鄭學(xué)海，劉東方，楊彥濤
（天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，天津300191）

　　摘　要：通過廉價(jià)磁種的開發(fā)以及磁分離機(jī)的研制，并對有機(jī)廢水、印染廢水、含油廢水、重金屬廢水等的應(yīng)用實(shí)例表明，磁絮凝分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中有獨(dú)特良好的應(yīng)用前景。
　　關(guān)鍵詞：磁絮凝；磁分離；廢水處理；廉價(jià)磁種
　　中圖分類號：TU991.22
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號： 1000-4602(2000)08-0033-03

　　1 廉價(jià)磁種的開發(fā)

　　磁種的性質(zhì)與價(jià)格是影響磁分離性能與運(yùn)行費(fèi)用的重要因素，為使磁絮凝技術(shù)在廢水處理中占有一席之地，本研究開發(fā)的磁種具有以下特點(diǎn)：
　　以廢治廢，原料來源豐富；
　　無需復(fù)雜制備工藝；
　　廉價(jià)高效，適宜各類工業(yè)廢水；
　　無有害重金屬的引入。
　　磁種原料采用煉鋼廠排放的煙塵和氣溶膠凝聚物通過靜電除塵后的“紅土”狀細(xì)粉。經(jīng)用電子顯微鏡掃描，微粒形狀以圓球形為主，粒徑在0.5μm左右，在接種過程中顯現(xiàn)良好的分散性，配制與混凝反應(yīng)時(shí)更顯均勻。其化學(xué)成分含鐵量高，雜質(zhì)少，主晶相為r—Fe₂O₃，“紅土”有少量亞鐵離子以FeO形態(tài)存在,但并不影響吸著性能。FeO的磁化率為7200×10^-6(293℃)，F(xiàn)e₂O₃為3586×10^-6(103℃)。若用此廢料直接加工成鐵氧體，其磁性主要技術(shù)參數(shù)也能達(dá)到國家SJ285—77標(biāo)準(zhǔn)。測試結(jié)果見表1。

　　平行比較試驗(yàn)與大量使用結(jié)果表明，所開發(fā)的“紅土”磁種與商品磁粉在投加量、COD去除率、SS殘留、吸著分離能力等方面均無差別，而在分散性、無需回收、價(jià)格低廉等方面更具有明顯特點(diǎn)，其比較結(jié)果見表2。

　　2 磁分離裝置的研制?

　　帶有磁種的廢水絮絨體與水中其他物質(zhì)的磁性差異是磁分離基礎(chǔ)。磁分離按磁場類型可分為永磁分離、電磁分離和超導(dǎo)磁分離。按結(jié)構(gòu)原理可分為磁凝聚分離、磁盤分離和高梯度磁分離。按工作方式可分為連續(xù)式或間歇式，凝聚沉降分離和磁力吸著分離。本研究所設(shè)計(jì)的裝置是永磁連續(xù)吸著式分離機(jī)。
　　2.1 工作原理?
　　永久磁鐵按一定方式排列形成磁回路，污水在磁圓盤的梯度磁場中通過時(shí)包裹磁種的懸浮絮 絨體被吸著在緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的盤表面，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)將污泥帶出水面，同時(shí)開始瀝水，轉(zhuǎn)至刮泥板口，污泥被刮除后，盤面又進(jìn)入水中，重新吸著周而復(fù)始。原污水與磁盤旋轉(zhuǎn)方向成逆流，SS 逐級被永磁體吸著，流動(dòng)過程中污水逐級變清。工作原理詳見圖1。

　　2.2 分離機(jī)特點(diǎn)?
　?、龠M(jìn)入分離機(jī)的懸浮顆粒是具有磁性種的凝聚體，進(jìn)入轉(zhuǎn)盤磁場中即被磁化吸著。若進(jìn)入前先經(jīng)預(yù) 磁化，則預(yù)磁化程度與流速及預(yù)磁強(qiáng)度有關(guān)。
　?、谖鬯诖疟P梯度磁場小區(qū)的停留時(shí)間為數(shù)秒鐘，全程需幾分鐘，SS的去除率可達(dá)90%～99.5%。
　?、鄞欧蛛x機(jī)的污泥含水率為85%～90%，且污泥容易脫水。
　　④分離機(jī)可實(shí)行無級調(diào)速，連續(xù)運(yùn)行。本研究所用樣機(jī)的磁盤直徑為0.5 m，產(chǎn)品盤的直 徑為1 m，每磁盤處理量為14m³/d，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)水量大小增減磁盤數(shù)量。磁盤與本體的材質(zhì)可采用玻璃鋼或不銹鋼，前者價(jià)格便宜30%。

　　 3 幾種工業(yè)廢水的處理實(shí)例
　　磁絮凝與分離的主要工藝過程見圖2。

　　3.1 磁絮凝處理高濃度有機(jī)廢水
　　某日資汽車配件工廠的排放廢水中含有聚烷撐類化合物，COD為2000mg/L左右，要求處理后COD為150mg/L。用一般物化、生化法均難達(dá)標(biāo)，采用磁絮凝工藝條件及結(jié)果見表3。

　　結(jié)果表明：
　　磁種用量不影響COD去除率，只影響吸凈的難易。當(dāng)用量在1g/L時(shí)，絮凝體吸出容易(一次即全部吸出)，用量降到0.6g/L時(shí)二次基本吸凈，降到0.4g/L時(shí)則需要三次才能吸凈。而在實(shí)際運(yùn)行的分離機(jī)中，轉(zhuǎn)盤不斷旋轉(zhuǎn)過程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)多級吸著，COD去除率與磁絮凝條件有關(guān)，只要控制好條件，適量加入磁種即可保證去除率及污泥順利吸出。
　　聚烷撐溶液相變時(shí)需投堿，10%NaOH用量在2～10 mL/L變化時(shí)對廢水COD去除率基本無影響?？刂茐A用量的目的是絮凝完成后出水pH在8～9，這樣既滿足了相變所需的堿性條件和絮凝所必須的用堿量，又滿足了出水pH達(dá)標(biāo)的要求，從而達(dá)到降低成本、簡化工藝的目的。
　　添加Mg²⁺是針對該廢水來自制純水的洗滌水，調(diào)整硬度更有利于磁絮凝，使其出水清澈透明，一般工業(yè)廢水無須投加Mg²⁺?！?BR>　　根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果提出的工藝參數(shù)所設(shè)計(jì)的處理工程規(guī)模為72m³/d，工程已運(yùn)行三年，達(dá)標(biāo)排放。工程投資為日本同類工廠所采用的化學(xué)氧化加生物處理工藝的1/10。
　　3.2磁絮凝處理含鉛廢水
　　某蓄電池工廠生產(chǎn)過程排放含鉛廢水濃度在15～50mg/L。?
　　原廢水處理工藝采用：

　　存在的主要問題是微細(xì)的Pb(OH)₂絮體過濾困難，濾壓高、周期短、濾芯堵塞、反沖洗困難。由于現(xiàn)場排水水質(zhì)不穩(wěn)定，磁絮凝試驗(yàn)采用模擬最高排放濃度50mg/L和一般排放濃度15mg/L兩種情況，pH為3～4，處理結(jié)果見表4。

　　結(jié)果表明：由于原水中Pb²⁺含量高，可適當(dāng)增加一些“紅土”的用量，有利于沉淀析 出。原水含鉛濃度無論在高濃度或低濃度時(shí)，經(jīng)磁絮凝處理后均可達(dá)到0.09mg/L，遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)1mg/L。該廠原廢水處理流程經(jīng)采用磁絮凝工藝改造后，鉛的排放濃度降到0.5mg/L，并解決了濾芯堵塞，反沖困難等問題。
　　3.3 磁絮凝對染料廢水的脫色試驗(yàn)
　　試驗(yàn)選用翠藍(lán)染料和活性艷紅二種染料母液稀釋液，色度在1000倍，定量加入脫色劑、磁種以及聚丙烯酰胺(陰)，用NaOH調(diào)節(jié)pH至8～9，結(jié)果見表5、6。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明：脫色劑與磁絮凝結(jié)合能有效脫色與分離，對活性染料的色度去除率≥98%，磁種與PAM用量增加有利于沉淀析出。
　　3.4磁絮凝處理含油廢水
　　某漆包線廠含油廢水呈灰黑色，pH＝7。采用聚鐵磁絮凝的處理結(jié)果見表7。

　　聚鋁磁絮凝的處理結(jié)果見表８。

　　由以上兩種試驗(yàn)可見，含油廢水處理用磁絮凝聚鐵效果優(yōu)于聚鋁。另外用國產(chǎn)管式超濾膜分離對照試驗(yàn)表明，當(dāng)原水含油量為290mg/L，COD為747mg/L時(shí)，膜分離后含油量為35mg/L，COD為85mg/L，出水無色透明。因此，用磁絮凝能取代膜處理，投資可省40%。

　　4 結(jié)論

　　　磁絮凝技術(shù)與快速分離是很有應(yīng)用前景的水處理技術(shù)。其特點(diǎn)是：?
　　　處理方法簡單易行、經(jīng)濟(jì)有效、能實(shí)現(xiàn)快速分離與快速沉降。在占地、能耗、操作、污泥含水率、脫水性能與特殊膠體分離等方面較傳統(tǒng)分離技術(shù)有明顯優(yōu)勢和獨(dú)特性能。?
　　　研究開發(fā)的磁種，來源豐富、價(jià)格低廉、使用性能穩(wěn)定，經(jīng)對其物化性能與結(jié)構(gòu)分析以及示范工程二年來實(shí)際使用證明，其性能與商品磁粉相同，但價(jià)格僅為商品磁粉的1/20，在經(jīng)濟(jì)上為磁絮凝技術(shù)的拓寬應(yīng)用途徑奠定了基礎(chǔ)。
　　　提出的磁分離成套技術(shù)與設(shè)備可全部國產(chǎn)化，能適用于不同類型廢水處理的磁分離工藝要求。?

　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所.水污染防治手冊［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1989.351-353.??