磁混凝沉淀技術(shù)如何更加的處理污水?用于污水處理中又有哪些優(yōu)點(diǎn)
　　水是生命之源，它孕育和滋養(yǎng)了地球上的一切生命，并從各個(gè)方面為人類(lèi)社會(huì)服務(wù)。水資源的短缺和水環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康和安全，制約著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。水資源保護(hù)和水污染已成為人類(lèi)能否實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵問(wèn)題，引起全世界的普遍關(guān)注，污水處理技術(shù)得到不斷發(fā)展。
　　按污水來(lái)源分類(lèi)，污水處理一般分為：生產(chǎn)污水處理和生活污水處理。居民生活產(chǎn)生的污水直接排放到河道中，由于常年疏忽管理。河道成為了臟臭水體，居民生活也受到了影響。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及污水等。
　　現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法3大類(lèi)。
　　物理處理法是利用物理作用分離污水中呈懸浮固體狀態(tài)的污染物質(zhì)，方法有篩濾法、沉淀法、上浮法、氣浮法、過(guò)濾法和反滲透法等。
　　化學(xué)處理法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收污水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)，包括懸浮的、溶解的和膠體的。主要方法有中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子交換和電滲析等。

　　生物化學(xué)處理法是利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)。主要方法可分為2大類(lèi)，即利用好氧微生物作用的好氧法和利用厭氧微生物作用的厭氧法。
　　縱觀以上處理方法可見(jiàn)，污水處理的實(shí)質(zhì)是對(duì)水中污染物進(jìn)行分離和轉(zhuǎn)化，而轉(zhuǎn)化的終產(chǎn)物大多需經(jīng)分離予以除去，所以，分離是污水處理過(guò)程非常重要的一環(huán)，直接影響到處理的效果和成本，顯然，強(qiáng)化分離過(guò)程對(duì)污水處理技術(shù)水平的提高具有重要意義。借助外加磁粉加強(qiáng)絮凝效果，提高沉淀效率，無(wú)疑是強(qiáng)化分離過(guò)程的有效手段。因此，筆者對(duì)磁性絮團(tuán)的形成機(jī)理和形成規(guī)律進(jìn)行了初步探討，通過(guò)試驗(yàn)，取得了磁混凝沉淀工藝的佳參數(shù)，從而為磁混凝沉淀技術(shù)在水處理中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
　　污水處理廠：有人調(diào)查100多座大處理廠，存在較多嚴(yán)重的問(wèn)題，如資金不足、成本高、效率低等大問(wèn)題，普遍效率不足70%，低的只有40%。
　　污水處理成本能耗情況：基本都是高能耗、低效率。
　　01磁混凝沉淀技術(shù)介紹
　　所謂磁混凝沉淀技術(shù)就是在普通的混凝沉淀工藝中同步加入磁粉，使之與污染物絮凝結(jié)合成一體，以加強(qiáng)混凝、絮凝的效果，由于磁粉的比重是水的比重的5倍，使結(jié)合磁粉的絮體比重迅速提高，使生成的絮體密度更大、更結(jié)實(shí)，從而達(dá)到高速沉降的目的。
　　含有磁粉的絮體自流進(jìn)入澄清池后，幾分鐘內(nèi)即可完成快速沉降，沉降速度可達(dá)每小時(shí)40米，是傳統(tǒng)混凝沉淀的20倍，其中磁過(guò)程使用的混凝、絮凝、架橋、吸附、捕捉能力進(jìn)一步的得到提升，強(qiáng)化了處理效果，使混凝沉淀工藝完美完成，
　　含磁絮團(tuán)在澄清池中快速完成泥水分離，上清液通過(guò)澄清池的集水系統(tǒng)排放，出水水質(zhì)SS可以達(dá)到5mg/L以下,TP可以達(dá)到0.3mg/L以下,對(duì)污水中的COD、BOD、氨氮、細(xì)菌等也有很好的去除效果，同時(shí)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，在高濃度、高污染情況下，依然可以穩(wěn)定運(yùn)行。
　　處理時(shí)間短，整個(gè)處理過(guò)程可以在10-15分鐘完成，含磁污泥在澄清池底部聚集，經(jīng)過(guò)排泥系統(tǒng)排入磁種回收系統(tǒng)。
　　磁種回收系統(tǒng)由高速剪切機(jī)和磁粉回收機(jī)組成，含磁污泥被高速剪切機(jī)快速粉碎實(shí)現(xiàn)含磁污泥中的磁粉脫離，磁粉回收機(jī)采用稀土永磁高強(qiáng)度磁材，對(duì)磁粉的回收率可達(dá)99%以上，回收的磁粉可以循環(huán)使用，流失的磁粉折合每噸水的費(fèi)用不到兩分錢(qián)，同時(shí)磁粉是穩(wěn)定清潔成分，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，回收磁粉后的污泥進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)壓濾脫水，泥餅可裝車(chē)外運(yùn)。
　　整個(gè)工藝的停留時(shí)間很短，因此對(duì)包括TP在內(nèi)的大部分污染物，出現(xiàn)反溶解過(guò)程的機(jī)率非常小，另外系統(tǒng)中投加的磁粉和絮凝劑對(duì)細(xì)菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用，因此對(duì)該類(lèi)污染物的去除效果比傳統(tǒng)工藝要好。同時(shí)由于其高速沉淀的性能，使其與傳統(tǒng)工藝相比，具有速度快、效率高、占地面積小、投資小等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　磁混凝沉淀技術(shù)在水處理工程中實(shí)際應(yīng)用極少，原因是磁粉的回收問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好地解決?，F(xiàn)在這一技術(shù)難題已被成功解決，磁粉回收率可達(dá)99%以上，這樣，磁混凝沉淀工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)就得到了充分體現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)外得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
　　目前，美國(guó)有15000t/d的市政污水處理項(xiàng)目采用了磁混凝沉淀技術(shù)。我國(guó)在城市污水處理、中水回用、自來(lái)水處理、河道水處理、高磷廢水處理、造紙廢水處理、油田廢水處理等方面對(duì)該技術(shù)的中試已經(jīng)完成，均取得了較好的結(jié)果。
　　該技術(shù)的應(yīng)用已在油田廢水東營(yíng)勝利油田的一期工程（5000t/d）中開(kāi)始實(shí)施，在污水處理廠，日處理量5萬(wàn)t的磁處理工廠已建成并投入使用。
　　磁絮凝作用機(jī)理初探根據(jù)混凝機(jī)理，加入混凝劑主要是通過(guò)改變膠體或懸浮顆粒的表面性質(zhì)，使膠體或絮團(tuán)的吸引能大于排斥能而促進(jìn)凝聚，而加入絮凝劑的作用主要是通過(guò)架橋作用使顆粒聚集增大的。
　　02磁絮凝作用機(jī)理初探
　　根據(jù)混凝機(jī)理，加入混凝劑主要是通過(guò)改變膠體或懸浮顆粒的表面性質(zhì)，使膠體或絮團(tuán)的吸引能大于排斥能而促進(jìn)凝聚，而加入絮凝劑的作用主要是通過(guò)架橋作用使顆粒聚集增大的。
　　含磁絮團(tuán)的形成與不含磁絮團(tuán)的形成過(guò)程一樣，都是在混凝劑的作用下完成的。對(duì)磁粉的ζ電位的測(cè)試結(jié)果表明，磁粉表面呈負(fù)電性（ζ=-10.5mV）。由此可以推斷，含磁絮團(tuán)的形成經(jīng)歷如下：
　　首先，混凝劑水解產(chǎn)生的正離子由于吸附電中和作用聚集于帶負(fù)電荷的膠體顆粒和磁粉顆粒周?chē)?br /> 　　然后，由于靜電斥力的消失，膠體顆粒與磁粉顆粒之間以及它們自身之間通過(guò)范得華引力長(zhǎng)大；
　　后，通過(guò)絮凝劑的架橋作用，進(jìn)一步將凝聚體絮凝成大絮團(tuán)而沉淀。
　　由此可見(jiàn)，有磁粉參與的磁絮凝反應(yīng)與沒(méi)有磁粉參與的絮凝反應(yīng)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，磁粉與其他的細(xì)微懸浮顆粒一樣，混凝劑的作用機(jī)理對(duì)它同樣起作用，已有的混凝理論對(duì)磁絮凝反應(yīng)同樣具有指導(dǎo)意義，所有的強(qiáng)化混凝措施都將促進(jìn)磁絮凝反應(yīng)的進(jìn)行。
　　磁粉的回收
　　傳統(tǒng)的磁粉回收裝置有格柵型、鼓型、帶型等，常用的為轉(zhuǎn)鼓式。它的主要部分由固定的磁系和在磁系外面轉(zhuǎn)動(dòng)的非磁性圓筒構(gòu)成。磁系的磁極極性沿圓周方向交替排列，沿軸向極性單一，磁系包角106～135°，圓桶是用來(lái)運(yùn)載黏附在其表面上的磁性物質(zhì)，其工作原理如圖1所示。
　　圖1轉(zhuǎn)鼓式磁粉回收裝置工作原理圖
　　含有磁粉和污泥的污水從轉(zhuǎn)鼓的一端進(jìn)入分離裝置，固定磁極將磁性顆粒吸出并附著在滾筒表面，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，被帶至磁系邊緣的低磁區(qū)，并從磁性物質(zhì)出口卸下，非磁性物質(zhì)則在重力的作用下，沿分離槽流至非磁性物質(zhì)出口排出，完成磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)的分離過(guò)程。
　　03磁混凝沉淀技術(shù)的工藝流程及工藝參數(shù)
　　2007年年底，10000t/d的磁混凝沉淀試驗(yàn)裝置在污水處理廠進(jìn)行了為期2個(gè)月的試驗(yàn)，取得了良好的效果。第2年，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)的5萬(wàn)t/d的市政污水處理項(xiàng)目在該廠建成并投入運(yùn)行。小編將以該工程為例，介紹磁混凝沉淀技術(shù)的工藝流程及佳工藝參數(shù)的確定。
　　3.1工藝流程
　　磁混凝沉淀工藝流程見(jiàn)圖2。
　　圖2磁混凝沉淀工藝流程圖
　　污水經(jīng)格柵初步分離后，進(jìn)入處理裝置的1級(jí)混合池，同時(shí)向1級(jí)混合池投加混凝劑PAC，二者充分混合后進(jìn)入2級(jí)混合池，在此與回收的磁粉和回流污泥混合絮凝，然后進(jìn)入3級(jí)混合池，與在此加入的助凝劑PAM進(jìn)行反應(yīng)，生成較大的絮體顆粒，后進(jìn)入沉淀池快速沉降，出水進(jìn)入下一道處理工序。
　　經(jīng)沉淀池沉淀下來(lái)的污泥，部分經(jīng)污泥回流泵回流到2級(jí)混合池繼續(xù)參與反應(yīng)，另一部分則經(jīng)高剪切機(jī)進(jìn)行污泥剝離，并進(jìn)入磁鼓進(jìn)行磁粉回收，回收的磁粉再次進(jìn)入2級(jí)混合池繼續(xù)參與反應(yīng)，剩余污泥則進(jìn)入后續(xù)污泥處理系統(tǒng)。加藥間調(diào)配好的PAC和PAM溶液由加藥泵輸送至各加藥點(diǎn)。PAC投加到1級(jí)混合池。PAM投加到3級(jí)混合池。
　　3.2佳工藝參數(shù)的確定
　　在污水處理中，COD、總磷、濁度是幾項(xiàng)常用的指標(biāo)，下面我們通過(guò)對(duì)這幾項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，分析磁混凝沉淀工藝的佳運(yùn)行參數(shù)。試驗(yàn)中，源水為清河污水處理廠總進(jìn)水。現(xiàn)將基本工藝條件及參數(shù)列于表1。
　　表1基本工藝條件及參數(shù)
　　3.2.1加料順序?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行的影響
　　保持其他工況不變分別試驗(yàn)以下3種加料順序?qū)Υ判跄磻?yīng)的影響。
　?、傧燃覲AC，再加入磁粉，然后加PAM；
　?、谕瑫r(shí)加入磁粉和PAC，然后加PAM；
　　③先加PAC，再加PAM，后加磁粉。
　　其中每種物料的投加間隔時(shí)間為2min。針對(duì)以上3種加料順序分別測(cè)試上清液的濁度，結(jié)果列于表2。
　　表2上清液測(cè)試結(jié)果
　　從以上數(shù)據(jù)中可以看出，前兩種加料順序的效果基本相同，第3種顯然不可取。究其原因，應(yīng)該是磁粉加入太晚，趕不上參加混凝反應(yīng)，未能形成磁性絮團(tuán)。
　　3.2.2攪拌條件對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響
　　保持其他參數(shù)不變，分別調(diào)節(jié)3個(gè)混合池中攪拌機(jī)的運(yùn)行頻率，記錄下各種組合下葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)和相應(yīng)的污水水質(zhì)指標(biāo)，得出如下結(jié)論：
　　在1級(jí)混合池和2級(jí)混合池需要快速攪拌，以增加混凝劑、磁粉與污物的碰撞機(jī)會(huì)，但是，攪拌速度并非越快越好，當(dāng)攪拌速度達(dá)到500r/min時(shí)，與250r/min的效果相差不大，因此，在1級(jí)和2級(jí)混合池宜采用250 r/min的攪拌速度。在3級(jí)混合池，宜采用較慢的攪拌速度，以免將生成的礬花打碎。
　　該工藝條件下推薦80r/min的攪拌速度。
　　3.2.3混凝劑投加量對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響
　　保持其他參數(shù)不變，將PAM投加質(zhì)量濃度恒定，調(diào)節(jié)PAC的投加量（以Al2O3計(jì)），分別測(cè)試各種加藥量下的COD、總磷及濁度指標(biāo)，并計(jì)算出各項(xiàng)污染物的去除率，將試驗(yàn)結(jié)果繪于圖3中。
　　從圖3中可以看出，系統(tǒng)對(duì)COD的去除率保持在75%以上，當(dāng)加藥量在25～30mg/L之間時(shí)，COD的去除率在85%左右，隨著PAC投加質(zhì)量濃度的提高，COD去除率沒(méi)有明顯提高。
　　圖3 COD、總磷及濁度去除率隨PAC投加量的變化曲線
　　當(dāng)PAC投加量在30mg/L以?xún)?nèi)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)總磷的去除率隨著投加量的增加有顯著提高，去除率可以達(dá)到97%，當(dāng)投藥量超過(guò)30mg/L后，總磷去除率仍可隨加藥量的增加而提高，但趨勢(shì)放緩，維持在98%～99%之間，高達(dá)99.3%。
　　系統(tǒng)對(duì)濁度的去除率基本都可以維持在95%以上，當(dāng)投藥量在25mg/L以?xún)?nèi)時(shí)，隨著投藥量的增加，濁度的去除率有明顯提高，可以達(dá)到99%，當(dāng)投藥量繼續(xù)增大，濁度去除率提高不明顯。
　　綜上，在PAM投加質(zhì)量濃度恒定的條件下，當(dāng)PAC的投加質(zhì)量濃度（以Al2O3計(jì)）在25～30mg/L之間時(shí)，各項(xiàng)污染物指標(biāo)都有較好的降低，隨著PAC投加質(zhì)量濃度的繼續(xù)增大，各項(xiàng)污染物去除率均沒(méi)有明顯提高，因此，佳的PAC投加質(zhì)量濃度為25～30mg/L，此時(shí)，COD、總磷、濁度的去除率分別為85%、97%、99%左右。
　　總結(jié)
　　通過(guò)以上分析可以知道，磁混凝沉淀技術(shù)用于市政污水處理是非常有效和經(jīng)濟(jì)的。從污染物的去除效果上來(lái)講，因?yàn)橛写判晕镔|(zhì)參與混凝反應(yīng)，形成的絮團(tuán)更緊密、結(jié)實(shí)，且能吸附更多的污染物，因此，它比普通混凝沉淀工藝具有更好的污染物去除效果，尤其是對(duì)水中的油脂類(lèi)污染物、總磷等的去除更是有著讓人滿(mǎn)意的效果。
　　由于有磁粉參與的混凝反應(yīng)生成的絮團(tuán)比普通混凝反應(yīng)生成的絮團(tuán)在密度上要大很多，所以其沉降速度要快很多，這樣，就可以大大縮短沉降時(shí)間，使池容大大減小，以清河污水處理廠磁處理設(shè)備為例，5萬(wàn)t/d的處理量，全部設(shè)施占地只有1000㎡左右。我們知道，同樣的處理能力，如果采用普通混凝沉淀工藝，光沉淀池占地就需2000㎡以上，因此，采用磁混凝沉淀工藝可以大大節(jié)省占地面積，減少基建投資。
　　由于其較小的池容，因此可以采用鋼結(jié)構(gòu)或其他材料作為設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)，可以采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝的方式，可大大加快施工進(jìn)度。以清河污水處理廠磁處理設(shè)備為例，5萬(wàn)t/d的處理設(shè)備從開(kāi)始定貨到安裝、調(diào)試到投入運(yùn)行共歷時(shí)5個(gè)多月，如果采用普通工藝是不可能做到的。
　　磁混凝沉淀技術(shù)用于污水處理有哪些優(yōu)點(diǎn)
　　磁混凝沉淀技術(shù)，在工藝跟技術(shù)上有著很大的優(yōu)勢(shì)，磁粉回收率高達(dá)99%，污泥中的磁粉充分回收，二次利用。不會(huì)造成二次污染，系統(tǒng)全程使用自流方式，耗能小。機(jī)器使用時(shí)間久，一般可使用15-20年。
　　在城市污水修復(fù)上，占有巨大的優(yōu)勢(shì)，處理時(shí)間短，占地小，能耗低。污水處理的不二選擇。
　　磁混凝凈水系統(tǒng)的另一大優(yōu)點(diǎn)就是省錢(qián)，從機(jī)器所用的磁粉到電力都比傳統(tǒng)工藝更加節(jié)省，磁粉回收率高達(dá)99%，而且因?yàn)橄到y(tǒng)自身的流程大部分為自流，電力減少。真正的是省時(shí)、省藥、效率高。
　　主要技術(shù)指標(biāo)
　　1、捕捉微粒的粒徑小達(dá)到2μm；
　　2、進(jìn)口水質(zhì)SS：300～400mg/l的情況下，出口水質(zhì)SS≤10mg/l。
　　3、進(jìn)口TP2～4mg/l的情況下，出水TP小于0.05～0.5mg/l。
　　4、進(jìn)口水質(zhì)油≤50mg/l的情況下，出口油≤5mg/l。
　　5、COD的去除率>50%。

　　綜上，磁混凝沉淀技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比，具有較好的污染物去除效果，較小的建設(shè)投入和較快的建設(shè)周期，同時(shí)，其運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、啟動(dòng)快捷，值得在水處理行業(yè)推廣應(yīng)用。

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