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磁絮凝,在污水處理中的應(yīng)用效果真的好?

2023年12月21日 10:39:33人氣:2521來源:安徽省楓逸環(huán)??萍加邢薰?/span>

絮凝,一種普遍應(yīng)用的簡單而有效的水處理技術(shù)?;具^程是通過攪拌將絮凝劑分散到廢水中,使其中細(xì)小的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)失穩(wěn),聚集或凝聚在一起形成絮體,同時吸附有機物到絮體上,在沉淀固液分離過程中去除污染物。

但是傳統(tǒng)絮凝依靠重力作用自然沉降,分離時間長,工程應(yīng)用中水力停留時間也較長,水流紊動還會影響處理效果,很煩!

在這種情況下,磁絮凝與磁分離技術(shù)應(yīng)運而生。它結(jié)合了傳統(tǒng)絮凝的優(yōu)勢,通過在絮凝工藝中加入磁性物質(zhì),形成具有磁性的高密度絮體,依靠重力沉降或外加磁場作用從水中快速分離,大大縮短了處理周期。

作為已經(jīng)被證明了是一種有效的高新水處理技術(shù)之一,磁絮凝與磁分離技術(shù)對重金屬廢水、煤化工廢水、礦井水、含油廢水、生活污水、除藻等都具有明顯的絮凝效果。

磁絮凝工藝原理:

根據(jù)小編搜集的資料來看,磁絮凝沉淀的核心有3個關(guān)鍵點

1.反應(yīng)池投加PAC、PAM的同時投加高比重的磁粉;

2.沉淀部分可采用豎流沉淀池與高密度沉淀池相結(jié)合的形式:池型為豎流沉淀池,池內(nèi)設(shè)置協(xié)管沉淀區(qū)、污泥回流等。

3.高效的磁粉回收系統(tǒng)是磁絮凝沉淀系統(tǒng)運行的保證。

絮凝與磁分離工藝是在傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝的基礎(chǔ)上,增加了磁粉加載反應(yīng)池、高剪切器以及磁分離器等設(shè)備。

采用該工藝處理污廢水時,根據(jù)其廢水的水質(zhì)特性,調(diào)整pH后加入適量絮凝劑進行充分的混合反應(yīng),再加入載體磁粉強化絮凝反應(yīng)。由于加載的磁粉相對密度為5.2,有效增加了絮體的總體密度,加快了絮體沉降速度,提高了澄清池表面負(fù)荷,減小用地面積。

高速沉降的絮體和磁粉形成污泥經(jīng)由磁分離系統(tǒng)將磁粉回收,進行循環(huán)使用。澄清池底部污泥由于受加載磁粉重力影響,得到了有效濃縮,污泥濃度可達(dá)1%。且其穩(wěn)定性高,不受水流影響,故不會導(dǎo)致污泥上漂溢流出澄清池進而影響出水水質(zhì)。

無論是傳統(tǒng)絮凝或磁絮凝工藝,適當(dāng)?shù)募铀幜?,適度的攪拌混合,以及合理的水力停留時間都是保證出水達(dá)標(biāo)的基本要求。磁絮凝工藝除了提高沉降速度,提供優(yōu)質(zhì)出水,減少占地面積外,最重要的一點是,它可優(yōu)化并降低原用藥量達(dá)50%。且在適當(dāng)加藥去除懸浮物的同時,對于總磷的去除更是*。

例如,美國麻省Concord市污水處理廠自2007年采用磁絮凝與磁分離工藝作為深度處理系統(tǒng),出水穩(wěn)定達(dá)到SS<5mg/L,總磷<0.2mg/L,且磁粉回收率高達(dá)99.5%。

磁絮凝工藝特點

◎ 絮凝效率高

在磁絮凝過程中,加入磁粉,可以增加體系中的懸浮物數(shù)量,提高懸浮物碰撞的幾率,同時由于磁粉自身的磁吸引力和較大的比表面積,使得懸浮物有效碰撞的幾率增加,并強化對污染物的吸附,其彼此之間相互吸引結(jié)合,并在絮凝劑的吸附架橋作用下,生成以磁粉為核心的磁性絮體,絮體結(jié)構(gòu)明顯改善,強化絮凝處理效果,改善出水的水質(zhì)。

例如,聚合鈦鹽絮凝劑能夠強化污泥的脫水性能,而加入Fe2O3納米粒子可以進一步加強污泥團聚、增強絮體強度、改善脫水性能,降低污泥的可壓縮性。

◎ 沉降速度快

磁粉的自身密度較大,因此,磁性絮體的密度也會比普通絮體的密度大,大大縮短了重力沉降的時間。也可以沿著重力方向施加磁場,進一步加快沉降,實現(xiàn)快速的固液分離,減少處理時間。

例如,使用四氧化三鐵/陽離子聚丙烯酰胺(Fe3O4/CPAM)富集微藻,與CPAM相比,投加量低且效果更優(yōu),磁絮凝絮體在外加磁場的作用下60s內(nèi)快速沉降,而使用CPAM形成的絮體卻需要很長的時間才能沉降。

◎ 處理費用相對較低

磁絮凝體結(jié)合緊密,擠壓絮體間的自由水分,經(jīng)過磁場作用污泥壓縮更密實,污泥產(chǎn)生量和含水量大大降低,可以減少后續(xù)污泥處理費用。

磁絮體通過再生處理,可以回收再利用磁粉,以降低處理成本。由于磁絮凝技術(shù)效率高,水力停留時間短,所需構(gòu)筑物占地面積小,節(jié)約基建投資。

磁絮凝工藝影響因素

◎ 絮凝體投加量

在磁絮凝過程中,加入的磁性絮凝物質(zhì)與懸浮物結(jié)合形成磁性絮體,經(jīng)過固液分離去除污染物,絮凝劑投加量對絮凝效果具有很大的影響。

在一定投加量范圍內(nèi),隨著投加量的增加磁絮凝效果提升,投加過多時會引起體系的再穩(wěn)定現(xiàn)象,導(dǎo)致絮凝效果變差,因此,絮凝劑存在一個最佳投加量。

◎ 磁粉投加量

在磁種、絮凝劑復(fù)配磁絮凝過程中,隨著磁粉投加量的增加,水體中懸浮顆粒物濃度也會升高,懸浮物之間碰撞頻率提升,容易形成以磁粉為核心的初始磁性礬花,進而通過磁粒子間的磁性凝聚力、磁粒子微弱磁場對電荷懸浮物的吸引力以及絮凝劑的吸附架橋網(wǎng)捕作用,進一步聚集形成緊密結(jié)實且相對密度較大的復(fù)合磁絮體,實現(xiàn)快速沉降固液分離。

同時磁粉對水體中的無機離子、有機物有較好的吸附性能,強化水體中污染物的去除。但是過多的磁粉不能有效地與懸浮物結(jié)合,反而使水體中的濁度增大,影響絮凝劑對污染物的吸附,同時產(chǎn)生的過強磁場也會影響絮體的穩(wěn)定性,導(dǎo)致處理效率降低。

◎ 磁場強度

在磁絮凝過程中,無外加磁場時,磁性絮體依靠自身的重力沉降,細(xì)小的絮體難以沉降,去除效果有待進一步提高。

在外加磁場作用下,隨著磁感應(yīng)強度的增大,磁性絮體受到的磁力增大,不僅粗大的磁性絮體被快速去除,同時一些細(xì)小的磁性絮體也被拉向底部,絮凝效果提高。

但是磁場強度增大到一定程度之后,繼續(xù)增大磁場強度對絮凝效果影響已不再明顯,因此,需要從實際操作、經(jīng)濟成本等角度綜合考慮磁場強度。

◎ pH 

在混凝過程中體系的pH非常關(guān)鍵,會影響絮凝劑在水中的水解過程和水解聚合產(chǎn)物形態(tài)。

例如鋁鹽絮凝劑的優(yōu)pH范圍是5.5~7.7,鐵鹽絮凝劑的優(yōu)pH范圍是4.5~7.7,同時pH也會影響到體系中懸浮物的表面電荷(Zeta電位),進而對絮凝效果產(chǎn)生影響。

此外,在磁絮凝過程中,pH還會對所加入磁性絮凝材料的表面電荷產(chǎn)生影響。使用Fe3O4/CPAM富集微藻,磁性絮凝劑在pH<7時顯正電荷,pH>7時顯負(fù)電荷,在酸性和堿性條件下電中和、網(wǎng)捕、架橋發(fā)揮不同的作用,處理效果表現(xiàn)出明顯的pH相關(guān)性。

◎ 攪拌條件

在磁絮凝過程中,為了使磁粉、絮凝劑在水中均勻分散,促進絮凝體的形成,必須充分?jǐn)嚢琛?/p>

但是隨著絮凝體粒徑的增大,原有絮凝體在剪切力作用下會發(fā)生破碎,顆粒在剪切場中的碰撞效率隨之減低,因此,攪拌速度和攪拌時間對磁絮凝效果有一定的影響。

攪拌速度低或攪拌時間不足,磁粉、絮凝劑、懸浮物混合不均勻,相互碰撞幾率減少,絮凝效果不佳。但是攪拌速度過大或者攪拌時間過長,磁性絮凝體被破壞再次分散到體系中,導(dǎo)致磁絮凝效率降低。

◎ 投加順序

使用單獨的磁性材料、復(fù)合磁性絮凝劑和改性磁性絮凝劑可一步投加處理廢水,但是磁種與絮凝劑復(fù)配處理廢水需要分步加入,投加順序會對磁絮凝的效果產(chǎn)生影響。

先投加磁種后投加絮凝劑的效果更好,這主要是因為先加入磁種可以有效增大懸浮物碰撞的幾率,并形成以磁種為核心的復(fù)合磁性絮體,后加入的絮凝劑能夠圍繞在磁性絮體的周圍,使其更緊密結(jié)合在一起。

而先加入絮凝劑,絮凝劑已經(jīng)與懸浮物結(jié)合,后加入磁種錯過了絮體形成的時機,只能依附在絮體的表面,很難成為絮體的磁核,反而分散在水體系中,增加了懸浮顆粒的數(shù)量,導(dǎo)致絮凝效果不佳。

磁絮凝技術(shù)應(yīng)用案例

◎ 市政污水

市政污水的處理多以生化系統(tǒng)為主,物化系統(tǒng)一般只作為深度處理或者一級強化處理。針對不同地區(qū)污水處理廠的進水和二沉池出水,進行磁絮凝和磁分離測試,磁粉的特殊作用在一定程度上加強了系統(tǒng)對總磷的去除效果。

市政污水處理廠實驗進出水SS情況

◎ 含磷廢水

采用生化處理很難實現(xiàn)除磷的技術(shù)突破,而物化處理在磷的去除方面有著很好的優(yōu)勢,但其絮體一般較為松散,沉降性差,工程占地面積大,且出水效果也較不穩(wěn)定。

磁絮凝技術(shù)一方面通過pH的調(diào)節(jié)以及精準(zhǔn)的加藥系統(tǒng)實現(xiàn)對總磷的去除,另一方面利用污泥回流進一步加強反應(yīng)達(dá)到去除總磷的效果。此外,磁粉的特殊作用在一定程度上加強了系統(tǒng)對總磷的去除效果。

含磷廢水處理進出水水質(zhì)

◎ 重金屬廢水

重金屬行業(yè)產(chǎn)生的廢水對環(huán)境的污染極為嚴(yán)重,是工業(yè)廢水處理的一大難點。其中,重金屬廢水中銅離子的去除一般多采用傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝,但其用藥量較大,絮凝沉降效果較差。

通過對含銅廢水的磁絮凝與磁分離技術(shù)的處理測試,證明了其處理的可行性與*性。對于低濃度的含銅廢水,直接采用磁絮凝與磁分離技術(shù),出水Cu2+可達(dá)到0.4mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn);高濃度的含銅廢水,經(jīng)過二級除銅處理也可達(dá)到同樣優(yōu)良的出水效果。

含銅廢水處理進出水Cu2+濃度

 

磁絮凝技術(shù)應(yīng)用前景

(1)磁絮凝與磁分離技術(shù)不僅已應(yīng)用于處理市政污水、含磷廢水、采油廢水、紙漿廢水,而且在處理化工廢水、機械加工廢水、自來水和景觀水等方面也有良好效果。

(2)磁絮凝與磁分離工藝技術(shù)可用于高濃度污染物的去除,用藥量低、集成度高,便于自動化操作和管理。此外,它也適用于現(xiàn)有污水處理廠的升級改造、污泥脫水上清液處理及消化污泥的除磷,在不需擴建,甚至大規(guī)模改造的情形下,在原有混凝沉淀工藝構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上,可將原有出水量提高5~10倍,甚至更高。

(3)由于磁絮凝技術(shù)加載磁粉,對于設(shè)備材質(zhì)選用的要求更為嚴(yán)格,以避免機具不必要的磨損或損害。另外,磁粉的質(zhì)量要求和供貨也是必須審慎考慮的因素。因此,如何減少前期投資,確定藥劑的質(zhì)與量和加載磁粉的合適配比,維持設(shè)備長期運行的穩(wěn)定性是該工藝技術(shù)目前所面臨的主要問題。

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