李晓民

（山东华城城建设计工程有限公司，山东 济南 250101）

磁絮凝技术是在常规絮凝沉淀分离工艺中引入磁性加载物，使絮凝产生的絮体与加载物有效结合，加强絮凝效果，增加絮体的比重，加快絮体沉降速度，使水体快速得到净化，出水清澈透明，澄清池污泥先送至转鼓磁粉回收机回收磁粉循环使用，同时排出污泥至污泥脱水系统。磁絮凝技术广泛应用于大、中、小型污水厂深度处理中。

1 磁絮凝技术的优势

磁絮凝混合系统投加磁粉和絮凝剂，可以有效去除细菌、病毒及多种微小颗粒，因此SS去除率相比传统工艺较高，出水水质且稳定性高。同时，水力负荷高，15～30 m/h的上升流速，停留时间很短，其高速沉淀的性能优异，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[1]。

2 磁絮凝沉淀用于生活污水深度除磷

常规化学除磷工艺存在絮体松散、沉淀慢、占地面积大、化学药剂投加量大、泥量大、运行费用高等问题，使得常规化学除磷工艺的发展遇到瓶颈。

磁絮凝沉淀技术作为物化除磷的一种，克服传统化学除磷的缺陷，具有絮体密实、沉降速度快、药剂投加少、占地面积小和运行费用少的特点，在生活污水处理方面得到广泛应用。传统化学除磷因絮体不宜沉降导致不设置污泥回流，磁絮凝沉淀技术在系统中增设污泥回流系统，污泥的回流后仍然可以在沉淀池中高速沉降。污泥回流主要作用增加絮凝效果，减少絮凝剂投加量。

有实验研究得出，城镇污水应用磁絮凝技术进行深度除磷，药剂最佳的投放顺序为：PAC→磁粉→PAM。通过两组实验结果对比，对于含有大量磷酸盐的污水，使用磁絮凝技术的效果明显，去除率为97%，出水浓度为0.15 mg/L[2]；而磁絮凝技术对于有机磷的去除效果比较差，对于含有大量有机磷的污水，总磷的去除率是75%，出水浓度为1.43 mg/L。通过对两组实验的正交实验得出对于磁絮凝技术除磷实验中的影响大小为：PAC浓度＞磁粉浓度＞PAM浓度＞沉淀时间。相较于传统技术，磁絮凝技术不仅在悬浮物和COD的去除都有比较好的效果，而且时间减少33%，从而可以使用更小的沉淀池等建筑来降低成本。研究证实磁体的粒径在75～105 μm效果最好，在紊流漩涡中，由于磁体的加入，絮体粒子的受力发生了改变，从而不断改变方向。水中的絮体、磁体相互碰撞的概率变大，更易形成磁絮体，去除率得到提升。磁体粒径过大或者过小则会引起离心惯性力的过小或者过大，从而导致絮体不稳定或絮体被破坏，所以去除效果不理想。然而在絮凝阶段，径大的磁粉所产生的大的涡旋能够协同促进絮体产生，使得去除率提高。当磁感应加强时，水处理效果得到提升。试验研究通过添加磁粉使得沉降时间由未使用磁絮凝技术的10 min降至2 min，消耗的PAC量由对照的17.20 mg/L降至9.98 mg/L，极大的降低了沉降时间和用药量。

3 磁絮凝技术在矿山尾矿水处理中的应用

矿山开采过程中由于选矿等工艺粉碎产生大量的细粒级颗粒，矿山尾矿水中的这些细粒级颗粒具有粒径小、疏水性好、负电位高等特性，从而容易新城稳定的悬浮物，常规絮凝沉淀工艺难以处理沉[3]。近几年，磁絮凝技术作为一种全新的尾矿水处理技术广泛应用于各矿山尾矿水的处理。与传统的絮凝沉淀工艺比较，处矿山尾矿水具有低能耗、效果好、成本低的优势。

陈啸等采用磁种絮凝技术对某赤铁矿尾矿水进行处理，研究结果表明：添加磁粉可产生更加密实的絮凝提，可以明显增大絮凝体的粒度，最佳的协同作用阴离子聚丙烯酰胺与天然磁种的投加量分别为2 mg/L和2 mg/L，磁种与尾矿颗粒之间存在着长程作用力，同时阴离子聚丙烯酰胺在磁种和赤铁矿颗粒表面产生了化学吸附架桥作用。

磁絮凝工艺处理矿井水的相关研究结果表明：磁絮凝工艺中最佳的混凝剂为PAC，最佳投加量为60 mg/L，助凝剂PAM的种类对于处理效果影响较小，考虑到成本，选择阴离子PAM为最佳助凝剂，最佳投加量为4 mg/L。磁种的投加对出水浊度、SS去除率的提高影响较小，但是能显著缩短沉淀时间，絮体沉淀时间小于15 s，出水浊度去除率可达到95%以上。三级反应池的搅拌强度应该递减，分别为300、200、100 r/min。

4 磁絮凝技术在焦化废水处理中的应用

在煤高温炼焦、煤气净化、炼焦产品回收和精致的操作所产生的工业废水被称为焦化废水。焦化废水的化学成分主要为无机化合物类的铵盐类和有机化合物中的酚类、单环和多环芳香族化合物、含有氮、硫、氧的杂环化合物。目前采用生化法处理焦化废水是许多国家的选择[4]。由于其难以生物降解的特性，所以很难用生化法将废水处理达标，进而对于焦化废水的深度处理多采用混合法。

现阶段，相关部门对焦化废水的深度处理一般运用混凝法和吸附法，而磁絮凝技术作为新兴的水处理技术，因其特有的优势使得越来越多的人进行了研究。加入废水中的磁粉在水中扩散，依靠其磁力获得大的比表面积并且产生磁场，以吸附带电荷的胶粒。同时，在废水中悬浮的磁粉颗粒增加了悬浮颗粒的数量，从而使得胶体颗粒的碰撞机会提升，导致更易形成絮体，去除率也随着絮凝效果的增强而提高。

经实验证明，在投入磁粉的初期，焦化废水的各项指标随着添加量的增加变大，当投入量到达400 mg/L时，去除效果最好，CODcr的去除率为62.5%，浊度的去除率为92.2%，氨氮去除率为22.3%。相比于没有加入磁粉时的去除率，分别提升了1.5%、2.4%和1.6%。然而再加入磁粉，去除率出现下降。实验观察得出磁粉和絮体的结合形成了体积更小、结合更为紧密、沉降速率更快的复合磁絮凝体。分析得出在磁粉增加的过程中，使得更多的磁粉可以和絮体进行结合，所以去除率得到升高。然而随着磁粉添加量超过最佳值时，不但不再形成磁絮凝体，磁粉还会干扰污染物被絮凝剂吸附，从而去除率有了下降[5]。

5 磁絮凝技术在污水厂提标改造中的应用

由于人均水资源缺乏和城市中水资源受到污染，使得污水的高效处理获得越来越多人的重视。目前，生活污水的处理工艺一般为一级物理处理和二级生化处理，但效果不够理想。磁絮凝技术作为污水深度处理技术的一种，因其技术优势，成为了污水厂提标改造的新途径。为满足出水的排放指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准的要求，许多学者对磁絮凝技术在污水厂提标改造中的应用进行了研究。

在一定范围内，通过增加PAC和磁粉药剂投加量可以提高SS的去除率，但是随着PAM的增加，SS的去除率呈现先升后降的趋势。增加磁粉和PAC投加量能提高污水浊度去除率；随着PAM 投加量的增加，浊度去除率后降的趋势，搅拌速度也严重影响着去除效果，过快和过慢效果都不佳。同时提出磁粉呈现先升高后降低的趋势；搅拌速率过快或过慢去除效果不佳。磁体投加越早对SS的去除越有利，药品投加顺序依次为磁粉、PAC，然后搅拌4 min，再投加PAM。

漳浦污水处理厂建设总规模为6.0×104m3/d，2018年进行了一级A标准升级改造，采用磁絮凝沉淀技术。设计时候采用专用搅拌形式，下推混合快速推进，上推慢速上升，通过这种设计的优化可以实现PAC的快速混合和慢速絮凝都在一个池体中进行。采用4池设计，混凝反应池为2池，总停留时间为5 min，加载反应池停留时间为2.5 min，絮凝反应池停留时间为2.5 min。实际运行中采用沉淀池表面负荷为16 m3/（m2·h），在后期运行中沉淀池出水稳定达到一级A标准。

青岛即墨区污水处理厂建设总规模为20.0×104m3/d，由于运行长期饱受压力，导致污水厂出水指标一直未能正常达到排放要求，从而进行提标改造，但是厂区用地限制，仅在厂区东南角有1 500 m2的可用土地，不能满足常规深度处理用地的要求，最后只能够即墨市污水处理通过小试、中试及方案论证，最终选择增加磁絮凝沉淀池作为改造工艺，该絮凝沉淀池仅占地1 350 m2，设计水力停留时间20 min，沉淀池表面负荷＜20 m3/（m2·h），改造完成后，整体运行费用预计为低于0.09元/m3。出水效果极佳。

6 结论

磁絮凝技术在生活污水深度除磷、矿山尾矿水处理、焦化废水深度处理、污水厂提标改造中都得到极大的应用。这些领域应用磁絮凝技术处理污水，可以减少用药数量，缩短沉降时间，提升去除质量的优势，使得污水处理进步，体现出了磁絮凝技术在污水处理领域具有极大的前景，也为絮凝技术的发展提供了新的思路。