水是生命之源，它孕育和滋養(yǎng)了地球上的一切生命，并從各個(gè)方面為人類社會(huì)服務(wù)。水資源的短缺和水環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類的健康和安全，制約著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。水資源保護(hù)和水污染防治已成為人類能否實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵問題，引起全世界的普遍關(guān)注，污水處理技術(shù)得到不斷發(fā)展。

現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法3 大類。物理處理法是利用物理作用分離污水中呈懸浮固體狀態(tài)的污染物質(zhì)，方法有篩濾法、沉淀法、上浮法、氣浮法、過濾法和反滲透法等。化學(xué)處理法是利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收污水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)，包括懸浮的、溶解的和膠體的。主要方法有中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子交換和電滲析等。生物化學(xué)處理法是利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)。主要方法可分為2 大類，即利用好氧微生物作用的好氧法和利用厭氧微生物作用的厭氧法。

縱觀以上處理方法可見，污水處理的實(shí)質(zhì)是對(duì)水中污染物進(jìn)行分離和轉(zhuǎn)化，而轉(zhuǎn)化的.終產(chǎn)物大多需經(jīng)分離予以除去，所以，分離是污水處理過程非常重要的一環(huán)，直接影響到處理的效果和成本，顯然，強(qiáng)化分離過程對(duì)污水處理技術(shù)水平的提高具有重要意義。借助外加磁粉加強(qiáng)絮凝效果，提高沉淀效率，無疑是強(qiáng)化分離過程的有效手段。因此，筆者對(duì)磁性絮團(tuán)的形成機(jī)理和形成規(guī)律進(jìn)行了初步探討，通過試驗(yàn)，取得了磁混凝沉淀工藝的.佳參數(shù)，從而為磁混凝沉淀技術(shù)在水處理中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

1、磁混凝沉淀技術(shù)簡介

所謂磁混凝沉淀技術(shù)就是在普通的混凝沉淀工藝中同步加入磁粉，使之與污染物絮凝結(jié)合成一體，以加強(qiáng)混凝、絮凝的效果，使生成的絮體密度更大、更結(jié)實(shí)，從而達(dá)到高速沉降的目的。磁粉可以通過磁鼓回收循環(huán)使用。

整個(gè)工藝的停留時(shí)間很短，因此對(duì)包括TP 在內(nèi)的大部分污染物，出現(xiàn)反溶解過程的機(jī)率非常小，另外系統(tǒng)中投加的磁粉和絮凝劑對(duì)細(xì)菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用，因此對(duì)該類污染物的去除效果比傳統(tǒng)工藝要好。同時(shí)由于其高速沉淀的性能，使其與傳統(tǒng)工藝相比，具有速度快、效率高、占地面積小、投資小等諸多優(yōu)點(diǎn)。

以前，磁混凝沉淀技術(shù)在水處理工程中實(shí)際應(yīng)用極少，原因是磁粉的回收問題一直沒有得到很好地解決?，F(xiàn)在這一技術(shù)難題已被成功解決，磁粉回收率可達(dá)99 ％以上，這樣，磁混凝沉淀工藝的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢就得到了充分體現(xiàn)，在國內(nèi)外得到了越來越廣泛地應(yīng)用。目前，美國有15 000 t/d 的市政污水處理項(xiàng)目采用了磁混凝沉淀技術(shù)。我國在城市污水處理、中水回用、自來水處理、河道水處理、高磷廢水處理、造紙廢水處理、油田廢水處理等方面對(duì)該技術(shù)的中試已經(jīng)完成，均取得了較好的結(jié)果。

2、磁絮凝作用機(jī)理初探

根據(jù)混凝機(jī)理，加入混凝劑主要是通過改變膠體或懸浮顆粒的表面性質(zhì)，使膠體或絮團(tuán)的吸引能大于排斥能而促進(jìn)凝聚，而加入絮凝劑的作用主要是通過架橋作用使顆粒聚集增大的。

陳文松在他的論文中對(duì)磁絮凝的作用機(jī)理進(jìn)行了闡述，他認(rèn)為，含磁絮團(tuán)的形成與不含磁絮團(tuán)的形成過程一樣，都是在混凝劑的作用下完成的。對(duì)磁粉的ζ電位的測試結(jié)果表明，磁粉表面呈負(fù)電性（ζ=-10.5 mV）。由此可以推斷，含磁絮團(tuán)的形成經(jīng)歷如下：首先，混凝劑水解產(chǎn)生的正離子由于吸附電中和作用聚集于帶負(fù)電荷的膠體顆粒和磁粉顆粒周圍；然后，由于靜電斥力的消失，膠體顆粒與磁粉顆粒之間以及它們自身之間通過范得華引力長大；.后，通過絮凝劑的架橋作用，進(jìn)一步將凝聚體絮凝成大絮團(tuán)而沉淀。由此可見，有磁粉參與的磁絮凝反應(yīng)與沒有磁粉參與的絮凝反應(yīng)沒有本質(zhì)區(qū)別，磁粉與其他的細(xì)微懸浮顆粒一樣，混凝劑的作用機(jī)理對(duì)它同樣起作用，已有的混凝理論對(duì)磁絮凝反應(yīng)同樣具有指導(dǎo)意義，所有的強(qiáng)化混凝措施都將促進(jìn)磁絮凝反應(yīng)的進(jìn)行。

3、磁粉的回收

傳統(tǒng)的磁粉回收裝置有格柵型、鼓型、帶型等，.常用的為轉(zhuǎn)鼓式。它的主要部分由固定的磁系和在磁系外面轉(zhuǎn)動(dòng)的非磁性圓筒構(gòu)成。磁系的磁極極性沿圓周方向交替排列，沿軸向極性單一，磁系包角106～135 °[3]，圓桶是用來運(yùn)載黏附在其表面上的磁性物質(zhì)，其工作原理如圖1 所示。

含有磁粉和污泥的污水從轉(zhuǎn)鼓的一端進(jìn)入分離裝置，固定磁極將磁性顆粒吸出并附著在滾筒表面，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，被帶至磁系邊緣的低磁區(qū)，并從磁性物質(zhì)出口卸下，非磁性物質(zhì)則在重力的作用下，沿分離槽流至非磁性物質(zhì)出口排出，完成磁性物質(zhì)和非磁性物質(zhì)的分離過程。

4、磁混凝沉淀技術(shù)的工藝流程及工藝參數(shù)

某10 000 t/d 的磁混凝沉淀試驗(yàn)裝置在污水處理廠進(jìn)行了為期2 個(gè)月的試驗(yàn)，取得了良好的效果。第2 年，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)的5 萬t/d 的市政污水處理項(xiàng)目在該廠建成并投入運(yùn)行。筆者將以該工程為例，介紹磁混凝沉淀技術(shù)的工藝流程及.佳工藝參數(shù)的確定。

當(dāng)PAC 投加量在30 mg/L 以內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)對(duì)總磷的去除率隨著投加量的增加有顯著提高，去除率可以達(dá)到97 %，當(dāng)投藥量超過30 mg/L 后，總磷去除率仍可隨加藥量的增加而提高，但趨勢放緩，維持在98 %～99 %之間，.高達(dá)99.3 %。

系統(tǒng)對(duì)濁度的去除率基本都可以維持在95 %以上，當(dāng)投藥量在25 mg/L 以內(nèi)時(shí)，隨著投藥量的增加，濁度的去除率有明顯提高，可以達(dá)到99 %，當(dāng)投藥量繼續(xù)增大，濁度去除率提高不明顯。

綜上，在PAM 投加質(zhì)量濃度恒定的條件下，當(dāng)PAC的投加質(zhì)量濃度（以Al2O3計(jì)）在25～30 mg/L 之間時(shí)，各項(xiàng)污染物指標(biāo)都有較好的降低，隨著PAC 投加質(zhì)量濃度的繼續(xù)增大，各項(xiàng)污染物去除率均沒有明顯提高，因此，.佳的PAC 投加質(zhì)量濃度為25～30 mg/L，此時(shí)，COD、總磷、濁度的去除率分別為85%、97%、99%左右。

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