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磁分离技术在废水处理中的应用及发展前景

发表时间: 2019-01-11 16:16:10

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摘 要:近年来,利用磁场强化降解废水中的污染物(尤其是高浓度和低浓度的污染物)已成为一项新型的水处理技术。磁技术可以单独使用也可以与其他水处理技术联合使用,其在处理过程中具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点,是一项极具发展前景的技术。本文对近几年国内外该方向的研究成果进行了系统阐述 ,并对今后磁技术在水处理中的应用进行了展望。

         磁分离技术在废水处理中的应用及发展前景

         作者: 康学飞 王超

    一、引言 

  近几年磁分离法已成为一门新兴的水处理技术。磁分离利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离,对于水中非磁性或弱磁性的颗粒,利用磁性接种技术可使它们具有磁性。借助外力磁场的作用,将废水中有磁性的悬浮固体分离出来,从而达到净化水的目的。磁力分离法具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点,不但成功应用于高炉煤气洗涤水、炼钢烟尘净化废水,轧钢废水和烧结废水的净化,而且在其它工业废水、城市污水的净化方面也很有发展前途。 

  二、应用方向 

  利用磁性分离来处理废水,是一种较新的水处理技术,目前可在以下三个方向加以运用。 

  1.增加沉淀的效率 

  在沉淀中,污水含有许多的悬浮固体物质,大的悬浮固体物质在初级沉淀池中受重力作用,容易沉淀下来,小的悬浮固体物质不易沉淀,有的甚至带有电荷更不易于沉淀。如果将污水通过强力磁场,磁场的使得带电荷的微粒等电位被破坏,从而使微小的悬浮微粒的静电斥力减小而凝聚在一起,形成较大的颗粒。 

  2.磁性过滤 

  经过磁化处理的污水,无法在初级沉淀池中沉淀微粒(SS以及水中的胶质),因为已经磁化处理,其电磁偶极性增加,如果将其通过磁性分离器,依靠磁过滤、感应磁吸附、静电吸附去除。 

  3.增加生物处理效率 

  废水经过磁化,可以大幅度增加溶解氧以及提高生物的活性,增加MLSS以及减少污泥量等。 

  三、磁技术在废水处理中的研究与应用 

  1.餐饮废水 

  采用磁粉搅拌混合的磁分离工艺流程处理餐厅厨房含油废水,除污效果显著、稳定,成本低,明显优于二级隔油池或其他处理方法,且有较好的COD去除能力,该技术有良好的实用性。采用由PFS、PAM磁粉复合而成的磁絮凝剂处理高浓度餐饮废水。在COD为4300~5000mg/L的餐饮废水中,PFS、PAM复合磁絮凝剂的性能明显高于PFS 、PAM 复合絮凝剂。磁絮凝不但能提高絮凝效果,缩短絮凝与沉降时间,而且能使絮体(污泥)体积减少约1/2。 

  2.含Ni2+电镀废水 

  采用磁种凝聚磁分离技术处理Ni2+ 电镀废水,废水中Ni2+的去除率达到99%以上,同时Ni2+可以回收,磁种经酸浸泡后还可以循环再用。与其他方法相比,具有处理时间短、处理量大、占地面积小的优点[4]。采用趋磁性细菌―磁场技术处理含Ni2+废水,试验表明:在pH值为5.0、室温、微生物量为80g/L时趋磁性细菌吸附Ni2+的效果最佳。分离器中的金属丝框和磁场方向垂直放置要比平行放置的分离效果好,磁感应强度为100T时吸附率最高。 

  3.印染废水 

  刘建荣等在处理人工模拟印染废水试验中,在反应器中投加磁粉形成稳定磁场,同时向厌氧流化床中加入高效脱色菌种,采用聚集交联固定法,将脱色菌固定于活性污泥中。试验结果表明,在水力停留时间为3h的条件下,对色度的去除率达到了90%以上,对COD的去除率为44%~49%。 

  赵静等应用磁流体处理印染废水,试验结果表明,当pH=11、十二烷基叔胺的含量是亚铁的0.16倍、磁流体与废水量之比>1:10、磁感应强度在160mT左右时,磁流体沉降最快,COD浓度降低最多,脱色效果最好。 

  4.磁分离设备 

  目前具有代表性的磁分离设备是高梯度磁分离器和磁盘分离器。 

  用高梯度磁性分离器处理炼油厂的含油废水,其分离效果较好。实践证明,磁处理后可使含油废水的化学药剂投加量减少50%左右。将高梯度磁滤器应用于饮用水的处理方面,与传统工艺相比,有机物去除率平均提高34.21%,且能去除藻类,出水水质优于砂滤池的出水;对细菌、有机物及重金属的去除效果更明显。 

  磁盘分离技术必须根据废水的特点及介质的特性来决定相适应的处理工艺。其工艺主要有以下几种: 

  (1)当80%以上粒度大于lμm,磁化率大于零的物质所占比率大于80%时,可选用直接磁分离的工艺; 

  (2)当20%以上粒度小于lμm,磁化率大于零的物质所占比率大于80%时,可选用磁聚-磁分离的工艺; 

  (3)当废水中含乳化油较多时,较完整的工艺流程如下:废水→絮凝→铁磁性物质→预磁→磁盘分离→净化水。 

  四、磁技术在水处理中的应用前景 

  综上所述, 磁复合生物法处理技术必将成为未来我国水处理领域一项极具发展前景的技术。但就目前来说,磁技术在水处理领域中的应用仍然是个比较新的课题, 在以下几个方向上仍存在很大的探索空间: 

  (1)关于磁效应在水处理中的应用,以往大多集中在磁场的物化效应,而磁场的生物效应对生物体的影响是多方位、多层次(包括微生物生长及酶活性、细胞膜、蛋白、核酸)的,磁作用是综合效应的结果,其复杂的作用机理和过程还需要更加深入的研究。 

  (2)对不同的磁场类型(永磁场、电磁场)、磁场强度及磁场作用方式(水平、垂直、环状)等产生的效果差异做进一步研究, 确定不同水质条件下水处理的各个阶段最佳的磁场参数。 

  (3)目前的试验结果表明,在去除有机氮过程中,磁场对硝化反应有着明显的促进作用,而对反硝化菌的生长则表现出了一定的负效应,因此需要构造新型磁复合生物脱氮系统,提高脱氮效率。 

  参考文献: 

  [1]马幼萍.[J].电子材料与电子技术,1995,22(1):29-30. 

  [2]马秀玲,陈盛,黄丽梅,等.磁性固定化酶处理含酚废水的研究[J].广州化学,2003;28 (01): 22―25 

  [3]孙鸿燕,史少欣,王平宇.几种复合磁絮凝剂在餐饮废水处理中的应用[J].工业水处理,2006,26(8): 55-58. 

  [4]孙水裕,张俊浩,刘炳基,等.磁种凝聚―磁分离

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