磁分離技術(shù)在水處理中的運用
2015-04-29 00:00:00李莎莉
【摘 要】磁分離技術(shù)具有分離速度快、效率高等特點，它已經(jīng)應用于食品廢水處理、含油廢水處理、城市污水處理、印染廢水處理等工業(yè)廢水的處理，隨著發(fā)展進步，該技術(shù)不斷拓寬應用領(lǐng)域，如固體廢棄物礦渣、粉煤灰。
【關(guān)鍵詞】磁分離技術(shù)；高梯度磁分離技術(shù)；水處理
Magnetic separation technology in water treatment
Li Sa-li
（Taiyuan University of Technology Shanxi taiyuan 030024）
【Abstract】Magnetic separation technology has higher separate speed and efficiency. It is widely used in the food waste water treatment，oily wastewater treatment，the urban sewage treatment，printing and dyeing wastewater treatment of industrial waste water treatment.Along with the development of society，this technology is widening its fields in application， such as solid waste slag and fly ash.
【Key words】Magnetic separation technology；High gradient magnetic separation technology；Water treatment
1.磁分離技術(shù)簡介
磁分離技術(shù)是借助磁場力的作用，對磁性不同的物質(zhì)進行分離的一種物理分離方法。
廢水中的污染物種類很多，對于具有較強磁性的污染物，可直接用高梯度磁分離技術(shù)分離；對于磁性較弱的污染物可先投加磁種（如鐵粉、磁鐵礦、赤鐵礦微粒等）和混凝劑，使磁種與污染物結(jié)合，然后用高梯度磁分離技術(shù)除去。磁分離的物理作用基本原理就是通過外加磁場產(chǎn)生磁力，把廢水中具有磁性的懸浮顆粒吸出，使之與廢水分離，達到去除或回收的目的。
2.磁分離技術(shù)的研究進展
磁分離技術(shù)用于水處理工程，它又可以稱得上是一門新興技術(shù)。從上世紀60年代開始，蘇聯(lián)用磁凝聚法處理鋼廠除塵廢水，60年代末，美國MIT教授科姆發(fā)明高梯度磁過濾器，70年代美國應用磁絮凝法和高梯度磁分離法處理鋼鐵、食品、化工、造紙等廢水。1974年瑞典開始用磁盤法處理軋鋼廢水，隨后的75年日本開發(fā)盤式“兩秒分離機”。我國從70年代中期到80年代初，將磁聚凝法、磁盤法、高梯度磁分離法用于煉鋼、軋鋼廢水的處理。近年來，磁分離技術(shù)在電鍍廢水、含酚廢水、湖泊水、食品發(fā)酵廢水、市政廢水、鋼鐵廢水、廚房污水、屠宰廢水、石油采出水等處理方面都取得了一定的研究成果，有的已經(jīng)在實際廢水處理中得到了很好的應用。
3.磁分離技術(shù)廢水處理方法及其理論基礎(chǔ)
[2]這三種方法都是利用污染物的凝聚性和對污染物的加種性，凝聚性是指具有鐵磁性或順磁性的污染物在磁場作用下，由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而后除去；加種性是指借助于外加磁性種子以增強弱順磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去；或借助外加微生物來吸附廢水中順磁性離子，再用磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。磁種表面的醛基靠共價鍵和廢水中的膠體[3]、懸浮物、蛋白質(zhì)、脂肪、磷酸鹽等結(jié)合在一起，在進行高梯度磁分離時，就能夠在過濾器中將帶有雜質(zhì)顆粒的磁粉捕獲c從而達到分離的目的。通過改變?nèi)芤后w系的pH值，可以強化分離效果。
4.磁分離技術(shù)在水處理中的應用與研究情況
磁分離技術(shù)在實際應用中還必須結(jié)合其他相關(guān)的技術(shù)，才能發(fā)揮很好的效果。下面根據(jù)磁分離技術(shù)的特點，從三個方面簡要介紹其應用。
首先是處理含磁性污染物的污水，鋼鐵熱軋/連鑄廢水、冷軋乳化液等，其污染物98%以上都是強磁性物質(zhì)，另外還含有部分油類和少量非磁性物質(zhì)，非常適合用磁分離的方式凈化。其工藝簡單，占地面積小，處理效果好。由于熱軋廢水水量巨大，含油多，用HGMS處理熱軋廢水的實例不是太多。而高爐、轉(zhuǎn)爐除塵廢水的磁性稍弱、廢水中顆粒粒度細、不含油，所以HGMS大多應用于此類廢水的處理，在實際運行中，一般還要投加一定量的絮凝劑，真正采用的工藝和處理含弱磁性顆粒的廢水類似。圓盤式磁分離器多用于處理大水量熱軋廢水。
第二是處理非磁性或弱磁性污染物污水，對于非磁性或弱磁性污染物污水，一般通過投加磁種，然后利用絮凝技術(shù)使非磁性物質(zhì)與磁種結(jié)合在一起，然后單獨利用磁分離技術(shù)或絮凝沉降聯(lián)合高梯度磁分離技術(shù)分離凈化廢水。這類技術(shù)被人們稱為“磁種混凝磁分離”或者“磁加載磁分離”技術(shù)。在廢水處理領(lǐng)域，磁種沒有選擇性的要求，一般只要求其：①具有比較強的磁性；②易于回收重復利用。在磁種研制方面，國內(nèi)鄭學海等利用煉鋼廠排放的煙塵和氣溶膠凝聚物，研制的廉價磁種，其效果與商品磁粉相當，但價格僅為其1/20，用于有機廢水、印染廢水、含油廢水、重金屬廢水等的處理。趙愛武利用粉煤灰中的“磁珠”作為磁種，采用高梯度磁分離器處理含磷廢水，達到了以廢治廢的目的。
第三是磁分離技術(shù)與生化技術(shù)的結(jié)合應用，為了更好地處理污水中的COD、BOD、氨氮、磷等污染物，只有將磁分離技術(shù)與現(xiàn)有的生物處理技術(shù)相結(jié)合，才可能達到比較好的效果。如BioMag工藝，是將CoMagTM工藝與活性污泥法結(jié)合，可以達到脫氮除磷的效果。該工藝的實質(zhì)為生物處理加上加藥化學除磷。除磷主要靠化學沉析及混凝磁分離來實現(xiàn)；MagBRTM工藝即磁生物反應器（Magnetic Bio-Reactor），它是以類似膜生物反應器（MBR）的原理構(gòu)造的成套工藝技術(shù)，采用成熟的ReMagdiscTM超大流量稀土磁盤分離機（相當于MBR中的膜組件）和利用負載微生物磁種來實現(xiàn)其功能。磁生物反應器主要由磁組件和膜生物反應器兩部分構(gòu)成。大量的微生物在生物反應器內(nèi)與基質(zhì)（廢水中的可降解有機物等）充分接觸，通過氧化分解作用進行新陳代謝以維持自身生長、繁殖，同時使有機污染物降解。磁組件通過磁分離作用對廢水和污泥混合液進行固液分離[4]。
5.磁分離技術(shù)水處理的局限性
磁分離技術(shù)處理廢水存在如下的技術(shù)難度和局限性：介質(zhì)的剩磁使得磁分離設(shè)備在系統(tǒng)反沖洗時，難以把被聚磁介質(zhì)所吸附的磁性顆粒沖洗干凈，因而影響著下一周期的工作效率，為了提高磁場梯度，必須選擇高磁飽和度的聚磁介質(zhì)，對聚磁介質(zhì)的選擇具有一定的技術(shù)困難，且增加運行的費用[5]。盡管磁分離技術(shù)是一種簡易可行且處理效率高的水處理技術(shù)，由于上述技術(shù)難度和局限性，有待繼續(xù)研究克服。因此，在實際應用中影響著它的廣泛應用。
為了克服普通磁分離技術(shù)的缺陷，有多項研究對其進行改進，如研究高梯度磁分離技術(shù)。高梯度磁分離技術(shù)是一種新型的水處理技術(shù)，目前已經(jīng)得到了大量應用，具有廣闊的應用前景。高梯度磁分離技術(shù)以獨特分離原理和諸多優(yōu)點成為最有發(fā)展前途的新型污水處理技術(shù)之一[6]。金屬容器，通常填充不銹鋼鋼毛，由于鋼毛導磁率極高，當容器外加磁場，就會在鋼毛附近產(chǎn)生磁力變化，形成磁場梯度。磁性顆粒通過分離器時，就會在磁力的作用下軌跡發(fā)生偏移，形成有效的顆粒捕集和聚集區(qū)域，此技術(shù)適用于有一定粒度和磁性的顆粒多相分離。被分離的顆粒在磁場中受到很多種作用力，磁場力、自身重力、流體粘滯力、浮力、流體慣性力、離心力以及分子間的引力等力的作用。除了磁場力對分離有正作用外，其他幾個力對分離起反作用，要使顆粒在磁場中順利地被捕獲分離，其所受到的磁場力要大于其他幾個力的合力。
6.總結(jié)
綜上，磁分離技術(shù)采用的物理化學處理法和物理高能磁場的作用，提高了處理不同污水、固體廢棄物的能力，是一種優(yōu)良的環(huán)保處理行業(yè)的通用型設(shè)備，是以廢治廢、實現(xiàn)廢棄物資源化、減少污染、保護環(huán)境的可行措施，其效果較好，應予提倡和推廣。
【參考文獻】
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[5]崔和平，鐘艷萍.絲狀菌污泥膨脹的原因及其控制方法.中國給水排水[J].2004，20（6）.
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