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                什么是磁混凝

                來源:環保工程師  
                 
                什么是磁混凝?
                 
                所謂磁混凝沉淀技術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 在內的大部分污染物,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,因此對該類污染物的去除效果比傳統工藝要好。同時由于其高速沉淀的性能,使其與傳統工藝相比,具有速度快、效率高、占地面積小、投資小等諸多優點。
                 
                以前,磁混凝沉淀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,磁混凝沉淀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15000 t/d 的市政污水處理項目采用了磁混凝沉淀技術。我國在城市污水處理、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、磁混凝作用機理
                 
                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于排斥能而促進凝聚,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。
                 
                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于吸附電中和作用聚集于帶負電荷的膠體顆粒和磁粉顆粒周圍;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范得華引力長大;最后,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淀。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 °,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。
                 
                含有磁粉和污泥的污水從轉鼓的一端進入分離裝置,固定磁極將磁性顆粒吸出并附著在滾筒表面,隨著滾筒的轉動,被帶至磁系邊緣的低磁區,并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、磁混凝技術路線
                 
                磁混凝水處理技術的兩個主要工藝技術路線,即超磁分離技術和磁加載沉淀技術,都具有停留時間短,占地面積小,對懸浮物(SS)、磷、COD具有高效去除的技術特點。
                 
                一個是超磁分離(稀土磁盤吸附分離、磁微濾磁環分離)技術
                 
                在來水中加入絮凝劑、助凝劑和磁種,發生磁混凝反應,污水中不帶磁性的懸浮物或膠體與磁種裹挾在一起而形成帶有磁粉凝結核的微磁絮團。隨后流經持續旋轉的永磁磁盤,懸浮物被吸附在磁盤上并被隔磁刮條刮下,實現固液分離。清水作為處理出水,可繼續進一步處理(如生態處理、消毒等),或排放進入水體。含磁污泥則經過磁粉回收系統循環利用,剩余污泥進入污泥脫水系統進行脫水和外運。該項技術水力停時間僅約3~6分鐘。處理速度快,進排泥含水率93%;占地面積小,傳統工藝1/6~1/8(500m³/h規模,井下巷道體量40×5×3.5m);運行成本低,運行成本低0.3元/噸(根據不同水質、工藝,有所不同);運行穩定,設備年故障時間低于2小時去除效果好,SS去除率97-99%~COD去除率80-90%~TP去除率85-95%;可實現集裝箱式、移動車載式、船載式等,集成化程度高等特點!
                 
                另一個是磁加載沉淀分離技術
                 
                即向來水中加入混凝劑和磁種之后,進入沉淀池讓懸浮物完成沉淀澄清過程,上清液就是處理后出水,底層是含有磁種的混合污泥,也需要進行磁種回收循環利用,剩余污泥需進一步脫水處理處置。該工藝技術水力停留時間在15-20分鐘,比超磁分離的要長,但是運行更穩定,處理出水SS可低至5mg/L以下,具有高效、穩定運行的突出特點。
                 
                5、磁混凝的應用
                 
                磁混凝工藝與常規混凝沉淀工藝相比可節省土地面積50%以上,對老水廠改造或新建水廠的空間使用將十分有利。磁混凝工藝對水體中固體顆粒物的去除十分高效,SS去除率可達90%,此外,還可去除約50%的COD,8%-85%的水體有機物。磁混凝工藝對低溫低濁和高濁水的處理均十分高效,抗沖擊負荷能力強。將磁混凝與UF膜過程相結合,將使水處理工藝流程更為穩定高效,水廠處理單元將更為緊湊。因此磁混凝工藝市場發展前景較好,在水處理行業中具有較好的推廣價值,市場容量較大,主要市場在:
                 
                1) 生活污水處理:一級A提標改造、污泥濃縮池上清液除磷;
                 
                2) 工業污水處理:高磷、高SS初級處理及生化出水深度處理,礦井水處理;
                 
                3)黑臭河道:對SS、TP、COD等指標的快速減量;
                 
                4)景觀水治理:對SS、TP、COD等指標的快速減量;
                 
                5)生活飲用水供水處理:初級處理、污泥濃縮上清液/濾池反洗水回收。


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