磁混凝沉淀技术在污水处理中的应用

来源:用户上传      作者:周曼莉

　　摘要：本文介绍了磁混凝技术的沉淀原理、系统构成以及主要特点，然后对其在污水处理中的应用进行了重点分析，希望对磁混凝技术的应用发展有所帮助。
　　关键词：磁混凝;沉淀;污水处理
　　中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）08-00-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.049
　　Application of magnetic coagulating sedimentation technology in sewage treatment
　　Zhou Manli
　　（Foshan Xintailong Environment Protection Equipment Manufacture Co.，Ltd.，Foshan Guangdong 528300，China）
　　Abstract：This paper introduces the precipitation principle， system composition and main features of magnetic coagulation technology， and then focuses on its application in wastewater treatment， hoping to help the development of magnetic coagulation technology.
　　Key words：Magnetic coagulation;Sedimentation;Sewage treatment
　　1 磁混凝技术原理
　　磁混凝技术就是在普通的混凝沉淀工艺中添加了磁粉，使得混凝剂、污染物和磁粉絮凝结合在一起，形成密度更大的絮体，进而提高混凝沉淀的效果，同时添加的磁粉可回收循环利用。传统的混凝沉淀技术中添加混凝剂后，改变了胶体或者悬浮颗粒的表面性质，使得胶体或絮体的吸引力大于排斥力而发生凝聚，进而发生沉淀的过程。研究表明，磁混凝技术的作用机理含磁絮体的形成与不含磁絮体的形成过程相同，都是在借助混凝剂的作用下完成的。对于添加磁粉的絮凝过程中，磁粉表明镃ζ电位呈负电，混凝剂水产生的正离子在电中和的作用下聚集于带负电的胶体颗粒和磁粉周围;然后静电磁力消失，胶体颗粒和磁粉颗粒在范特华力的作用下发生聚集，再利用絮凝剂的吸附架桥作用进一步的将絮体凝集增大，最后使得污染物与水沉底分离[1]。
　　2 磁混凝沉淀技术的应用
　　水是地球生物的生命之源，而且对人类的发展、进步有着重要的作用，是不可替代的资源。污水处理技术是对水资源有效利用的重要技术手段，而污水处理的实质就是对水中污染物进行分离和转化，因此，分离技术是污水处理过程中的重要技术环节，直接影响污水处理效果。磁混凝沉淀技术作为一种新型的污水分离技术，相对传统沉淀技术具有沉淀速度更快、效率更高，而且对细菌、油类、微小粒子具有良好的沉淀效果，因此，在我国的污水处理行业中得到了更多的应用，在城市污水、中水回用、高磷废水等工业废水中均取得了良好的效果。
　　2.1 城市生活污水
　　生活污水处理中采用的混凝技术主要是先投加混凝剂，之后再投加助凝剂。磁混凝工艺是在常规混凝工艺中投加磁粉来进行污染物的混凝分离。采用磁混凝技术处理城市污水，能够有效的去除有机物、重金属、磷等，而且对降低后续工艺负荷及提高尾水出水水质有着显著的效果。宋立堂[2]利用磁混凝技术处理生活污水厂尾水，其处理效果显著优于常规混凝，其中磁粉最佳投加量500mg/L，PAC最佳投加量为50mg/L，而且出水水质稳定。随着磁混凝技术的不断发展，其在大型的污水厂中也得到了实际应用。北京市清河10000t/d污水处理厂采用磁混凝技术进行了2个月中试试验，取得了良好的效果。随后该技术又应用于5万t/d市政污水处理中。由于有磁性物质参与了混凝反应，在污水处理过程中形成了更为紧密和结实的絮团，而且能够吸附更多的污染物。北京市清河5万t/d污水厂采用磁混凝技术全部设施占地面积为1000m2，如采用常规的混凝沉淀技术，占地面积要远大于1000m2，因此在基建上大大节省了占地面积和投资。也缩短了建设周期，同时，其运行管理简便、启动快捷，值得在水处理行业推广应用。
　　2.2 工业污水
　　我国水资源匮乏，目前水资源短缺和水环境污染已经对居民的生活和经济发展有着重要的影响，是我国实施可持续发展战略的重要影响因素，因此污水处理技术也在不断地发展更新。由于磁混凝技术的独特优越性，在近年来在水处理领域得到了越来越多的重视，也为广泛应用于各类工业污水的处理中，是一种发展前景良好的新型污水处理技术。
　　2.2.1 木材加工行业废水
　　随着我国木材加工业的快速发展，以及国家环保政策的不断完善，木材行业加工产生的废水排放标准逐渐提高，解决污水处理达标问题迫在眉睫。我国的木材加工废水中，产生的污染物种类多，而且COD含量高，但其生化性差，处理难度大。
　　木材加工废水方面有着大量的研究，有研究者采用铁碳微电解结合混凝沉淀法来作为理中纤板加工废水的预处理，进水COD浓度为5200mg/L，色度500倍时，COD和色度的处理效率分别为92%和99%，但是该工艺需要在处理前进行大量的原水稀释。还有采用混凝气浮+接触氧化来处理纤维板废水，COD的处理效率也可以达到99.28%，悬浮物去除率为96.8%，色度去除率为 93.83 %，该工藝中在混凝气浮的前处理工艺中COD、悬浮物和色度的去除率仅为37.79 %、60.5 %和36.33 %。说明混凝工艺对前处理的作用较差，影响整个处理工艺的稳定性。磁混凝技术处理中纤板废水，磁粉的投加不仅能够产生磁凝聚力，而且有助于提高混凝剂的吸附架桥作用，使得在处理工程中产生更大更紧密的絮体。相对常规的混凝工艺，磁混凝技术处理木材加工废水沉淀速度快，处理水质稳定，COD、SS和色度的处理效率能够达到80%、96%和97%，有效的降低了后续污水处理污染负荷，同时也保证了污水处理的稳定性。 　　2.2.2 钢铁行业废水
　　钢铁冶金企业在产品生产过程中需要利用酸洗工艺来对产品进行加工，与此同时各种金属元素会在酸洗工程中以离子的形态进入到酸溶液中，因此产生的废水将会产生大量的重金属。如不对钢铁企业污水进行
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　　有效的处理，不仅会对环境产生重要的影响，而且还会造成大量的金属离子的流失，这些金属离子通过食物链转移到人体当中，会严重的影响身体健康。传统的污水处理工艺处理成本高、效果不稳定，而且固液分离差，不能满足当前的污水排放标准。以某钢铁企业冷轧厂重金属废水为例，常规混凝采用聚合氯化铝，投加浓度为3%，助凝剂为阴性聚丙烯酰胺，投加浓度为1‰。在磁混凝技术中，投加磁粉的密度>5.0mg/L，在污水中形成的絮体密度为3～4mg/L，污水处理能力远大于常规混凝技术。主要是由于磁混凝技术中投加的磁粉粒径小，而且带有负电荷，能够有效的促进絮体的增大，也提高了吸附架桥的影响。因此，该钢铁企业采用了磁混凝工艺来处理废水，HRT为10.5min，占地面积为8.5m2，重金属去除率为99%，在各项数据上均优于传统的混凝技术。但存在的缺点是，在整个处理工艺中增加了投资费用和运行费用。
　　2.2.3 焦化废水
　　焦化废水是难降解废水类型之一，在常规的生化处理后仍然存在一些氰化物、硫化物、硫氰化物、多环芳烃、吡啶、喹啉等难生物降解污染物。GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》对焦化废水中氰化氢、酚类以及多环芳烃等有毒有害物质有着严格的指标。因此，对焦化废水的前段处理有着非常重要的作用。
　　磁混凝技术是在常规的混凝技术基础上结合了磁分离的物理过程，通过在污水中投加磁粉、混凝剂或者磁性混凝剂，使其和污染物发生混凝絮凝作用，形成絮体，在外加磁场的作用下发生沉淀，实现污染物的沉淀分离。近年来随着磁混凝技术的不断成熟，其在焦化废水处理中也取得了一定的成效。有研究者在处理焦化废水过程中，依次添加磁粉、PFS 和 PAM，并且进行快速搅拌，增加了混凝剂于磁粉以及污染物的碰撞次数，更容易形成复合磁絮凝体，该工艺对焦化废水中的COD、氨氮和浊度有着极佳的处理效果。敬双怡等研究发现经过磁化处理后PFS来处理焦化废水，混凝产生的絮体更为紧实，更容易聚集，而且含水率低，出水水质相比单纯投加混凝剂有显著提高，但磁粉投加量较多，回收率低，要在低资金投入下保证良好的出水效果，还需要进一步的研究。
　　3 结语
　　混凝技术是废水处理过程中重要的技术环节。磁混凝沉淀工艺相比传统的混凝沉淀技术具有较好的污染物去除效果和较少的基建投资，而且出水稳定、运行操作简便，在污水处理工艺中得到了更广泛的应用。但其磁粉投加量、磁种回收技术以及混凝剂的分散性等限制了磁混凝技术的发展，因此，在磁混凝这项技术中需要更多的工作来克服缺点、研发新技术和降低成本。
　　参考文献
　　[1]蒋海，安琳，欧芳.磁混凝沉淀技术在城市污水处理中的应用[J].环境保护工程，2012，1（30）：108-113.
　　[2]宋立堂.磁混凝沉淀工藝在污水处理中的应用[J].环境保护工程，2018，4（36）：192-194.
　　收稿日期：2019-03-14
　　作者简介：周曼莉（1984-），女，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环境工程。
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