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  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15 000 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。该技术的应用已在油田废水东营胜利油田的一期工程(5 000 t/d)中开始实施,在北京清河污水处理厂,日处理量5 万t 的磁处理工厂已建成并投入使用。
2 磁絮凝作用机理初探
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。
陈文松在他的论文中对磁絮凝的作用机理进行了阐述,他认为,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 °[3],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 磁混凝沉淀技术的工艺流程及工艺参数
2007 年年底,10 000 t/d 的磁混凝沉淀试验装置在北京清河污水处理厂进行了为期2 个月的试验,取得了良好的效果。第2 年,运用该项技术的5 万t/d 的市政污水处理项目在该厂建成并投入运行。笔者将以该工程为例,介绍磁混凝沉淀技术的工艺流程及最佳工艺参数的确定。
4. 1 工艺流程
磁混凝沉淀工艺流程见图2。

污水经格栅初步分离后,进入处理装置的1 级混合池,同时向1 级混合池投加混凝剂PAC,二者充分混合后进入2 级混合池,在此与回收的磁粉和回流污泥混合絮凝,然后进入3 级混合池,与在此加入的助凝剂PAM 进行反应,生成较大的絮体颗粒,最后进入沉淀池快速沉降,出水进入下一道处理工序。
经沉淀池沉淀下来的污泥,部分经污泥回流泵回流到2 级混合池继续参与反应,另一部分则经高剪切机进行污泥剥离,并进入磁鼓进行磁粉回收,回收的磁粉再次进入2 级混合池继续参与反应,剩余污泥则进入后续污泥处理系统。加药间调配好的PAC 和PAM 溶液由加药泵输送至各加药点。PAC 投加到1 级混合池。PAM 投加到3 级混合池。