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磁絮凝与磁分离技术的应用现状与前景
霍槐槐
（青岛洛克环保科技有限公司，青岛 266071）
摘要 磁絮凝技术具有高沉降速度，低水力停留时间与占地面积，以及优良的出水效果等优点；磁分离技术可使加载磁粉高效回收，并使出水水质稳定，达到资源再利用的最佳境界。本文介绍了磁絮凝与磁分离技术的工艺流程和特点，通过对其应用领域的不同废水处理试验和实际工程实践来说明该工艺在水处理行业中的广阔应用前景和发展趋势。
关键词 磁絮凝 磁分离 去除效果 应用前景
在当今工业发展与环境保护要同步推进的要求下，废水处理作为节能减排的重要环节,是政府或企业
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所共同面临的挑战。有关工业废水处理的工艺技术繁多，但其应用或多或少存在一些缺点。磁絮凝和磁分离技术作为高新水处理技术之一，近几年来在国内外开始发展并广泛应用在实际工程中。该技术通过絮凝、吸附、架桥的作用将水中的微小悬浮物或不溶性污染物与粒径极小的磁性颗粒进行极有效率的结合，来增加絮体的体积和比重。从而加快絮体的沉降速度，有效降低了澄清池的水力停留时间和增大了其表面负荷。同时，加载的磁性颗粒经过磁分离系统的回收,实现循环使用, 达到以废治废, 资源再用的目的。
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该技术具有高沉降性，占地面积小和处理效果优良等特点。目前国内已将磁絮凝技术应用于钢厂铁磁性污染物废水的处理，但针对市政污水、含油废水和其他工业废水等非铁磁性污染物废水的处理研究相对较[3]
少。本文收集了其他工业废水以及市政污水应用磁絮凝和磁分离技术的相关实际与测试成果，并分析其应用上的现况与未来的发展趋势。 1磁絮凝和磁分离 1.1传统絮凝沉淀工艺
传统工业废水和市政污水处理工艺，是将废污水中的悬浮物或其他污染物质通过絮凝沉淀来达到水质澄清的目的。但传统工艺存在处理效率较低，药剂投入量较大和占地面积较大等缺点。尤其是处理含油量较高且污染较重的废水时，则需添加较多的处理构筑，即使单纯的加大药剂投加量也未必能使出水水质达到理想效果，且无形中增加了污泥量和运行费用。 1.2 磁絮凝与磁分离工艺
磁絮凝与磁分离工艺是在传统絮凝沉淀工艺的基础上，增加了磁粉加载反应池，高剪切器以及磁分离器等设备，其工艺流程如下图:
图1 磁絮凝与磁分离工艺流程
使用该工艺处理废污水时，根据其废水的水质特性，进行必要的pH调整后加入适量絮凝剂进行充分的混合反应，再加入载体磁粉来强化絮凝反应。由于加载的磁粉比重为5.2，，从而有效地增加了絮体的总体比重，加快了絮体在水中的沉降速度，进而提高了澄清池的表面负荷，减小了该工艺技术所需的用地面积。
高速沉降的絮体和磁粉形成污泥经由磁分离系统将磁粉回收, 进行循环使用。澄清池底部污泥由于受加载磁粉重力影响，得到了有效的浓缩，污泥浓度可达1%。且其稳定性极高，不受水流影响，故不会导致污泥上漂溢流出澄清池进而影响出水水质。
无论是传统絮凝或磁絮凝工艺，适当的加药量，适度的搅拌混合，以及合理的水力停留时间都是保证
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出水达标的基本要求。磁絮凝工艺除可提高沉降速度，提供优质出水，减少占地面积外，最重要的一点是，它可优化并降低原用药量达50%。且在适当加药去除悬浮物的同时，对于总磷的去除更是优越。美国麻省Concord市污水处理厂自2007年采用磁絮凝与磁分离工艺作为它二级出水后的深度处理系统以来，出水水
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质稳定达到SS < 5 mg/L, 总磷 < 0.2 mg/L，且磁粉回收率高达99.5%。 2 磁絮凝与磁分离工艺的应用
2.1磁絮凝与磁分离工艺可应用领域
磁絮凝与磁分离工艺不仅可应用于所有的传统絮凝沉淀的应用范围，而且可以加强其絮凝效果，提高沉降速度，以及优化其加药量等。目前国内在市政污水以及钢铁，印染，造纸等工业废水行业中去除悬浮物、总磷以及重金属方面都已经投入研究或工程实践，并取得可观的效果。 2.2磁絮凝与磁分离工艺的应用和成果
表1 市政污水处理厂试验进出水数据
2.2.1市政污水
项目 进水SS/mg/L 出水SS/mg/L 市政污水多以生化处理系统为主，物化处理一
浙江某污水处理厂 14～18 2～7.3 般只作为深度处理或者一级强化处理进行。针对不
云南某污水处理厂一级强化 105～211 6～8 同地区的污水处理厂的进水和二沉池出水, 进行磁
云南某污水处理厂深度处理 20～36 < 5 絮凝和磁分离测试，SS的去除效果极佳（见表1)。
由表可知，磁絮凝与磁分离技术对市政污水中悬浮物的去除有着稳定且极优效果。其技术现已分别在北京和西安等地的市政污水处理厂投入使用或正在进行工程施工。 2.2.2 含磷废水
很多现行污水处理厂出水无法达到国家规定的磷的排放标准，而其采用生化处理也很难实现除磷的技术突破，相反，物化处理在磷的去除方面有着很好的优势，但其絮体一般较为松散，沉降性差，工程占地面积大，且出水效果也较不稳定。采用磁絮凝与磁分离技术是在除磷工艺上的技术突破，不仅改善了常规物化除磷的弊端，而且通过该技术的特有工艺方式, 达到了对总磷的进一步深度去除,效果如下:
表2 含磷废水处理进出水数据 项目 温榆河污水处理厂 昆明某公司废水处理站 进水SS/mg/L 出水SS/mg/L 进水TP/mg/L 出水TP/mg/L 26～34 30～36 6～9 <5 1.5～2.9 1.6～2.1 0.16～0.34 0.10～0.67 磁絮凝与磁分离技术一方面通过pH的调节以及精准的加药系统实现对总磷的去除，另一方面利用污泥回流进一步加强反应达到去除总磷的效果。此外，磁粉的特殊作用在一定程度上加强了系统对总磷的去除效果。
2.2.3 采油废水
磁絮凝与磁分离技术现已应用于油田采油回注水处理，并分别在胜利油田，江汉油田实施了工程建设和运行，现已投入运行1年以上。大庆油田也在应用该技术进行处理规模为1000吨/天的24小时连续运
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行测试，效果可稳定达到油田回注水要求的8，3，2的标准，取得了较佳的出水效果, 测试数据如下。
200进水出水6进水160出水2.01.51.00.50.0161116采样样品图3 大庆油田连续运行测试进出水含油量数据212631出水含油量/mg/L进水SS/mg/L出水SS/mg/L进水含油量/mg/L1601208040161116采样样品5432112080400212631图2 大庆油田连续运行测试进出水SS数据
上图为大庆油田采油回注水24h连续运行测试的数据图，从图中可以看出，磁分离和次絮凝技术不但
2 之 4
可以有效去除水中的SS和油类物质，且对于粒径中值以及浊度均能有效地控制，保障了回注水的质量。
表3 纸浆水处理进出水COD数据 2.2.4 纸浆厂废水
纸浆废水含有大量木质素，呈深棕色，COD、,SS、浊度值一般水样 进水CODCr/mg/L 出水CODCr/mg/L 都较高，生化性较差。制浆废水一般采用絮凝沉淀作为预处理工艺，1 2304 1422～1766 后接生化系统和其他处理工艺进行处理后达标排放。对于海南某制2 3004 2076～2200 浆厂的制浆废水进行了磁絮凝与磁分离技术的处理测试，结果如下： 3 2020 1508～1596 根据该制浆厂现有处理数据可知：传统混凝沉淀对COD去除率4 2280 1736～1808 仅为10%左右。而应用磁絮凝与磁分离技术处理之后，COD去除效果显著增加，可达30%左右。 2.2.5 电厂用水和废水
电厂冷却循环补充用水处理一般采用絮凝沉淀工艺，但其絮体沉降性差，且一般采用机械搅拌澄清池，占地面积大且土建施工费用较高。而煤泥水的SS值一般较高，单独靠自身重力沉降效果并不明显。于上海地区，针对电厂冷却循环补水(原水为黄浦江水)和煤泥水的处理应用磁絮凝与磁分离技术进行烧杯实
表4 电厂冷却循环补充水和煤泥水处理进出水数据 验，测试数据见表4。表4说明, 不论是冷却循环
项目 进水SS/mg/L 出水SS/mg/L 去除率/% 补充用水或煤泥水处理，磁絮凝与磁分离技术都具
有良好的处理效果，且具有占地面积小，施工简单电厂冷却循环水 46～78 7～11 80 ～ 86 等优点，尤其适用于电厂现有水处理系统的改造。 煤泥水1 >750 6～13 > 98 2.2.6 重金属废水 煤泥水2 25～50 6～10 76 ～ 80 重金属行业产生的废水对于环境的污染极为严
表5 含铜废水处理进出水铜离子数据 [6]
重，是工业废水处理的一大难点 。其中，重金属废水中对2+2+ 项目 进水Cu/mg/L 出水Cu/mg/L 于铜离子的去除一般多采用传统絮凝沉淀工艺，但其用药量较
电镀废水 1.030～2.043 0.125～0.661 大，絮凝沉降效果较差。通过对含铜废水的磁絮凝与磁分离技
PCB综合废水 24.22～30.03 0.183～0.214 术的处理测试，证明了其处理的可行性与优越性，结果如下：
PCB络合废水 246～275 1.524～1.920 对于低浓度的含铜废水，直接采用磁絮凝与磁分离技术，
出水铜离子浓度可达到0.4mg/L的排放标准，但高浓度的含铜废水，经过二级除铜也可达到同样优良的出水效果。
2.2.7 印染废水
对于印染废水，采用磁絮凝与磁分离技术在宁波北仑地区某印染厂内进行印染废水处理实验，效果显著，数据如下：
260进水CODCr/mg/L出水进水80出水200出水CODCr/mg/L进水7060504030进水CODCr/mg/L18016014012010014710131619222528采样样品图5 印染废水二沉池出水测试进出水COD数据18014010016111621采样样品图4 印染废水二沉池出水测试进出水SS数据26313640200
上图明显说明测试结果的出水COD 和SS值均控制在50 mg/L左右，完全达到了当地排放标准（SS<70mg/L, COD<80mg/L）的要求，且对于出水色度、浊度等都有较好的处理效果。 3 应用前景
磁絮凝与磁分离技术不仅已经在上述市政、含磷、采油、纸浆等废水处理领域中进行了应用和实践，而且在化工，机械加工，自来水、景观水等行业也开始涉足，均取得了很好的效果。
磁絮凝与磁分离工艺技术具有污染物去除效果好，用药量低, 集成度高，设备一体化强，便于自动化操作和管理等优点。同时，该工艺占地面积极小，对于用地紧张但需要扩建或改造者来说，能够节省大量
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出水CODCr/mg/L22060的土建和占地面积。其可以在原有絮凝沉淀的基础上，通过增加磁絮凝和磁分离专有设备，可有效提高
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污水处理量5～10倍，甚至更高。此外，该工艺特别适用于现有污水处理厂的一级A提标改造、污泥脱水液及污泥消化液除磷, 以及污水一级强化、应急工程和移动式污水处理。高效快速的磁分离技术不仅有着优良的废水处理效果，而且其高效节能所带来的巨大经济回报，必将使得磁絮凝与磁分离技术在水处理工程领域拥有广阔的应用前景。
由于磁絮凝技术加载磁粉，对于设备材质选用的要求更为严格以避免机具不必要的磨损或损害，另外，磁粉的质量要求和供货也是必须审慎考虑的因素。因此，如何减少前期投资，确定药剂的质与量和加载磁粉的合适配比，维持设备长期运行的稳定性是该工艺技术目前所面临的主要问题，值得进一步深入研究和探讨。
参考文献
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[2] 韦朝海,谢波,徐雪青等. 废水处理中磁分离技术的发展趋势.广州环境科学,2000,15(2):25-28 [3] 周勉,欧阳云生，等. 水处理工程中磁分离技术应用现状与发展趋势.冶金环境保护,2008(6):11-21 [4] Hugh Tozer, P.E., Study of Five Phosphorus Removal Processes Select CoMagTM to Meet Concord,
Massachusetts’ Stringent New Limits; Proceedings of the Water Environment Federation Nutrient Removal 2007 Conference, Baltimore, Maryland,USA， March 2007：2-5 [5] SY/T5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法
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[7] Elena Proakis Ellis and Alan H. Cathcart: Selection, Installation, Startup and Testing of
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Application and Prospects of Magnetic Coagulation and Separation Technology
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Huang, Chi-rong，Huo, Huai-huai
（1. Qingdao Low-carbon Environmental Technology Co.,Ltd, Beijing 100026)
[Abstract] Magnetic flocculation technology equips the features of high settling velocity, low hydraulic detention time, and the excellent effluent quality, etc. Magnetic separation can recover the magnetite effectively, ensure the effluent quality, and optimize the resource recovery. This paper introduces the process and features of the magnetic flocculation and separation technologies and describes its application to the various water treatment fields and future development trend and broad application scenarios and prospects. [Key words] magnetic coagulation; magnetic separation; technical advantage；removal efficiency；application prospects
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