淺談新型加載聚合磁粉在污水處理廠的應用

摘要：目前城市污水不斷增加，嚴重影響城市居民的飲用水安全。河北煤炭科學研究院有限公司通過對現(xiàn)有污水處理現(xiàn)狀的基礎上進行研究分析，成功研發(fā)了新型加載聚合磁粉并應用于污水處理工作，效果良好，并在占地、能耗等方面節(jié)約資源，具有廣闊的推廣應用前景。

關(guān)鍵詞：聚合磁粉;污水處理;沉淀速度;生活污水;

0引言

隨著國家城鎮(zhèn)化的推進，城市規(guī)模在不斷的擴大，大量的市政工程正在建設，在消耗水資源的同時也在產(chǎn)生大量的污水;城鎮(zhèn)人口的不斷增加，產(chǎn)生的生活污水也在不斷的的增加。工業(yè)污水和生活污水如果不經(jīng)過處理直接排入水體，將會導致更多水體的的污染，造成水資源的浪費，環(huán)境問題突出，長此以往造成水資源的的危機將會成為制約社會發(fā)展的重要因素。目前，針對生活污水的處理，許多專家學者進行了多方面的研究，并取得了一系列的成果，河北煤炭科學研究院有限公司在借鑒學習前人的基礎上，利用新型加載聚合磁粉應用到生活污水的應急處理中去，取得良好的效果。

1 目前污水處理的現(xiàn)狀

污水處理技術(shù)經(jīng)過上百年的發(fā)展，取得長足的進步，由原先的簡單的消毒沉淀到有機去除、脫氮除磷再到深度處理回用，由一級處理發(fā)展到現(xiàn)在的三級處理。據(jù)統(tǒng)計，目前目前全國年排污量約為 350 億立方米，但城市污水集中處理率僅為 15%，污水處理效率偏低，原因有三點：

1）污水處理工藝較為落后，城市污水處理技術(shù)是否先進是城市污水處理效率的關(guān)鍵。長期以來，我國的污水處理技術(shù)在借鑒歐美國家的處理技術(shù)基礎上，經(jīng)過消化、吸收形成符合我國國情的處理技術(shù)，并得到了很大的發(fā)展，但與國外同期的技術(shù)發(fā)展水平有相當大的差距，處理效率不高、自動化程度偏低、能量消耗較大等問題。

2）由于城市生活污水和水質(zhì)的波動性大，污染物的種類繁多而復雜，常規(guī)使用的混凝技術(shù)對濁度有著顯著的去除效果，但對市政生活污水的處理則有著較大的局限性。因為混凝技術(shù)中混凝反應受諸多因素影響，如 pH、水力條件、混凝劑的種類及用量等因素的影響。

3）在城市污水處理的過程中發(fā)現(xiàn)，污水處理工藝存在懸浮物顆粒沉淀時間長，去除率偏低，沉淀池占地及體積偏大，導致前期投資過高的情況，運營成本都不適合應用于市政生活污水的應急處理。

2 污水處理的發(fā)展方向

根據(jù)我國目前污水處理的現(xiàn)狀，且隨著社會的不斷發(fā)展，在借鑒參考國外先進技術(shù)和經(jīng)驗的基礎上，依據(jù)我國目前的國情，城市污水處理主要有以下五個方向發(fā)展方向：

1）污水處理總投資節(jié)省。我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴格控制總投資對國民經(jīng)濟大有益處。

2） 污水處理運行費用低。運行費用是污水處理廠能否正常運行的重要因素，是評判一套工藝優(yōu)劣的主要指標之一。

3）污水處理工藝應具有較強的適應沖擊負荷的能力，因為中小城鎮(zhèn)污水水量水質(zhì)晝夜、季節(jié)波動較大。

4）污水處理設備及設施要求管理簡單、運行穩(wěn)定、維修方便。這對于中小城鎮(zhèn)尤為重要，因為中小城鎮(zhèn)往往技術(shù)力量比較薄弱。

5）污水處理設施要占地省。我國人口眾多，人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國許多城市發(fā)展和規(guī)劃的一個重要因素。

3 新型加載聚合磁粉開發(fā)

3.1 磁混凝的基本原理

在常規(guī)混凝工藝基礎上，對于水中非磁性或者弱磁性絮體，通過投加加載聚合磁粉，以加載聚合磁粉作為凝結(jié)核，與脫穩(wěn)絮體形成磁性復合絮體，再通過外磁場實現(xiàn)固液分離，達到高效處理目的。加載聚合磁粉具有很高的性價比，具有很好的微電解效應，有利于促進有機物的分解和重金屬離子的還原反應。

3.2新型加載聚合磁粉產(chǎn)品的研發(fā)

河北煤炭科學研究院有限公司于 1999 年成立專業(yè)用于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售高效磁鐵礦粉（重介質(zhì)）的機構(gòu)。研發(fā)團隊由專業(yè)礦業(yè)工程研究生組成，既有多年豐富的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，又有該領域最前沿的理論和技術(shù)，開發(fā)出磁鐵礦粉。公司在國內(nèi)多個礦區(qū)，開展洗煤服務多年，掌握大量典型數(shù)據(jù)，有著豐富的煤礦污水處理經(jīng)驗，依據(jù)磁混凝的基本原理，開發(fā)新型加載聚合磁粉產(chǎn)品，可確保研究成果的先進性、準確性、代表性，并解決了城市污水處理的中的關(guān)鍵問題，主要如下：

1） 加載聚合磁粉與 PAM 聯(lián)用強化混凝沉淀工藝對污水有的強化處理效果;

2） 加載聚合磁粉可以大幅削減水中 COD，并且去除磷重金屬離子 SSCOD 等污染物;

3） 利用加載聚合磁粉表面活性點位的氧化吸附表面電荷絡合作用，實現(xiàn)污染物從水中分離;

4） 加載聚合磁粉技術(shù)指標中的磁性物含量、水分，目數(shù)、比重對水處理效果有何影響;

5） 加載聚合磁粉的磁性強度、衰減周期、聚合力、粒度構(gòu)成等主要指標、單個指標線性變化和污水處理效果的關(guān)聯(lián)程度，重點關(guān)注磁性強度、聚合力同污水處理效果的關(guān)聯(lián)程度變化;

6） 如何在綜合考慮加載聚合磁性、衰減周期、聚合力、粒度構(gòu)成等主要指標情況下，最大限度提高污水處理效果;

7） 加載聚合磁粉對污水中 COD 色度，去除磷重金屬離子 SSCOD 等污染物的效果如何。

河北煤炭科學研究院有限公司從實際資料出發(fā)，與同行專家進行交流、溝通，技術(shù)路線得到不斷完善，以磁混凝理論方法為基礎，利用最佳試驗參數(shù)及機理研究結(jié)果對實際工藝并進行優(yōu)化，得出加載聚合磁粉的磁性強度、衰減周期、聚合力、粒度構(gòu)成等主要指標、單個指標線性變化和污水處理效果的關(guān)聯(lián)程度。解決了污水處理中的幾個關(guān)鍵問題，并在國內(nèi)外進行調(diào)研，對相同類型的產(chǎn)品對比，下三個方面具有較好的先進性，具體如下：

1） 獲得磁混凝工藝處理污水的最佳參數(shù)的方法;

2） 通過加載聚合磁粉反應前后表征分析探索磁混凝工藝的機理的系統(tǒng)設置;

3） 采用靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)的方法獲得加載聚合磁粉的參數(shù)。

4產(chǎn)品效果

通過產(chǎn)品研究開發(fā)之后，對新型加載聚合磁粉進行推廣應用，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，污水處理廠磁混凝工藝中加入該加載聚合磁粉后，污水處理廠占地面積大幅度的減少，占地面積為傳統(tǒng)工藝的1/30-1/40，保護了土地資源。在產(chǎn)品的應用過程中，取得一系列良好的技術(shù)效果：

1）磁混凝工藝中（選用品質(zhì)一般的磁粉）對 COD 的去除主要是依靠去除懸浮物來去除的，懸浮態(tài)的COD 去除率約為70%-90%，而非懸浮態(tài)的COD 去除率約為0-35%。TP 的懸浮態(tài)和非懸 浮態(tài)的去除率均約為50%-90%，而選用新型加載聚合磁粉COD 的去除總體達到70%。

2）加載聚合磁粉能夠大大提高絮體沉淀速度，是加入普通磁粉形成的絮體沉降速度 5倍以上。

3）磁混凝工藝（加入加載聚合磁粉）對 TP、SS 去除率分別達到95.0%、90%以上;產(chǎn)泥量與進出水SS 和泥餅含水率有關(guān)，磁粉回收率在99.0%以上。

5 小結(jié)

在社會不斷發(fā)展的今天，需要大家保護水資源，加強對污水的處理，防止污水二次污染水體。河北煤炭科學研究院有限公司通過研究開發(fā)了加載聚合磁粉，應用于污水處理中，減少了占用土地資源，降低了能耗，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。該產(chǎn)品的研究開發(fā)進一步豐富了磁加載混凝沉淀技術(shù)的理論，并提供了一系列工藝最佳控制參數(shù)，為后續(xù)磁加載混凝沉淀技術(shù)應用于市政生活污水處理以及各類成分不同的污水處理提供了一定的參考和設計依據(jù)。

參考文獻：

[1]黃嘉誠.磁加載混凝沉淀技術(shù)處理生活污水試驗研究及工藝應用[D].廣州大學，2020.6.

[2]黃筱迪.混凝沉淀法處理磷礦選礦廢水及回用試驗研究[D].貴州大學，2016.

[3]郭超.加載混凝法處理受污染景觀水的試驗研究[D].河北工業(yè)大學，2014.

[4]朱正會.排口生活污水應急處理技術(shù)[J].廣東化工，2019，46（16）：148-149.

作者簡介：郭巨輝（1982-）男，漢族，河北邢臺人，高級經(jīng)濟師，單位河北煤炭科學研究院有限公司，學士學位，研究方向：污水處理，洗煤材料，經(jīng)濟管理。