磁混凝沉淀技术磁分离工艺设备

近年来，该技术在污水厂提标改造、黑臭水体治理等项目中的应用越来越多，有不少还是大规模上马。以污水处理厂提标改造为例，介绍了磁加载混凝澄清技术用于污水深度处理的工艺特点、关键技术及装备、设计参数和运行效果，为其进一步推广应用积累工程经验。
01工艺原理及特点
磁加载混凝澄清系统主要包括磁絮凝反应系统、高效澄清系统、药剂投加系统和磁粉回收系统。
与常规混凝沉淀对照，磁加载混凝澄清技术具有如下特点：
①沉淀速度快，表面负荷高，占地面积小；
②对以胶体和悬浮物存在的污染物质具有更好的去除效果；
③对有机磷去除效果更好，可实现深度除磷；
④可明显降低絮凝剂的投加量，进而节省运行成本，降低残留化学品对水环境的危害；
⑤产生的化学污泥浓度含水率更低，降低后续污泥处理费用；
⑥可通过一体化、集约化设计实现撬装式、移动式或车载式集成装备。
加载磁粉后主要通过以下几个方面强化混凝沉淀效果：
①增大了水中固体颗粒的数量和碰撞机会，具有更高的GT值，有利于絮体成型；
②以磁粉为核心的絮体表面Zeta电位更低，电中和能力更强，更有利于去除以胶体形式存在的污染物；
③以磁粉为中心形成高密度絮体具有更好的沉淀性能；
④磁粉表面的微磁场的存在，对部分有机物（如有机磷）的去除具有催化作用。
混凝沉淀
关键技术及装备
2.1核心技术参数
2.1.1磁粉规格
颗粒物的粒径决定比表面积的大小，即磁性颗粒与污染物的接触面积，直接影响磁粉对污染物的吸附能力；同时过大的粒径会导致其在发挥吸附、絮凝能力之前，在重力作用下提前沉降，从而影响助沉效果；粒径太小，会导致回收率降低，流失损耗量大。目前工程上常用的磁粉规格为200~400目，磁粉规格的选择与混合絮凝池的搅拌强度、停留时间有关，与采用的磁分离设备的形式和效率有关。针对具体的水质和混凝控制参数，更好通过小试选择更优的颗粒规格。
2.1.2磁粉初次投加量
在一定范围内提高磁粉的投加量，增大颗粒的比表面积，同时加大了絮凝剂及污染物与磁粉的碰撞概率，从而强化了混凝效果；投加量过大时磁粉之间以及磁粉与其他固体颗粒之间碰撞产生的漩涡离心力会破坏絮体结构的形成，进而弱化混凝效果。一般情况下针对特定的水质，磁粉在混凝阶段的保有量按照投加絮凝剂以后整体悬浮物浓度的3~5倍考虑。
2.1.3磁粉流失量
磁粉的流失量与磁粉的粒径、磁粉纯度和磁分离机的回收率有关，需要根据流失量确定补充量，直接影响运行成本。目前磁分离机的回收率一般能够控制在99.5%左右，在选择磁粉颗粒合适、纯度较高的情况下，折算到吨水损失量可以控制在8 mg/L以下。
2.1.4磁粉、混凝剂及助凝剂投配

磁混凝澄清池在混合絮凝阶段需要投加混凝剂、助凝剂以及回流液中的磁粉和化学污泥。混凝池一般分为3~4格，******格投加混凝剂，通过高强度搅拌实现混凝剂与污染物的充分接触；混合液在第二格内与外加磁粉、回流磁粉以及回流污泥通过适度搅拌实现高效絮凝；絮凝以后的混合液进入第三格，投加PAM后形成较大的絮体颗粒，经第四格强化接触絮凝后进入后续澄清池沉淀。由于磁粉的投加，混合絮凝时间由原来的20 min左右降至8 min以下，沉淀池停留时间降低至15 min以下，大幅度提高了沉淀池的表面负荷，节省了工程占地。