，包括：所述永磁体的材料为钕铁硼稀土。
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