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什么是磁混凝

来源:环保工程师  
 
什么是磁混凝?
 
所谓磁混凝沉淀技术就是在普通的混凝沉淀工艺中同步加入磁粉,使之与污染物絮凝结合成一体,以加强混凝、絮凝的效果,使生成的絮体密度更大、更结实,从而达到高速沉降的目的。磁粉可以通过磁鼓回收循环使用。
 
整个工艺的停留时间很短,因此对包括TP 在内的大部分污染物,出现反溶解过程的机率非常小,另外系统中投加的磁粉和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用,因此对该类污染物的去除效果比传统工艺要好。同时由于其高速沉淀的性能,使其与传统工艺相比,具有速度快、效率高、占地面积小、投资小等诸多优点。
 
以前,磁混凝沉淀技术在水处理工程中实际应用极少,原因是磁粉的回收问题一直没有得到很好地解决。现在这一技术难题已被成功解决,磁粉回收率可达99%以上,这样,磁混凝沉淀工艺的技术优势和经济优势就得到了充分体现,在国内外得到了越来越广泛地应用。目前,美国有15000 t/d 的市政污水处理项目采用了磁混凝沉淀技术。我国在城市污水处理、中水回用、自来水处理、河道水处理、高磷废水处理、造纸废水处理、油田废水处理等方面对该技术的中试已经完成,均取得了较好的结果。
 
2、磁混凝作用机理
 
根据混凝机理,加入混凝剂主要是通过改变胶体或悬浮颗粒的表面性质,使胶体或絮团的吸引能大于排斥能而促进凝聚,而加入絮凝剂的作用主要是通过架桥作用使颗粒聚集增大的。
 
含磁絮团的形成与不含磁絮团的形成过程一样,都是在混凝剂的作用下完成的。对磁粉的ζ电位的测试结果表明,磁粉表面呈负电性(ζ=-10.5 mV)。由此可以推断,含磁絮团的形成经历如下:首先,混凝剂水解产生的正离子由于吸附电中和作用聚集于带负电荷的胶体颗粒和磁粉颗粒周围;然后,由于静电斥力的消失,胶体颗粒与磁粉颗粒之间以及它们自身之间通过范得华引力长大;最后,通过絮凝剂的架桥作用,进一步将凝聚体絮凝成大絮团而沉淀。由此可见,有磁粉参与的磁絮凝反应与没有磁粉参与的絮凝反应没有本质区别,磁粉与其他的细微悬浮颗粒一样,混凝剂的作用机理对它同样起作用,已有的混凝理论对磁絮凝反应同样具有指导意义,所有的强化混凝措施都将促进磁絮凝反应的进行。
 
3、磁粉的回收
 
传统的磁粉回收装置有格栅型、鼓型、带型等,最常用的为转鼓式。它的主要部分由固定的磁系和在磁系外面转动的非磁性圆筒构成。磁系的磁极极性沿圆周方向交替排列,沿轴向极性单一,磁系包角106~135 °,圆桶是用来运载黏附在其表面上的磁性物质,其工作原理如图1 所示。
 
含有磁粉和污泥的污水从转鼓的一端进入分离装置,固定磁极将磁性颗粒吸出并附着在滚筒表面,随着滚筒的转动,被带至磁系边缘的低磁区,并从磁性物质出口卸下,非磁性物质则在重力的作用下,沿分离槽流至非磁性物质出口排出,完成磁性物质和非磁性物质的分离过程。
 
4、磁混凝技术路线
 
磁混凝水处理技术的两个主要工艺技术路线,即超磁分离技术和磁加载沉淀技术,都具有停留时间短,占地面积小,对悬浮物(SS)、磷、COD具有高效去除的技术特点。
 
一个是超磁分离(稀土磁盘吸附分离、磁微滤磁环分离)技术
 
在来水中加入絮凝剂、助凝剂和磁种,发生磁混凝反应,污水中不带磁性的悬浮物或胶体与磁种裹挟在一起而形成带有磁粉凝结核的微磁絮团。随后流经持续旋转的永磁磁盘,悬浮物被吸附在磁盘上并被隔磁刮条刮下,实现固液分离。清水作为处理出水,可继续进一步处理(如生态处理、消毒等),或排放进入水体。含磁污泥则经过磁粉回收系统循环利用,剩余污泥进入污泥脱水系统进行脱水和外运。该项技术水力停时间仅约3~6分钟。处理速度快,进排泥含水率93%;占地面积小,传统工艺1/6~1/8(500m³/h规模,井下巷道体量40×5×3.5m);运行成本低,运行成本低0.3元/吨(根据不同水质、工艺,有所不同);运行稳定,设备年故障时间低于2小时去除效果好,SS去除率97-99%~COD去除率80-90%~TP去除率85-95%;可实现集装箱式、移动车载式、船载式等,集成化程度高等特点!
 
另一个是磁加载沉淀分离技术
 
即向来水中加入混凝剂和磁种之后,进入沉淀池让悬浮物完成沉淀澄清过程,上清液就是处理后出水,底层是含有磁种的混合污泥,也需要进行磁种回收循环利用,剩余污泥需进一步脱水处理处置。该工艺技术水力停留时间在15-20分钟,比超磁分离的要长,但是运行更稳定,处理出水SS可低至5mg/L以下,具有高效、稳定运行的突出特点。
 
5、磁混凝的应用
 
磁混凝工艺与常规混凝沉淀工艺相比可节省土地面积50%以上,对老水厂改造或新建水厂的空间使用将十分有利。磁混凝工艺对水体中固体颗粒物的去除十分高效,SS去除率可达90%,此外,还可去除约50%的COD,8%-85%的水体有机物。磁混凝工艺对低温低浊和高浊水的处理均十分高效,抗冲击负荷能力强。将磁混凝与UF膜过程相结合,将使水处理工艺流程更为稳定高效,水厂处理单元将更为紧凑。因此磁混凝工艺市场发展前景较好,在水处理行业中具有较好的推广价值,市场容量较大,主要市场在:
 
1) 生活污水处理:一级A提标改造、污泥浓缩池上清液除磷;
 
2) 工业污水处理:高磷、高SS初级处理及生化出水深度处理,矿井水处理;
 
3)黑臭河道:对SS、TP、COD等指标的快速减量;
 
4)景观水治理:对SS、TP、COD等指标的快速减量;
 
5)生活饮用水供水处理:初级处理、污泥浓缩上清液/滤池反洗水回收。


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