絮凝，一種普遍應(yīng)用的簡(jiǎn)單而有效的水處理技術(shù)。基本過(guò)程是通過(guò)攪拌將絮凝劑分散到廢水中，使其中細(xì)小的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)失穩(wěn)，聚集或凝聚在一起形成絮體，同時(shí)吸附有機(jī)物到絮體上，在沉淀固液分離過(guò)程中去除污染物。
但是傳統(tǒng)絮凝依靠重力作用自然沉降，分離時(shí)間長(zhǎng)，工程應(yīng)用中水力停留時(shí)間也較長(zhǎng)，水流紊動(dòng)還會(huì)影響處理效果，很煩！
在這種情況下，磁絮凝與磁分離技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它結(jié)合了傳統(tǒng)絮凝的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)在絮凝工藝中加入磁性物質(zhì)，形成具有磁性的高密度絮體，依靠重力沉降或外加磁場(chǎng)作用從水中快速分離，大大縮短了處理周期。
作為已經(jīng)被證明了是一種有效的高新水處理技術(shù)之一，磁絮凝與磁分離技術(shù)對(duì)重金屬?gòu)U水、煤化工廢水、礦井水、含油廢水、生活污水、除藻等都具有明顯的絮凝效果。
磁絮凝工藝原理
根據(jù)小編搜集的資料來(lái)看，磁絮凝沉淀的核心有3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
反應(yīng)池投加PAC、PAM的同時(shí)投加高比重的磁粉；
沉淀部分可采用豎流沉淀池與高密度沉淀池相結(jié)合的形式：池型為豎流沉淀池，池內(nèi)設(shè)置協(xié)管沉淀區(qū)、污泥回流等。
高效的磁粉回收系統(tǒng)是磁絮凝沉淀系統(tǒng)運(yùn)行的保證。
磁絮凝與磁分離工藝是在傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝的基礎(chǔ)上，增加了磁粉加載反應(yīng)池、高剪切器以及磁分離器等設(shè)備。
采用該工藝處理污廢水時(shí)，根據(jù)其廢水的水質(zhì)特性，調(diào)整pH后加入適量絮凝劑進(jìn)行充分的混合反應(yīng)，再加入載體磁粉強(qiáng)化絮凝反應(yīng)。由于加載的磁粉相對(duì)密度為5.2，有效增加了絮體的總體密度，加快了絮體沉降速度，提高了澄清池表面負(fù)荷，減小用地面積。
高速沉降的絮體和磁粉形成污泥經(jīng)由磁分離系統(tǒng)將磁粉回收，進(jìn)行循環(huán)使用。澄清池底部污泥由于受加載磁粉重力影響，得到了有效濃縮，污泥濃度可達(dá)1％。且其穩(wěn)定性極高，不受水流影響，故不會(huì)導(dǎo)致污泥上漂溢流出澄清池進(jìn)而影響出水水質(zhì)。
無(wú)論是傳統(tǒng)絮凝或磁絮凝工藝，適當(dāng)?shù)募铀幜?，適度的攪拌混合，以及合理的水力停留時(shí)間都是保證出水達(dá)標(biāo)的基本要求。磁絮凝工藝除了提高沉降速度，提供優(yōu)質(zhì)出水，減少占地面積外，最重要的一點(diǎn)是，它可優(yōu)化并降低原用藥量達(dá)50％。且在適當(dāng)加藥去除懸浮物的同時(shí)，對(duì)于總磷的去除更是優(yōu)越。
例如，美國(guó)麻省Concord市污水處理廠自2007年采用磁絮凝與磁分離工藝作為深度處理系統(tǒng)，出水穩(wěn)定達(dá)到SS＜5mg／L，總磷＜0.2mg／L，且磁粉回收率高達(dá)99.5％。
磁絮凝工藝特點(diǎn)
絮凝效率高
在磁絮凝過(guò)程中，加入磁粉，可以增加體系中的懸浮物數(shù)量，提高懸浮物碰撞的幾率，同時(shí)由于磁粉自身的磁吸引力和較大的比表面積，使得懸浮物有效碰撞的幾率增加，并強(qiáng)化對(duì)污染物的吸附，其彼此之間相互吸引結(jié)合，并在絮凝劑的吸附架橋作用下，生成以磁粉為核心的磁性絮體，絮體結(jié)構(gòu)明顯改善，強(qiáng)化絮凝處理效果，改善出水的水質(zhì)。
例如，聚合鈦鹽絮凝劑能夠強(qiáng)化污泥的脫水性能，而加入Fe2O3納米粒子可以進(jìn)一步加強(qiáng)污泥團(tuán)聚、增強(qiáng)絮體強(qiáng)度、改善脫水性能，降低污泥的可壓縮性。
沉降速度快
磁粉的自身密度較大，因此，磁性絮體的密度也會(huì)比普通絮體的密度大，大大縮短了重力沉降的時(shí)間。也可以沿著重力方向施加磁場(chǎng)，進(jìn)一步加快沉降，實(shí)現(xiàn)快速?gòu)氐椎墓桃悍蛛x，減少處理時(shí)間。
例如，使用四氧化三鐵/陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（Fe3O4/CPAM）富集微藻，與CPAM相比，投加量低且效果更優(yōu)，磁絮凝絮體在外加磁場(chǎng)的作用下60s內(nèi)快速沉降，而使用CPAM形成的絮體卻需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能沉降。
處理費(fèi)用相對(duì)較低
磁絮凝體結(jié)合緊密，擠壓絮體間的自由水分，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)作用污泥壓縮更密實(shí)，污泥產(chǎn)生量和含水量大大降低，可以減少后續(xù)污泥處理費(fèi)用。
磁絮體通過(guò)再生處理，可以回收再利用磁粉，以降低處理成本。由于磁絮凝技術(shù)效率高，水力停留時(shí)間短，所需構(gòu)筑物占地面積小，節(jié)約基建投資。
磁絮凝工藝影響因素
絮凝體投加量
在磁絮凝過(guò)程中，加入的磁性絮凝物質(zhì)與懸浮物結(jié)合形成磁性絮體，經(jīng)過(guò)固液分離去除污染物，絮凝劑投加量對(duì)絮凝效果具有很大的影響。
在一定投加量范圍內(nèi)，隨著投加量的增加磁絮凝效果提升，投加過(guò)多時(shí)會(huì)引起體系的再穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致絮凝效果變差，因此，絮凝劑存在一個(gè)最佳投加量。
磁粉投加量
在磁種、絮凝劑復(fù)配磁絮凝過(guò)程中，隨著磁粉投加量的增加，水體中懸浮顆粒物濃度也會(huì)升高，懸浮物之間碰撞頻率提升，容易形成以磁粉為核心的初始磁性礬花，進(jìn)而通過(guò)磁粒子間的磁性凝聚力、磁粒子微弱磁場(chǎng)對(duì)電荷懸浮物的吸引力以及絮凝劑的吸附架橋網(wǎng)捕作用，進(jìn)一步聚集形成緊密結(jié)實(shí)且相對(duì)密度較大的復(fù)合磁絮體，實(shí)現(xiàn)快速沉降固液分離。
同時(shí)磁粉對(duì)水體中的無(wú)機(jī)離子、有機(jī)物有較好的吸附性能，強(qiáng)化水體中污染物的去除。但是過(guò)多的磁粉不能有效地與懸浮物結(jié)合，反而使水體中的濁度增大，影響絮凝劑對(duì)污染物的吸附，同時(shí)產(chǎn)生的過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)也會(huì)影響絮體的穩(wěn)定性，導(dǎo)致處理效率降低。
磁場(chǎng)強(qiáng)度
在磁絮凝過(guò)程中，無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，磁性絮體依靠自身的重力沉降，細(xì)小的絮體難以沉降，去除效果有待進(jìn)一步提高。
在外加磁場(chǎng)作用下，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，磁性絮體受到的磁力增大，不僅粗大的磁性絮體被快速去除，同時(shí)一些細(xì)小的磁性絮體也被拉向底部，絮凝效果提高。
但是磁場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定程度之后，繼續(xù)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)絮凝效果影響已不再明顯，因此，需要從實(shí)際操作、經(jīng)濟(jì)成本等角度綜合考慮磁場(chǎng)強(qiáng)度。
pH
在混凝過(guò)程中體系的pH非常關(guān)鍵，會(huì)影響絮凝劑在水中的水解過(guò)程和水解聚合產(chǎn)物形態(tài)。
例如鋁鹽絮凝劑的最優(yōu)pH范圍是5.5~7.7，鐵鹽絮凝劑的最優(yōu)pH范圍是4.5~7.7，同時(shí)pH也會(huì)影響到體系中懸浮物的表面電荷（Zeta電位），進(jìn)而對(duì)絮凝效果產(chǎn)生影響。
此外，在磁絮凝過(guò)程中，pH還會(huì)對(duì)所加入磁性絮凝材料的表面電荷產(chǎn)生影響。使用Fe3O4/CPAM富集微藻，磁性絮凝劑在pH<7時(shí)顯正電荷，pH>7時(shí)顯負(fù)電荷，在酸性和堿性條件下電中和、網(wǎng)捕、架橋發(fā)揮不同的作用，處理效果表現(xiàn)出明顯的pH相關(guān)性。
攪拌條件
在磁絮凝過(guò)程中，為了使磁粉、絮凝劑在水中均勻分散，促進(jìn)絮凝體的形成，必須充分?jǐn)嚢琛?/span>
但是隨著絮凝體粒徑的增大，原有絮凝體在剪切力作用下會(huì)發(fā)生破碎，顆粒在剪切場(chǎng)中的碰撞效率隨之減低，因此，攪拌速度和攪拌時(shí)間對(duì)磁絮凝效果有一定的影響。
攪拌速度低或攪拌時(shí)間不足，磁粉、絮凝劑、懸浮物混合不均勻，相互碰撞幾率減少，絮凝效果不佳。但是攪拌速度過(guò)大或者攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，磁性絮凝體被破壞再次分散到體系中，導(dǎo)致磁絮凝效率降低。
投加順序
使用單獨(dú)的磁性材料、復(fù)合磁性絮凝劑和改性磁性絮凝劑可一步投加處理廢水，但是磁種與絮凝劑復(fù)配處理廢水需要分步加入，投加順序會(huì)對(duì)磁絮凝的效果產(chǎn)生影響。
先投加磁種后投加絮凝劑的效果更好，這主要是因?yàn)橄燃尤氪欧N可以有效增大懸浮物碰撞的幾率，并形成以磁種為核心的復(fù)合磁性絮體，后加入的絮凝劑能夠圍繞在磁性絮體的周?chē)?，使其更緊密結(jié)合在一起。
而先加入絮凝劑，絮凝劑已經(jīng)與懸浮物結(jié)合，后加入磁種錯(cuò)過(guò)了絮體形成的時(shí)機(jī)，只能依附在絮體的表面，很難成為絮體的磁核，反而分散在水體系中，增加了懸浮顆粒的數(shù)量，導(dǎo)致絮凝效果不佳。
磁絮凝技術(shù)應(yīng)用案例
市政污水
市政污水的處理多以生化系統(tǒng)為主，物化系統(tǒng)一般只作為深度處理或者一級(jí)強(qiáng)化處理。針對(duì)不同地區(qū)污水處理廠的進(jìn)水和二沉池出水，進(jìn)行磁絮凝和磁分離測(cè)試，結(jié)果表明SS的去除效果很好。
含磷廢水
采用生化處理很難實(shí)現(xiàn)除磷的技術(shù)突破，而物化處理在磷的去除方面有著很好的優(yōu)勢(shì)，但其絮體一般較為松散，沉降性差，工程占地面積大，且出水效果也較不穩(wěn)定。
磁絮凝技術(shù)一方面通過(guò)pH的調(diào)節(jié)以及精準(zhǔn)的加藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)總磷的去除，另一方面利用污泥回流進(jìn)一步加強(qiáng)反應(yīng)達(dá)到去除總磷的效果。此外，磁粉的特殊作用在一定程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)總磷的去除效果。
重金屬?gòu)U水
重金屬行業(yè)產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境的污染極為嚴(yán)重，是工業(yè)廢水處理的一大難點(diǎn)。其中，重金屬?gòu)U水中銅離子的去除一般多采用傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝，但其用藥量較大，絮凝沉降效果較差。
通過(guò)對(duì)含銅廢水的磁絮凝與磁分離技術(shù)的處理測(cè)試，證明了其處理的可行性與優(yōu)越性。對(duì)于低濃度的含銅廢水，直接采用磁絮凝與磁分離技術(shù)，出水Cu2＋可達(dá)到0.4mg／L的排放標(biāo)準(zhǔn)；高濃度的含銅廢水，經(jīng)過(guò)二級(jí)除銅處理也可達(dá)到同樣優(yōu)良的出水效果。
磁絮凝技術(shù)應(yīng)用前景
?。?）磁絮凝與磁分離技術(shù)不僅已應(yīng)用于處理市政污水、含磷廢水、采油廢水、紙漿廢水，而且在處理化工廢水、機(jī)械加工廢水、自來(lái)水和景觀水等方面也有良好效果。
?。?）磁絮凝與磁分離工藝技術(shù)可用于高濃度污染物的去除，用藥量低、集成度高，便于自動(dòng)化操作和管理。此外，它也適用于現(xiàn)有污水處理廠的升級(jí)改造、污泥脫水上清液處理及消化污泥的除磷，在不需擴(kuò)建，甚至大規(guī)模改造的情形下，在原有混凝沉淀工藝構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上，可將原有出水量提高5～10倍，甚至更高。
?。?）由于磁絮凝技術(shù)加載磁粉，對(duì)于設(shè)備材質(zhì)選用的要求更為嚴(yán)格，以避免機(jī)具不必要的磨損或損害。另外，磁粉的質(zhì)量要求和供貨也是必須審慎考慮的因素。因此，如何減少前期投資，確定藥劑的質(zhì)與量和加載磁粉的合適配比，維持設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性是該工藝技術(shù)目前所面臨的主要問(wèn)題。
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