北極星水處理網訊:水是生命之源，它孕育和滋養了地球上的一切生命，並從各個方面為人類社會服務。水資源的短缺和水環境汙染已經嚴重威脅著人類的健康和安全，制約著經濟的進一步發展。水資源保護和水汙染防治已成為人類能否實施可持續發展戰略的關鍵問題，引起全世界的普遍關注，汙水處理技術得到不斷發展。
現代汙水處理技術，按原理可分為物理處理法、化學處理法和生物化學處理法3 大類。物理處理法是利用物理作用分離汙水中呈懸浮固體狀態的汙染物質，方法有篩濾法、沉澱法、上浮法、氣浮法、過濾法和反滲透法等。化學處理法是利用化學反應的作用，分離回收汙水中處於各種形態的汙染物質，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。生物化學處理法是利用微生物的代謝作用，使汙水中呈溶解、膠體狀態的有機汙染物轉化為穩定的無害物質。主要方法可分為2 大類，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，汙水處理的實質是對水中汙染物進行分離和轉化，而轉化的最終產物大多需經分離予以除去，所以，分離是汙水處理過程非常重要的一環，直接影響到處理的效果和成本，顯然，強化分離過程對汙水處理技術水平的提高具有重要意義。藉助外加磁粉加強絮凝效果，提高沉澱效率，無疑是強化分離過程的有效手段。因此，筆者對磁性絮團的形成機理和形成規律進行了初步探討，通過試驗，取得了磁混凝沉澱工藝的最佳參數，從而為磁混凝沉澱技術在水處理中的應用創造了條件。
1磁混凝沉澱技術簡介所謂磁混凝沉澱技術就是在普通的混凝沉澱工藝中同步加入磁粉，使之與汙染物絮凝結合成一體，以加強混凝、絮凝的效果，使生成的絮體密度更大、更結實，從而達到高速沉降的目的。磁粉可以通過磁鼓回收循環使用。
整個工藝的停留時間很短，因此對包括TP 在內的大部分汙染物，出現反溶解過程的機率非常小，另外系統中投加的磁粉和絮凝劑對細菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用，因此對該類汙染物的去除效果比傳統工藝要好。同時由於其高速沉澱的性能，使其與傳統工藝相比，具有速度快、效率高、佔地面積小、投資小等諸多優點。
以前，磁混凝沉澱技術在水處理工程中實際應用極少，原因是磁粉的回收問題一直沒有得到很好地解決。現在這一技術難題已被成功解決，磁粉回收率可達99 %以上，這樣，磁混凝沉澱工藝的技術優勢和經濟優勢就得到了充分體現，在國內外得到了越來越廣泛地應用。目前，美國有15 000 t/d 的市政汙水處理項目採用了磁混凝沉澱技術。我國在城市汙水處理、中水回用、自來水處理、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該技術的中試已經完成，均取得了較好的結果。
2磁絮凝作用機理初探根據混凝機理，加入混凝劑主要是通過改變膠體或懸浮顆粒的表面性質，使膠體或絮團的吸引能大於排斥能而促進凝聚，而加入絮凝劑的作用主要是通過架橋作用使顆粒聚集增大的。
陳文松在他的論文中對磁絮凝的作用機理進行了闡述，他認為，含磁絮團的形成與不含磁絮團的形成過程一樣，都是在混凝劑的作用下完成的。對磁粉的ζ電位的測試結果表明，磁粉表面呈負電性(ζ=-10.5 mV)。由此可以推斷，含磁絮團的形成經歷如下：首先，混凝劑水解產生的正離子由於吸附電中和作用聚集於帶負電荷的膠體顆粒和磁粉顆粒周圍;然後，由於靜電斥力的消失，膠體顆粒與磁粉顆粒之間以及它們自身之間通過範得華引力長大;最後，通過絮凝劑的架橋作用，進一步將凝聚體絮凝成大絮團而沉澱。由此可見，有磁粉參與的磁絮凝反應與沒有磁粉參與的絮凝反應沒有本質區別，磁粉與其他的細微懸浮顆粒一樣，混凝劑的作用機理對它同樣起作用，已有的混凝理論對磁絮凝反應同樣具有指導意義，所有的強化混凝措施都將促進磁絮凝反應的進行。
3磁粉的回收傳統的磁粉回收裝置有格柵型、鼓型、帶型等，最常用的為轉鼓式。它的主要部分由固定的磁系和在磁系外面轉動的非磁性圓筒構成。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 °[3]，圓桶是用來運載黏附在其表面上的磁性物質，其工作原理如圖1 所示。
圖1 轉鼓式磁粉回收裝置工作原理圖
含有磁粉和汙泥的汙水從轉鼓的一端進入分離裝置，固定磁極將磁性顆粒吸出並附著在滾筒表面，隨著滾筒的轉動，被帶至磁系邊緣的低磁區，並從磁性物質出口卸下，非磁性物質則在重力的作用下，沿分離槽流至非磁性物質出口排出，完成磁性物質和非磁性物質的分離過程。
4磁混凝沉澱技術的工藝流程及工藝參數某10 000 t/d 的磁混凝沉澱試驗裝置在汙水處理廠進行了為期2 個月的試驗，取得了良好的效果。第2 年，運用該項技術的5 萬t/d 的市政汙水處理項目在該廠建成並投入運行。筆者將以該工程為例，介紹磁混凝沉澱技術的工藝流程及最佳工藝參數的確定。
4. 1 工藝流程
磁混凝沉澱工藝流程見圖2。
圖2 磁混凝沉澱工藝流程圖
汙水經格柵初步分離後，進入處理裝置的1 級混合池，同時向1 級混合池投加混凝劑PAC，二者充分混合後進入2 級混合池，在此與回收的磁粉和回流汙泥混合絮凝，然後進入3 級混合池，與在此加入的助凝劑PAM 進行反應，生成較大的絮體顆粒，最後進入沉澱池快速沉降，出水進入下一道處理工序。
經沉澱池沉澱下來的汙泥，部分經汙泥回流泵回流到2 級混合池繼續參與反應，另一部分則經高剪切機進行汙泥剝離，並進入磁鼓進行磁粉回收，回收的磁粉再次進入2 級混合池繼續參與反應，剩餘汙泥則進入後續汙泥處理系統。加藥間調配好的PAC 和PAM 溶液由加藥泵輸送至各加藥點。PAC 投加到1 級混合池。PAM 投加到3 級混合池。
4. 2 最佳工藝參數的確定
在汙水處理中，COD、總磷、濁度是幾項最常用的指標，下面我們通過對這幾項指標的測定，分析磁混凝沉澱工藝的最佳運行參數。試驗中，源水為清河汙水處理廠總進水。現將基本工藝條件及參數列於表1。
表1 基本工藝條件及參數
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