1 引言
自上世紀六十年代末，在麻省理工學院研究所研制成功第一套高梯度磁分離工藝并開始用于水處理領域。從1999年開始，磁加載強化混凝技術在美國經過長達八年多的實驗性研究、生產性試驗以及工程化，成功的完成了連續三年的生產性試驗運行記錄，獲得多項專利[1]。加載混凝磁分離的技術應用已列入國家科技支撐計劃以及“典型村鎮循環經濟構建技術開發及應用研究”， “加載混凝磁分離國際合作和推廣”在建設部立項以發展中小城鎮市政設施建設。
2 工藝原理
磁分離技術是將物質進行磁場處理的一種技術，該技術的應用已經滲透到各個領域，該技術是利用元素或組分磁敏感性的差異，借助外磁場將物質進行磁場處理，從而達到強化分離過程的一種新興技術。磁分離技術中的磁加載強化混凝技術是利用外加磁加載物的作用增強絮凝以達到高效沉降的目的。其原理是向污水中投加少量混凝劑、磁種等與污染物絮凝結合成一體，然后通過高效沉淀將水中的污染物去除，磁種通過磁鼓分離器回收循環使用。磁加載強化混凝技術的優點是整個工藝的停留時間很短，對SS、TP等在內的污染物處理效果好，出現反溶解過程的機率非常小，另外系統中投加的磁種和絮凝劑對細菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用，因此對細菌、病毒、油、重金屬及磷的去除效果比傳統工藝要好，由于對磷的去除效果奇高，切斷了藻類生長的營養源，對藻類生長的控制效果特佳。
3 磁加載強化混凝技術在污水處理工程中的應用
磁加載強化混凝技術以前在工程實際中應用較少，原因是磁種的回收技術一直沒有很好的解決，而現在這一技術難點成功的被突破，磁種的回收率達到99%以上，并且己于1999-2007年成功的完成了長達多年的驗證性試驗。
從目前國內外研究現狀來看，磁加載強化混凝技術在實際應用上已經有了一些嘗試，但在深度處理中的應用及強化混凝機理等方面仍有待更進一步的研究。
北京某污水處理廠能力提升應急工程日處理能力為50000m3/d，根據其實際現狀，經分析考察后，擬選擇磁加載強化混凝工藝。采用聚合氯化鋁(PAC)作為混凝劑，加藥量為24mg/L,采用聚丙烯酰胺(PAM)作為助凝劑，加藥量為2mg/L。加載混凝磁分離系統對污水中TP、SS、BOD、COD、NH3-N濃度去除情況的24小時實時監測數據如表1所示。
表1 磁分離系統對TP、COD、NH3-N去除數據表
取樣
時間 |
TP(mg/L) |
COD(mg/L) |
NH3-N(mg/L) |
|
進水 |
出水 |
去除率 |
進水 |
出水 |
去除率 |
進水 |
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小時取樣時間為橫坐標，污水中TP、COD、NH3-N進、出水濃度為縱坐標繪圖，如圖3~圖5所示。
從圖3可看出，磁分離系統對TP的去除效果非常好，進水TP日均濃度為 5.66mg/L，出水TP 日均濃度為0.26mg/L，日均去除率95.46%;在進水TP上下波動幅度達2.55 mg/L時，出水TP上下波動幅度卻保持在0.18 mg/L范圍以內，并且全部在0.4mg/L以下，滿足城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)一級A標。
磁分離系統可大幅度去除污水中的COD，進水COD日均濃度為 500.94mg/L，日均出水COD 濃度為91.97mg/L，日均去除率達到81.64%。在進水COD濃度上下波動幅度達415.80mg/L時，出水COD濃度上下波動幅度卻保持在45.7 mg/L范圍以內，并且全天只有三個時間段出水COD略超過100mg/L，其余全部在100mg/L以下，滿足城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)二級標準。
從圖5可看出，磁分離系統對氨氮有一定的去除效果，但是去除率不高，主要是因為磁分離系統對溶解性的污染物去除率較低，進水氨氮日均濃度為40.92mg/L，出水氨氮日均濃度為 35.89mg/L，日均去除率僅為12.29%。
4 結論及建議
通過上述實際工程實時監測數據分析，磁加載強化混凝技術對我國城市污水應急處理工程的TP、COD的去除效果較好，對污水中的氨氮有一定的去除效果，但是去除率不高，在實際工程應用中，為了更好地去除污水中的氨氮，建議可以通過將磁加載強化混凝技術與現有的生物處理技術相結合，利用前段生物處理技術對氨氮的處理，以達到較好的整體處理效果。
[參考文獻]
[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.
