1 引言
自上世纪六十年代末，在麻省理工学院研究所研制成功第一套高梯度磁分离工艺并开始用于水处理领域。从1999年开始，磁加载强化混凝技术在美国经过长达八年多的实验性研究、生产性试验以及工程化，成功的完成了连续三年的生产性试验运行记录，获得多项专利[1]。加载混凝磁分离的技术应用已列入国家科技支撑计划以及“典型村镇循环经济构建技术开发及应用研究”， “加载混凝磁分离国际合作和推广”在建设部立项以发展中小城镇市政设施建设。
2 工艺原理
磁分离技术是将物质进行磁场处理的一种技术，该技术的应用已经渗透到各个领域，该技术是利用元素或组分磁敏感性的差异，借助外磁场将物质进行磁场处理，从而达到强化分离过程的一种新兴技术。磁分离技术中的磁加载强化混凝技术是利用外加磁加载物的作用增强絮凝以达到高效沉降的目的。其原理是向污水中投加少量混凝剂、磁种等与污染物絮凝结合成一体，然后通过高效沉淀将水中的污染物去除，磁种通过磁鼓分离器回收循环使用。磁加载强化混凝技术的优点是整个工艺的停留时间很短，对SS、TP等在内的污染物处理效果好，出现反溶解过程的机率非常小，另外系统中投加的磁种和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用，因此对细菌、病毒、油、重金属及磷的去除效果比传统工艺要好，由于对磷的去除效果奇高，切断了藻类生长的营养源，对藻类生长的控制效果特佳。
3 磁加载强化混凝技术在污水处理工程中的应用
磁加载强化混凝技术以前在工程实际中应用较少，原因是磁种的回收技术一直没有很好的解决，而现在这一技术难点成功的被突破，磁种的回收率达到99%以上，并且己于1999-2007年成功的完成了长达多年的验证性试验。
从目前国内外研究现状来看，磁加载强化混凝技术在实际应用上已经有了一些尝试，但在深度处理中的应用及强化混凝机理等方面仍有待更进一步的研究。
北京某污水处理厂能力提升应急工程日处理能力为50000m3/d，根据其实际现状，经分析考察后，拟选择磁加载强化混凝工艺。采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂，加药量为24mg/L,采用聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂，加药量为2mg/L。加载混凝磁分离系统对污水中TP、SS、BOD、COD、NH3-N浓度去除情况的24小时实时监测数据如表1所示。
表1 磁分离系统对TP、COD、NH3-N去除数据表
取样
时间 |
TP(mg/L) |
COD(mg/L) |
NH3-N(mg/L) |
|
进水 |
出水 |
去除率 |
进水 |
出水 |
去除率 |
进水 |
出水 |
去除率 |
|
6:00 |
4.29 |
0.19 |
95.57% |
368.40 |
71.60 |
80.56% |
33.34 |
30.85 |
7.47% |
|
8:00 |
4.10 |
0.18 |
95.54% |
373.20 |
69.10 |
81.48% |
33.43 |
31.53 |
5.68% |
|
10:00 |
4.33 |
0.21 |
95.25% |
356.40 |
71.60 |
79.91% |
38.66 |
33.53 |
13.27% |
|
12:00 |
5.44 |
0.29 |
94.74% |
461.60 |
95.36 |
79.34% |
39.98 |
36.02 |
9.90% |
|
14:00 |
6.65 |
0.36 |
94.65% |
546.20 |
97.13 |
82.22% |
45.61 |
42.60 |
6.60% |
|
16:00 |
6.61 |
0.33 |
95.00% |
604.60 |
112.60 |
81.38% |
47.77 |
38.12 |
20.20% |
|
18:00 |
6.27 |
0.29 |
95.39% |
530.40 |
96.03 |
81.89% |
40.87 |
36.75 |
10.08% |
|
20:00 |
5.95 |
0.23 |
96.08% |
772.20 |
90.56 |
88.27% |
40.53 |
35.76 |
11.77% |
|
22:00 |
6.03 |
0.24 |
95.95% |
556.60 |
114.80 |
79.37% |
42.71 |
37.25 |
12.78% |
|
0:00 |
6.08 |
0.24 |
95.98% |
437.30 |
81.88 |
81.28% |
42.83 |
36.86 |
13.94% |
|
2:00 |
6.08 |
0.25 |
95.85% |
479.20 |
99.32 |
79.27% |
41.44 |
35.52 |
14.29% |
|
4:00 |
6.03 |
0.26 |
95.60% |
525.20 |
103.60 |
80.27% |
43.90 |
35.93 |
18.15% |
以一天24小时取样时间为横坐标，污水中TP、COD、NH3-N进、出水浓度为纵坐标绘图，如图3~图5所示。
从图3可看出，磁分离系统对TP的去除效果非常好，进水TP日均浓度为 5.66mg/L，出水TP 日均浓度为0.26mg/L，日均去除率95.46%;在进水TP上下波动幅度达2.55 mg/L时，出水TP上下波动幅度却保持在0.18 mg/L范围以内，并且全部在0.4mg/L以下，满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标。
磁分离系统可大幅度去除污水中的COD，进水COD日均浓度为 500.94mg/L，日均出水COD 浓度为91.97mg/L，日均去除率达到81.64%。在进水COD浓度上下波动幅度达415.80mg/L时，出水COD浓度上下波动幅度却保持在45.7 mg/L范围以内，并且全天只有三个时间段出水COD略超过100mg/L，其余全部在100mg/L以下，满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)二级标准。
从图5可看出，磁分离系统对氨氮有一定的去除效果，但是去除率不高，主要是因为磁分离系统对溶解性的污染物去除率较低，进水氨氮日均浓度为40.92mg/L，出水氨氮日均浓度为 35.89mg/L，日均去除率仅为12.29%。
4 结论及建议
通过上述实际工程实时监测数据分析，磁加载强化混凝技术对我国城市污水应急处理工程的TP、COD的去除效果较好，对污水中的氨氮有一定的去除效果，但是去除率不高，在实际工程应用中，为了更好地去除污水中的氨氮，建议可以通过将磁加载强化混凝技术与现有的生物处理技术相结合，利用前段生物处理技术对氨氮的处理，以达到较好的整体处理效果。
[参考文献]
[1] Chen W，Horan N J. The treatment of a high strength pulp and paper mill effluent for wastewater reuse(Ⅲ). Tertiary treatment options for pulp and paper mill wastewater to achieve effluent recycle[J]. Environmental, Technology,1998，19(2)：22-23.
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文章名称：
磁加载强化混凝技术在污水应急处理工程中的应
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