1 引言
自上世紀(jì)六十年代末,在麻省理工學(xué)院研究所研制成功第一套高梯度磁分離工藝并開始用于水處理領(lǐng)域。從1999年開始,磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)在美國經(jīng)過長達(dá)八年多的實(shí)驗(yàn)性研究、生產(chǎn)性試驗(yàn)以及工程化,成功的完成了連續(xù)三年的生產(chǎn)性試驗(yàn)運(yùn)行記錄,獲得多項(xiàng)專利[1]。加載混凝磁分離的技術(shù)應(yīng)用已列入國家科技支撐計劃以及“典型村鎮(zhèn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)構(gòu)建技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用研究”, “加載混凝磁分離國際合作和推廣”在建設(shè)部立項(xiàng)以發(fā)展中小城鎮(zhèn)市政設(shè)施建設(shè)。
2 工藝原理
磁分離技術(shù)是將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理的一種技術(shù),該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域,該技術(shù)是利用元素或組分磁敏感性的差異,借助外磁場將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理,從而達(dá)到強(qiáng)化分離過程的一種新興技術(shù)。磁分離技術(shù)中的磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)是利用外加磁加載物的作用增強(qiáng)絮凝以達(dá)到高效沉降的目的。其原理是向污水中投加少量混凝劑、磁種等與污染物絮凝結(jié)合成一體,然后通過高效沉淀將水中的污染物去除,磁種通過磁鼓分離器回收循環(huán)使用。磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是整個工藝的停留時間很短,對SS、TP等在內(nèi)的污染物處理效果好,出現(xiàn)反溶解過程的機(jī)率非常小,另外系統(tǒng)中投加的磁種和絮凝劑對細(xì)菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用,因此對細(xì)菌、病毒、油、重金屬及磷的去除效果比傳統(tǒng)工藝要好,由于對磷的去除效果奇高,切斷了藻類生長的營養(yǎng)源,對藻類生長的控制效果特佳。
3 磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)在污水處理工程中的應(yīng)用
磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)以前在工程實(shí)際中應(yīng)用較少,原因是磁種的回收技術(shù)一直沒有很好的解決,而現(xiàn)在這一技術(shù)難點(diǎn)成功的被突破,磁種的回收率達(dá)到99%以上,并且己于1999-2007年成功的完成了長達(dá)多年的驗(yàn)證性試驗(yàn)。
從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看,磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上已經(jīng)有了一些嘗試,但在深度處理中的應(yīng)用及強(qiáng)化混凝機(jī)理等方面仍有待更進(jìn)一步的研究。
北京某污水處理廠能力提升應(yīng)急工程日處理能力為50000m3/d,根據(jù)其實(shí)際現(xiàn)狀,經(jīng)分析考察后,擬選擇磁加載強(qiáng)化混凝工藝。采用聚合氯化鋁(PAC)作為混凝劑,加藥量為24mg/L,采用聚丙烯酰胺(PAM)作為助凝劑,加藥量為2mg/L。加載混凝磁分離系統(tǒng)對污水中TP、SS、BOD、COD、NH3-N濃度去除情況的24小時實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 磁分離系統(tǒng)對TP、COD、NH3-N去除數(shù)據(jù)表
取樣
時間 |
TP(mg/L) |
COD(mg/L) |
NH3-N(mg/L) |
|
進(jìn)水 |
出水 |
去除率 |
進(jìn)水 |
出水 |
去除率 |
進(jìn)水 |
出水 |
去除率 |
|
6:00 |
4.29 |
0.19 |
95.57% |
368.40 |
71.60 |
80.56% |
33.34 |
30.85 |
7.47% |
|
8:00 |
4.10 |
0.18 |
95.54% |
373.20 |
69.10 |
81.48% |
33.43 |
31.53 |
5.68% |
|
10:00 |
4.33 |
0.21 |
95.25% |
356.40 |
71.60 |
79.91% |
38.66 |
33.53 |
13.27% |
|
12:00 |
5.44 |
0.29 |
94.74% |
461.60 |
95.36 |
79.34% |
39.98 |
36.02 |
9.90% |
|
14:00 |
6.65 |
0.36 |
94.65% |
546.20 |
97.13 |
82.22% |
45.61 |
42.60 |
6.60% |
|
16:00 |
6.61 |
0.33 |
95.00% |
604.60 |
112.60 |
81.38% |
47.77 |
38.12 |
20.20% |
|
18:00 |
6.27 |
0.29 |
95.39% |
530.40 |
96.03 |
81.89% |
40.87 |
36.75 |
10.08% |
|
20:00 |
5.95 |
0.23 |
96.08% |
772.20 |
90.56 |
88.27% |
40.53 |
35.76 |
11.77% |
|
22:00 |
6.03 |
0.24 |
95.95% |
556.60 |
114.80 |
79.37% |
42.71 |
37.25 |
12.78% |
|
0:00 |
6.08 |
0.24 |
95.98% |
437.30 |
81.88 |
81.28% |
42.83 |
36.86 |
13.94% |
|
2:00 |
6.08 |
0.25 |
95.85% |
479.20 |
99.32 |
79.27% |
41.44 |
35.52 |
14.29% |
|
4:00 |
6.03 |
0.26 |
95.60% |
525.20 |
103.60 |
80.27% |
43.90 |
35.93 |
18.15% |
以一天24小時取樣時間為橫坐標(biāo),污水中TP、COD、NH3-N進(jìn)、出水濃度為縱坐標(biāo)繪圖,如圖3~圖5所示。
從圖3可看出,磁分離系統(tǒng)對TP的去除效果非常好,進(jìn)水TP日均濃度為 5.66mg/L,出水TP 日均濃度為0.26mg/L,日均去除率95.46%;在進(jìn)水TP上下波動幅度達(dá)2.55 mg/L時,出水TP上下波動幅度卻保持在0.18 mg/L范圍以內(nèi),并且全部在0.4mg/L以下,滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級A標(biāo)。
磁分離系統(tǒng)可大幅度去除污水中的COD,進(jìn)水COD日均濃度為 500.94mg/L,日均出水COD 濃度為91.97mg/L,日均去除率達(dá)到81.64%。在進(jìn)水COD濃度上下波動幅度達(dá)415.80mg/L時,出水COD濃度上下波動幅度卻保持在45.7 mg/L范圍以內(nèi),并且全天只有三個時間段出水COD略超過100mg/L,其余全部在100mg/L以下,滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)二級標(biāo)準(zhǔn)。
從圖5可看出,磁分離系統(tǒng)對氨氮有一定的去除效果,但是去除率不高,主要是因?yàn)榇欧蛛x系統(tǒng)對溶解性的污染物去除率較低,進(jìn)水氨氮日均濃度為40.92mg/L,出水氨氮日均濃度為 35.89mg/L,日均去除率僅為12.29%。
4 結(jié)論及建議
通過上述實(shí)際工程實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)對我國城市污水應(yīng)急處理工程的TP、COD的去除效果較好,對污水中的氨氮有一定的去除效果,但是去除率不高,在實(shí)際工程應(yīng)用中,為了更好地去除污水中的氨氮,建議可以通過將磁加載強(qiáng)化混凝技術(shù)與現(xiàn)有的生物處理技術(shù)相結(jié)合,利用前段生物處理技術(shù)對氨氮的處理,以達(dá)到較好的整體處理效果。
[參考文獻(xiàn)]
[1] Chen W,Horan N J. The treatment of a high strength pulp and paper mill effluent for wastewater reuse(Ⅲ). Tertiary treatment options for pulp and paper mill wastewater to achieve effluent recycle[J]. Environmental, Technology,1998,19(2):22-23.