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高效磁混凝沉淀技术
来源: | 作者:麻春明 | 发布时间: 2022-03-29 | 615 次浏览 | 分享到:
关于磁混凝沉淀系统简介


摘要

北京迅世达环保科技有限公司自创立以来一直本着“科技环保,创造财富”的认知,针对环保市场的需求,公司以科研开发及加工为主,完善各类产品,针对给排水系统工程,中水处理工程,石油化工,电力,饮食行业等,做出了突出的贡献。经过努力耕耘,至今迅世达环保企业的产品与服务品质已深获业界客户肯定。特别对城市污水和工业废水处理中活性污泥法、SBR法等工艺。自主研发生产了旋流曝气器、套筒滗水器等,水平管沉淀系统,获得国家专利,并且加大了研发投入和力度;针对高浓度废水厌氧处理工艺,自主研发了高效厌氧反应器、新型三相分离器,以及专用的污泥处置设备。


  上述产品技术处于国内先进水平。迅世达环保企业始终坚持“客户至尊,服务至上,质量率先”的精神,公司始终以品质作为实现公司动力的源泉,本着与时俱进的态度服务于社会。迅世达环保企业为更好的开发并服务国内市场,配备高素质的售后服务人员。研发的系列产品具有很高的性价比,在国内已经得到广大客户的认可。迅世达环保企业分别在江苏,吉林,湖南、重庆等设立了分支机构,并在江苏省设有产品加工基地。在不断开拓市场、服务用户的过程中,迅世达环保企业在国内建立起良好的信誉和形象。严格的质量管理流程迅世达环保企业专业从事废水、废气治理工程建设及咨询、环保技术设备开发与合作的现代科技企业,公司拥有一支多年从事环保工作高素质技术队伍,以及一批业内专家组成的顾问群,拥有多项专利技术。拥有多位高素质、高水准的技术人才,层层严格质检,确保每一个处理设备的稳定,从原材料采购到出厂, 每道工序都有严格的质量管理流程,为客户提供设计、施工、调试、验收等一站式工程服务,实现环保无忧达标。


             编制:  迅世达环保


一、磁混凝沉淀技术简介

         1、所谓磁混凝沉淀技术就是在普通的混凝沉淀工艺中同步加入磁粉,使之与污染物絮凝结合成一体,以加强混凝、絮凝的效果,使生成的絮体密度更大、更结实,从而达到高速沉降的目的。磁粉可以通过磁鼓回收循环使用。整个工艺的停留时间很短,因此对包括TP 在内的大部分污染物,出现反溶解过程的机率非常小,另外系统中投加的磁粉和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用,因此对该类污染物的去除效果比传统工艺要好。同时由于其高速沉淀的性能,使其与传统工艺相比,具有速度快、效率高、占地面积小、投资小等诸多优点。以前,磁混凝沉淀技术在水处理工程中实际应用极少,原因是磁粉的回收问题一直没有得到很好地解决。现在这一技术难题已被成功解决,磁粉回收率可达99 %以上,这样,磁混凝沉淀工艺的技术优势和经济优势就得到了充分体现,在国内外得到了越来越广泛地应用。


         2、磁絮凝作用机理:加入混凝剂主要是通过改变胶体或悬浮颗粒的表面性质,使胶体或絮团的吸引能大于排斥能而促进凝聚,而加入絮凝剂的作用主要是通过架桥作用使颗粒聚集增大的。陈文松在他的论文中对磁絮凝的作用机理进行了阐述,他认为,含磁絮团的形成与不含磁絮团的形成过程一样,都是在混凝剂的作用下完成的。对磁粉的ζ电位的测试结果表明,磁粉表面呈负电性(ζ=-10.5 mV)。由此可以推断,含磁絮团的形成经历如下:首先,混凝剂水解产生的正离子由于吸附电中和作用聚集于带负电荷的胶体颗粒和磁粉颗粒周围;然后,由于静电斥力的消失,胶体颗粒与磁粉颗粒之间以及它们自身之间通过范得华引力长大;最后,通过絮凝剂的架桥作用,进一步将凝聚体絮凝成大絮团而沉淀。由此可见,有磁粉参与的磁絮凝反应与没有磁粉参与的絮凝反应没有本质区别,磁粉与其他的细微悬浮颗粒一样,混凝剂的作用机理对它同样起作用,已有的混凝理论对磁絮凝反应同样具有指导意义,所有的强化混凝措施都将促进磁絮凝反应的进行。

       3 、磁粉的回收为转鼓式磁泥分离机。它的主要部分由固定的磁系和在磁系外面转动的非磁性圆筒构成。磁系的磁极极性沿圆周方向交替排列,沿轴向极性单一,磁系包角106~135 °[3],圆桶是用来运载黏附在其表面上的磁性物质,其工作原理如图1 所示。图1 转鼓式磁粉回收装置工作原理图含有磁粉和污泥的污水从转鼓的一端进入分离装置,固定磁极将磁性颗粒吸出并附着在滚筒表面,随着滚筒的转动,被带至磁系边缘的低磁区,并从磁性物质出口卸下,非磁性物质则在重力的作用下,沿分离槽流至非磁性物质出口排出,完成磁性物质和非磁性物质的分离过程。

         4 、磁混凝沉淀技术的工艺流程及工艺参数2007 年年底,10000 t/d 的磁混凝沉淀试验装置在北京清河污水处理厂进行了为期2 个月的试验,取得了良好的效果。第2 年,运用该项技术的5 万t/d 的市政污水处理项目在该厂建成并投入运行。笔者将以该工程为例,介绍磁混凝沉淀技术的工艺流程及最佳工艺参数的确定。

        4. 1 工艺流程磁混凝沉淀工艺流程见图2。图2 磁混凝沉淀工艺流程图污水经格栅初步分离后,进入处理装置的1 级混合池,同时向1 级混合池投加混凝剂PAC,二者充分混合后进入2 级混合池,在此与回收的磁粉和回流污泥混合絮凝,然后进入3 级混合池,与在此加入的助凝剂PAM 进行反应,生成较大的絮体颗粒,最后进入沉淀池快速沉降,出水进入下一道处理工序。经沉淀池沉淀下来的污泥,部分经污泥回流泵回流到2 级混合池继续参与反应,另一部分则经高剪切机进行污泥剥离,并进入磁鼓进行磁粉回收,回收的磁粉再次进入2 级混合池继续参与反应,剩余污泥则进入后续污泥处理系统。加药间调配好的PAC 和PAM 溶液由加药泵输送至各加药点。PAC 投加到1 级混合池。PAM 投加到3 级混合池。

         4. 2 最佳工艺参数的确定在污水处理中,COD、总磷、浊度是几项最常用的指标,下面我们通过对这几项指标的测定,分析磁混凝沉淀工艺的最佳运行参数。试验中,源水为清河污水处理厂总进水。

       4. 2. 1加料顺序对系统运行的影响保持其他工况不变分别试验以下3 种加料顺序对磁絮凝反应的影响。①先加PAC,再加入磁粉,然后加PAM;②同时加入磁粉和PAC,然后加PAM;③先加PAC,再加PAM,最后加磁粉。其中每种物料的投加间隔时间为2 min。针对以上3 种加料顺序分别测试上清液的浊度。上清液测试结果从以上数据中可以看出,前两种加料顺序的效果基本相同,第3 种显然不可取。究其原因,应该是磁粉加入太晚,赶不上参加混凝反应,未能形成磁性絮团。

          4. 2. 2搅拌条件对系统运行的影响保持其他参数不变,分别调节3 个混合池中搅拌机的运行频率,记录下各种组合下叶轮的转数和相应的污水水质指标,得出如下结论:在1 级混合池和2 级混合池需要快速搅拌,以增加混凝剂、磁粉与污物的碰撞机会,但是,搅拌速度并非越快越好,当搅拌速度达到500 r/min 时,与250 r/min 的效果相差不大,因此,在1 级和2 级混合池宜采用250 r/min 的搅拌速度。在3 级混合池,宜采用较慢的搅拌速度,以免将生成的矾花打碎。该工艺条件下推荐80 r/min 的搅拌速度。

          4. 2. 3混凝剂投加量对系统运行的影响保持其他参数不变,将PAM 投加质量浓度恒定,调节PAC 的投加量(以Al2O3计),分别测试各种加药量下的COD、总磷及浊度指标,并计算出各项污染物的去除率,将试验结果绘于图3 中。从图3 中可以看出,系统对COD 的去除率保持在75 %以上,当加药量在25~30 mg/L 之间时,COD 的去除率在85 %左右,随着PAC 投加质量浓度的提高,COD 去除率没有明显提高。图3 COD、总磷及浊度去除率随PAC 投加量的变化曲线当PAC 投加量在30 mg/L 以内时,系统对总磷的去除率随着投加量的增加有显著提高,去除率可以达到97 %,当投药量超过30 mg/L 后,总磷去除率仍可随加药量的增加而提高,但趋势放缓,维持在98 %~99 %之间,最高达99.3 %。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。系统对浊度的去除率基本都可以维持在95 %以上,当投药量在25 mg/L 以内时,随着投药量的增加,浊度的去除率有明显提高,可以达到99 %,当投药量继续增大,浊度去除率提高不明显。综上,在PAM 投加质量浓度恒定的条件下,当PAC的投加质量浓度(以Al2O3计)在25~30 mg/L 之间时,各项污染物指标都有较好的降低,随着PAC 投加质量浓度的继续增大,各项污染物去除率均没有明显提高,因此,最佳的PAC 投加质量浓度为25~30 mg/L,此时,COD、总磷、浊度的去除率分别为85%、97%、99%左右。5 总结通过以上分析可以知道,磁混凝沉淀技术用于市政污水处理是非常有效和经济的。从污染物的去除效果上来讲,因为有磁性物质参与混凝反应,形成的絮团更紧密、结实,且能吸附更多的污染物,因此,它比普通混凝沉淀工艺具有更好的污染物去除效果,尤其是对水中的油脂类污染物、总磷等的去除更是有着让人满意的效果。由于有磁粉参与的混凝反应生成的絮团比普通混凝反应生成的絮团在密度上要大很多,所以其沉降速度要快很多,这样,就可以大大缩短沉降时间,使池容大大减小,以清河污水处理厂磁处理设备为例,5 万t/d的处理量,全部设施占地只有1 000 m2 左右。我们知道,同样的处理能力,如果采用普通混凝沉淀工艺,光沉淀池占地就需2 000 m2 以上,因此,采用磁混凝沉淀工艺可以大大节省占地面积,减少基建投资。由于其较小的池容,因此可以采用钢结构或其他材料作为设备的主体结构,可以采用工厂预制,现场安装的方式,可大大加快施工进度。以清河污水处理厂磁处理设备为例,5 万t/d 的处理设备从开始定货到安装、调试到投入运行共历时5 个多月,如果采用普通工艺是不可能做到的。综上,磁混凝沉淀技术与传统工艺相比,具有较好的污染物去除效果,较小的建设投入和较快的建设周期,同时,其运行管理简便、启动快捷,值得在水处理行业推广应用。


二、概述

磁混凝沉淀技术就是在传统的混凝沉淀工艺中同步加入比重为4.8-5.1的磁粉,使之与污染的絮凝结合成一体,以加强混凝、絮凝的效果,使生产的絮体密度更大、更结实,从而达到高速沉降的目的。磁絮团的沉降速度可高达40m/h以上。磁粉则通过高剪切机和磁种捕捉器(磁分离机)回收循环使用。

工艺的停留时间很短,因此对包括TP在内的大部分污染物,出现反溶解过程的机率非常小,另外系统中投加的磁粉和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用,因此对该类污染物的去除效果比传统工艺要好,特别是除磷效果尤其显著。同时由于其高速沉淀的性能,使其与传统工艺相比,具有速度快、效率高、占地面积小、投资小等诸多优点。磁混凝沉淀技术是革命性的新技术。

磁粉回收率可达99%以上,磁混凝沉淀工艺的技术优势和经济优势就得到了充分体现,在国内外得到了越来越广泛地应用,目前我国在城市污水处理、中水回用、河道黑臭水处理、高磷废水处理、造纸废水处理、油田废水处理等方面对该技术的工程应用已逐步展开,均取得了较好的结果。具体原理详见下图:

 


三、磁混凝沉淀工艺

待处理污水首先进入处理装置的I级混合池,同时向1级混合池投加混凝剂PAC,二者充分混合后进入 2级混合池,与回收的磁粉和回流污泥混合絮凝,然后进入3级混合池,与在此与加入的助凝剂PAM进行反应,生成较大的絮体颗粒,最后进入沉淀池快速沉降,上清液进入下一道 处理工序或直接达标排放。

经沉淀池沉淀下来的污泥,部分经污泥回流泵回流到2级混合池继续参与反应,另一部分则经高剪切机进行污泥剥离,并进入磁分离机进行磁粉回收,回收的磁粉再次进入2级混合池继续参与反应,剩余污泥则进入后续污泥处理系统。具体工艺流程详见下图:


四、技术参数及系统特点

(一)、技术参数

混凝反应时间:1-2min

磁粉反应时间:1-2min

絮凝反应时间:2-

斜管区上升流速:20-40m/h

污泥回流量:4-8%

排泥浓度:10-15g/L

(二)、系统特点

1、沉降速度快,可达到40m/h的高沉降速度;

2、表面负荷高,高达20m3/m²h~40m3/m²h;

3、停留时间短,进水到出水可低至20分钟;

4、有效减少占地面积,沉淀池占地面积可低至常规工艺的1/20;

5、高效除磷,最优出水TP可低至0. 05mg/L;

6、出水透明度高,浊度< 1NTU;

7、SS去除率高,最优出水<2mg/L;

8、磁粉回收使用,回收率99%以上,运行成本低;

9、有效优化药剂投加量,减少运行费用,最优情况可节省15%的加药量;

10、系统紧凑(亦可做成移动式处理装置),可实现自动化控制,操作简便。

 


五、高效磁澄清和其他澄清池工艺对比


序号

项目指标   

加沙澄清池

高效澄清池   

高效磁澄清  

1

基本原理

投加微沙,絮凝沉降

池内增加斜管

投加磁粉,絮凝沉降

2

沉降速度

速度快

速度较慢

速度极快

3

回收利用

微沙

不需要

磁粉

4

适用水质

SS<1000mg/L

SS<200mg/L

SS<2000mg/L

5

表面负荷

10~20 m3/m²h

10~12m3/m²h

2~40 m3/m²h

6

主要功能

去除SS、无机TP

去除SS、无机TP

去除 SS、TP、COD

7

出水SS

10 mg/L

10 -20mg/L

<5 mg/L

8

TP保障

无机 TP<0.5 mg/L

TP无保障

TP<0.5 mg/L

9

COD去除

10%~20%

效果差

30%~40%

10

10万m/d工程造价

120- 160元/m3

100~140元/m

100~140元/m3

11

用于一级A提标

需后续过滤

需后续过滤

无需后续过滤

12

综合评价

达到一级A排放标准,成本稍高

整体效果差,成本较低

优于一级A排放标准,对于TP、SS、 C0D去除效果显著

六、应用领域

污水领域∶除SS、总磷;除颗粒及部分胶体类COD(具体包括∶污水厂提标改造;深度除磷、除悬浮物;河道黑臭水治理;重金属废水处理;含油废水处理)

自来水领域∶ 除磷、除藻、软化