磁分離技術在水處理工程中的應用工藝及發展趨勢
摘(zhai)要：本文介紹了磁(ci)分(fen)離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)主要應用工藝，綜述了各種(zhong)(zhong)工藝在處(chu)理(li)各種(zhong)(zhong)廢水時的(de)應用現狀。磁(ci)分(fen)離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)具有分(fen)離(li)效(xiao)率(lv)高、分(fen)離(li)速(su)度快、占地面(mian)積小等優點。磁(ci)分(fen)離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)與絮(xu)凝技(ji)(ji)(ji)術(shu)、磁(ci)種(zhong)(zhong)洗選回收(shou)技(ji)(ji)(ji)術(shu)、生化技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)結合，是目前(qian)污水處(chu)理(li)中磁(ci)分(fen)離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)發展(zhan)方向，它大大擴展(zhan)了磁(ci)分(fen)離(li)技(ji)(ji)(ji)術(shu)的(de)處(chu)理(li)對象和應用領域。
關(guan)鍵詞(ci)：高梯度磁過濾器 稀土磁盤(pan) CoMagTM工藝(yi) BioMagTM工藝(yi) MagBRTM工藝(yi) ReMagdiscTM工藝(yi) 磁性生物(wu)載體
一、引言
磁(ci)分離(li)(li)(li)技術是(shi)借助磁(ci)場力的(de)(de)作用(yong)，對(dui)磁(ci)性不同的(de)(de)物質進行分離(li)(li)(li)的(de)(de)一種物理分離(li)(li)(li)方法。
磁(ci)分(fen)離(li)(li)技術(shu)(shu)可(ke)以說是一門比較古老、較成(cheng)熟(shu)的(de)技術(shu)(shu)，最早應用(yong)于選(xuan)礦和瓷(ci)土(tu)(tu)工業(ye)。1845年，美(mei)國發表了工業(ye)磁(ci)選(xuan)機的(de)專利。磁(ci)分(fen)離(li)(li)技術(shu)(shu)作為有磁(ci)性(xing)差異的(de)兩種及多種物質的(de)選(xuan)別(bie)手段，在(zai)礦石(shi)的(de)精選(xuan)、煤的(de)脫硫、玻璃及水(shui)泥等Ô;¬;料的(de)除鐵、高嶺(ling)土(tu)(tu)的(de)提純、生物工程中的(de)細胞分(fen)離(li)(li)、石(shi)化(hua)行業(ye)的(de)催化(hua)劑回收等領域(yu)得到了廣泛的(de)應用(yong)[1-6]。
磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術用(yong)于水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)工程，它(ta)又(you)可以(yi)稱得(de)上(shang)是一門新(xin)興技(ji)(ji)術。從上(shang)世(shi)紀60年(nian)代(dai)(dai)開(kai)始，蘇聯用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)凝(ning)聚法(fa)處(chu)(chu)理(li)鋼(gang)廠(chang)除塵廢水(shui)(shui)，60年(nian)代(dai)(dai)末，美(mei)(mei)國(guo)MIT教授(shou)科(ke)姆發(fa)(fa)明高(gao)梯(ti)度(du)(du)(du)磁(ci)(ci)(ci)(ci)過(guo)濾器，70年(nian)代(dai)(dai)美(mei)(mei)國(guo)應(ying)用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)絮凝(ning)法(fa)和高(gao)梯(ti)度(du)(du)(du)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)法(fa)處(chu)(chu)理(li)鋼(gang)鐵、食品(pin)、化工、造紙等(deng)廢水(shui)(shui)。1974年(nian)瑞典開(kai)始用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)盤法(fa)處(chu)(chu)理(li)軋鋼(gang)廢水(shui)(shui)，隨后的(de)(de)75年(nian)日本(ben)開(kai)發(fa)(fa)盤式“兩秒分(fen)離(li)(li)機”。我國(guo)從70年(nian)代(dai)(dai)中(zhong)期到(dao)80年(nian)代(dai)(dai)初，將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)聚凝(ning)法(fa)、磁(ci)(ci)(ci)(ci)盤法(fa)、高(gao)梯(ti)度(du)(du)(du)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)法(fa)用(yong)于煉(lian)鋼(gang)、軋鋼(gang)廢水(shui)(shui)的(de)(de)處(chu)(chu)理(li)。近年(nian)來(lai)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術在電(dian)鍍廢水(shui)(shui)、含酚廢水(shui)(shui)、湖泊水(shui)(shui)、食品(pin)發(fa)(fa)酵廢水(shui)(shui)、市政廢水(shui)(shui)、鋼(gang)鐵廢水(shui)(shui)、廚房污(wu)水(shui)(shui)、屠宰(zai)廢水(shui)(shui)、石油采出水(shui)(shui)等(deng)處(chu)(chu)理(li)方面都(dou)取得(de)了一定的(de)(de)研究成果，有的(de)(de)已經在實(shi)際廢水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)得(de)到(dao)了很(hen)好(hao)的(de)(de)應(ying)用(yong)。本(ben)文(wen)主要(yao)介紹水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)工程中(zhong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)技(ji)(ji)術的(de)(de)應(ying)用(yong)工藝。
二、磁分離技術在(zai)水處理中的應(ying)用與(yu)研究情況(kuang)
一項新(xin)技(ji)術、一種新(xin)設(she)備的研發成功，必(bi)將帶來大量的應用研究成果(guo)。同時，人們在設(she)備的分(fen)離凈化機(ji)理、如何提(ti)高設(she)備的分(fen)離效率等(deng)方面也開展了(le)大量的研究工作。
對(dui)水處(chu)(chu)理工(gong)程而言，由于(yu)磁(ci)分(fen)(fen)(fen)離(li)技術(shu)僅僅是一(yi)種(zhong)物理性質的固(gu)液分(fen)(fen)(fen)離(li)手段(duan)，在實際應(ying)用(yong)時，很(hen)(hen)多場合都必須(xu)輔以其他相關技術(shu)，才能(neng)發揮很(hen)(hen)好(hao)的效(xiao)果。下(xia)面，根據磁(ci)分(fen)(fen)(fen)離(li)技術(shu)的特點，按照(zhao)應(ying)用(yong)工(gong)藝的劃分(fen)(fen)(fen)，對(dui)磁(ci)分(fen)(fen)(fen)離(li)技術(shu)在水處(chu)(chu)理中的應(ying)用(yong)研究(jiu)情況(kuang)作一(yi)介紹。
1、處(chu)理富含磁性污染物的污水
無(wu)論是開(kai)發成(cheng)功(gong)的高梯度磁(ci)過濾(lv)器還是各種圓(yuan)盤式(shi)磁(ci)分離器，在(zai)水處理(li)方面，它們的首選應用(yong)領域都是鋼鐵廢水的處理(li)。
鋼鐵熱軋/連鑄廢水、冷軋乳化液等，其污(wu)染物(wu)(wu)98%以上都是強磁(ci)性物(wu)(wu)質，另(ling)外還含有(you)部分油類和少(shao)量非磁(ci)性物(wu)(wu)質，非常適(shi)合用(yong)磁(ci)分離的方式凈化。其工(gong)藝簡單，占地面積小(xiao)，處(chu)理效果好。圖(tu)1為一種典(dian)型含磁(ci)性污(wu)染物(wu)(wu)廢水處(chu)理工(gong)藝流程。
1977年(nian)，第一臺工(gong)業性高梯度磁分(fen)(fen)離器在(zai)日本千葉川崎製鉄（株）投入使用，是HGMS在(zai)廢(fei)水(shui)處理中(zhong)的(de)(de)成功應(ying)用例子。處理對象是真空(kong)排氣(qi)過程中(zhong)的(de)(de)洗滌廢(fei)水(shui)，SS的(de)(de)去除率達(da)到80%，洗滌廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)固體顆(ke)粒主要(yao)成分(fen)(fen)是氧化(hua)鐵(tie)和氧化(hua)錳，粒徑小于(yu)100μm，大部(bu)分(fen)(fen)在(zai)20μm以下。之后,日本的(de)(de)鋼鐵(tie)企業開始了(le)大規模的(de)(de)應(ying)用,初(chu)期實際應(ying)用情況見表1。
國(guo)內鋼(gang)鐵行業(ye)開(kai)展應用(yong)和(he)研(yan)究的單位主要有寶鋼(gang)、上鋼(gang)二(er)廠(chang)、重鋼(gang)六廠(chang)、南京(jing)鋼(gang)廠(chang)、武漢鋼(gang)院(yuan)、長沙(sha)礦冶研(yan)究院(yuan)等。
美國、日本(ben)及(ji)我國應用HGMS技術處理鋼鐵工業廢水(shui)的(de)報(bao)道(dao)較多，其應用結(jie)果(guo)見表2。
由于熱軋廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)巨大，含油多(duo)(duo)，用(yong)HGMS處(chu)理(li)熱軋廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)實例不(bu)是太多(duo)(duo)。而高爐(lu)、轉爐(lu)除塵廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)磁(ci)性(xing)稍弱(ruo)、廢(fei)水(shui)(shui)中顆粒粒度細(xi)、不(bu)含油，所以HGMS大多(duo)(duo)應用(yong)于此(ci)類(lei)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)，在實際(ji)運(yun)行中，一般(ban)還要投加(jia)一定(ding)量(liang)的(de)(de)(de)絮凝劑，真(zhen)正采用(yong)的(de)(de)(de)工藝和處(chu)理(li)含弱(ruo)磁(ci)性(xing)顆粒的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)(shui)類(lei)似。
圓盤式磁分離(li)器多(duo)用于處(chu)(chu)理(li)大水(shui)量(liang)(liang)熱(re)軋廢(fei)水(shui)。Per Hedvall報道用MAGNADISC處(chu)(chu)理(li)軋鋼廢(fei)水(shui)，處(chu)(chu)理(li)水(shui)量(liang)(liang)為45m3/h，當進口(kou)(kou)ss≤400mg/l時，出口(kou)(kou)ss＜70mg/l；當ss＜300mg/l時，出口(kou)(kou)ss＜50mg/l。當投加1～2mg/l高分子絮凝劑時，出口(kou)(kou)ss均能(neng)達到(dao)小于20mg/l的效果。
倪明亮、余大宏、龔健(jian)、鐘威等分別報(bao)道了(le)(le)采用(yong)ReMagdiscTM磁(ci)盤(pan)處理(li)(li)軋鋼(gang)(gang)廢水的(de)情況(kuang)。處理(li)(li)水量500m3/h～9300m3/h，進口ss從(cong)150～350mg/l，在(zai)不投加任何絮(xu)(xu)凝劑(ji)的(de)情況(kuang)下(xia)，出(chu)水ss小于50mg/l；投加絮(xu)(xu)凝劑(ji)時(shi)，出(chu)水均達(da)(da)到小于20mg/l。張金陽報(bao)道了(le)(le)用(yong)ReMagdiscTM處理(li)(li)過濾器反洗(xi)水的(de)情況(kuang)，在(zai)ss高達(da)(da)1000～3000mg/l時(shi)，不加絮(xu)(xu)凝劑(ji)其處理(li)(li)效果(guo)也都大于90%。楊永樂報(bao)道了(le)(le)用(yong)稀(xi)土履帶式磁(ci)分離器處理(li)(li)軋鋼(gang)(gang)廢水的(de)結果(guo)。處理(li)(li)水量30m3/h時(shi)，ss的(de)去(qu)除率可達(da)(da)95%以上。
在用(yong)HGMS和各(ge)種(zhong)圓(yuan)盤式磁(ci)(ci)分離器(qi)（MANADISC、2秒分離機、ReMagdiscTM）處(chu)理(li)軋鋼廢水非常(chang)成熟(shu)的(de)今天，仍有科研工作者在繼續從事這方面的(de)深入研究。張雪峰等(deng)近(jin)期報道了用(yong)高梯度(du)磁(ci)(ci)場處(chu)理(li)實(shi)驗平臺(tai)處(chu)理(li)熱(re)軋廢水，濁度(du)可(ke)從111mg/l降到50mg/l以下(xia)，鐵(tie)含量從161mg/l降低到20mg/l左右。
隨著(zhu)人們(men)對設備和各種富含磁性(xing)污染物廢水(shui)的深入研究， 用HGMS和各種磁盤對其處(chu)理的技術會日臻(zhen)完善。
2、處理非磁(ci)性或弱磁(ci)性污(wu)染物污(wu)水
利用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)離技(ji)(ji)術(shu)處理污(wu)水，其前提是污(wu)水中的(de)顆粒需具有一定(ding)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)性。對于非磁(ci)(ci)(ci)(ci)性或弱磁(ci)(ci)(ci)(ci)性污(wu)染(ran)物(wu)污(wu)水，一般通(tong)過投(tou)加(jia)磁(ci)(ci)(ci)(ci)種(zhong)，然后利用(yong)絮凝(ning)技(ji)(ji)術(shu)使(shi)非磁(ci)(ci)(ci)(ci)性物(wu)質與磁(ci)(ci)(ci)(ci)種(zhong)結合在一起，然后單(dan)獨利用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)離技(ji)(ji)術(shu)或絮凝(ning)沉降聯合高梯度磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)離技(ji)(ji)術(shu)分(fen)(fen)離凈化廢水。這類技(ji)(ji)術(shu)被人(ren)們(men)稱為(wei)“磁(ci)(ci)(ci)(ci)種(zhong)混凝(ning)磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)離”或者“磁(ci)(ci)(ci)(ci)加(jia)載磁(ci)(ci)(ci)(ci)分(fen)(fen)離”技(ji)(ji)術(shu)。
磁(ci)種接種技(ji)(ji)術在礦物磁(ci)選(xuan)領域(yu)得到了深入的研究，用于分離(li)不同磁(ci)性的礦物，科技(ji)(ji)人員合成了大量的可選(xuan)擇性的磁(ci)性載(zai)體。在廢水處理領域(yu)，磁(ci)種沒有選(xuan)擇性的要(yao)求(qiu)，一般只要(yao)求(qiu)其：①具有比(bi)較(jiao)強(qiang)的磁(ci)性；②易于回收重(zhong)復利用。此類廢水比(bi)較(jiao)完善的常見的處理工藝流程如圖(tu)2、圖(tu)3所示(shi)。
兩個(ge)工(gong)藝(yi)圖的(de)區別：由于ReMagdisc設(she)備(bei)(bei)不存在反(fan)洗(xi)(xi)，所以可以去(qu)掉澄清(qing)(qing)(qing)池，屬絮(xu)(xu)凝懸浮磁(ci)(ci)分(fen)離，磁(ci)(ci)絮(xu)(xu)凝體不需沉淀(dian)直接(jie)靠(kao)磁(ci)(ci)分(fen)離設(she)備(bei)(bei)進行分(fen)離。而圖2中，HGMS需要反(fan)洗(xi)(xi)，負荷不能過(guo)重，否(fou)則反(fan)洗(xi)(xi)頻繁(fan)，故在前面設(she)置澄清(qing)(qing)(qing)池為(wei)宜，工(gong)藝(yi)實為(wei)磁(ci)(ci)粉(fen)加載(zai)絮(xu)(xu)凝沉降，磁(ci)(ci)粉(fen)起的(de)作(zuo)用大部(bu)分(fen)是加速(su)澄清(qing)(qing)(qing)的(de)“配重”作(zuo)用以及(ji)方便磁(ci)(ci)鼓回收(shou)的(de)“磁(ci)(ci)種(zhong)”作(zuo)用，HGMS磁(ci)(ci)分(fen)離僅(jin)起保險過(guo)濾作(zuo)用。工(gong)藝(yi)中HGMS過(guo)濾的(de)來水是澄清(qing)(qing)(qing)池的(de)上清(qing)(qing)(qing)液(ye)，所含的(de)懸浮物為(wei)非磁(ci)(ci)性或(huo)弱(ruo)磁(ci)(ci)性，建議(yi)用普通快速(su)過(guo)濾器代(dai)替(ti)。
在磁(ci)(ci)(ci)種研制方面(mian)，國內(nei)鄭學海等(deng)利(li)用(yong)煉(lian)鋼(gang)廠(chang)排(pai)放(fang)的(de)煙(yan)塵(chen)和氣溶膠凝聚物，研制的(de)廉價磁(ci)(ci)(ci)種，其效(xiao)果與商品磁(ci)(ci)(ci)粉(fen)相當(dang)，但價格僅為其1/20，用(yong)于有機廢(fei)(fei)(fei)(fei)水、印染廢(fei)(fei)(fei)(fei)水、含油(you)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水、重金屬(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水等(deng)的(de)處理(li)。趙愛武利(li)用(yong)粉(fen)煤灰中(zhong)的(de)“磁(ci)(ci)(ci)珠”作為磁(ci)(ci)(ci)種，采用(yong)高梯度磁(ci)(ci)(ci)分離器處理(li)含磷(lin)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水，達到了以廢(fei)(fei)(fei)(fei)治(zhi)廢(fei)(fei)(fei)(fei)的(de)目的(de)。
對(dui)于處理鋼鐵企業(ye)廢(fei)水(shui)，可不考慮磁種(zhong)的回收(shou)；對(dui)于非鋼企業(ye)廢(fei)水(shui)，可采(cai)用(yong)選礦行業(ye)的磁鼓(gu)回收(shou)磁種(zhong)。
在應用(yong)(yong)(yong)方面，利用(yong)(yong)(yong)Fe3O4磁(ci)粉，采用(yong)(yong)(yong)2秒(miao)分(fen)離機和混凝技(ji)術(shu)處(chu)理(li)(li)玻璃研(yan)磨廢水(shui)，ss去(qu)(qu)除率達(da)到99%以上，還能同時去(qu)(qu)除Pb、F，COD以及(ji)BOD。鄭必(bi)勝等(deng)將Fe2O3磁(ci)粉進行硅烷化(hua)處(chu)理(li)(li)，得到具有特殊吸附功能的磁(ci)粉，通過(guo)投加磁(ci)種用(yong)(yong)(yong)于強化(hua)處(chu)理(li)(li)糖(tang)蜜酒精廢水(shui)。另(ling)外，鄭必(bi)勝等(deng)還根據(ju)食(shi)品發酵廢水(shui)的特征，采用(yong)(yong)(yong)磁(ci)種混凝和高梯度磁(ci)分(fen)離技(ji)術(shu)對(dui)其進行處(chu)理(li)(li)，處(chu)理(li)(li)后廢水(shui)的濁度、色度和COD都(dou)大幅(fu)度降低。熊仁軍(jun)等(deng)采用(yong)(yong)(yong)磁(ci)種絮凝£;¬;高梯度磁(ci)分(fen)離處(chu)理(li)(li)城鎮污水(shui)，實驗結果表明，該(gai)工藝對(dui)去(qu)(qu)除污水(shui)中的磷、重(zhong)金(jin)屬(shu)有特效，并能同時去(qu)(qu)除其中的COD Cr、BOD5、SS,出水(shui)水(shui)質(zhi)達(da)到或接近國(guo)家一級排放標(biao)準。
趙紅花(hua)等利用(yong)(yong)(yong)磁絮凝(ning)法處(chu)(chu)理(li)城(cheng)市污水(shui)(shui)(shui)，實驗(yan)表明(ming)懸浮顆粒在15min之內(nei)，ss去(qu)除率達(da)到(dao)80%以上，可以顯著(zhu)減少沉(chen)淀池體積(ji)。青島(dao)劍橋水(shui)(shui)(shui)務公司采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)Comag技(ji)術，處(chu)(chu)理(li)污水(shui)(shui)(shui)廠出水(shui)(shui)(shui)作(zuo)為再生(sheng)水(shui)(shui)(shui)原水(shui)(shui)(shui)使(shi)用(yong)(yong)(yong)，實驗(yan)結果表明(ming)，在ss、TP指標(biao)方面都達(da)到(dao)了(le)較好效果。北京市政院開展的“高梯度(du)(du)磁分離水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)技(ji)術的研究”，通過(guo)在污渠水(shui)(shui)(shui)中投加磁鐵粉和混(hun)凝(ning)劑，大大提(ti)高沉(chen)降(jiang)速度(du)(du)，出水(shui)(shui)(shui)對總磷、色度(du)(du)、濁(zhuo)度(du)(du)、細菌等有(you)明(ming)顯改善，比傳(chuan)統方式有(you)很大優(you)勢，目前正在進行(xing)深入研究。倪明(ming)亮等采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)ReMagdiscTM工藝(yi)，對地(di)下水(shui)(shui)(shui)進行(xing)處(chu)(chu)理(li)，實驗(yan)結果表明(ming)對水(shui)(shui)(shui)中的Fe2＋、SS的去(qu)除都具(ju)有(you)顯著(zhu)效果。
采用(yong)(yong)磁(ci)種混(hun)(hun)凝磁(ci)分(fen)離(li)技術或磁(ci)加載混(hun)(hun)凝沉(chen)降技術，還可(ke)以對湖泊水(shui)(shui)、江河水(shui)(shui)、廚房含(han)油(you)廢水(shui)(shui)、含(han)重(zhong)金屬廢水(shui)(shui)、電廠冷(leng)凝水(shui)(shui)等進行處理(li)，有著廣闊的應用(yong)(yong)前景。
3、磁分離(li)技術(shu)與生化技術(shu)的結合應(ying)用(yong)
城市污(wu)水中(zhong)(zhong)的污(wu)染(ran)物(wu)絕大(da)部分(fen)是非磁(ci)性的，在其中(zhong)(zhong)加(jia)入(ru)磁(ci)種和(he)適(shi)當(dang)的混(hun)凝(ning)劑，再(zai)通過(guo)高(gao)梯度磁(ci)分(fen)離器，能去(qu)除污(wu)水中(zhong)(zhong)的懸浮物(wu)、色度、濁度、磷酸(suan)鹽、細菌等。美國麻省理(li)工(gong)學院(yuan)的研究者對城市污(wu)水投加(jia)Fe3O4和(he)硫酸(suan)鋁，進行高(gao)梯度磁(ci)分(fen)離處理(li)，獲得了(le)良好的效果(guo)。但是，此種技(ji)術(shu)與混(hun)凝(ning)沉降(jiang)(jiang)沒有實質區別，只不(bu)過(guo)是利用了(le)磁(ci)分(fen)離來(lai)代替了(le)沉降(jiang)(jiang)重力分(fen)離，對氨氮的去(qu)除率低。
為了更好地處理污水中的COD、BOD、氨(an)氮(dan)、磷(lin)等污染物(wu)，只有(you)將磁分離技術與(yu)現(xian)有(you)的生(sheng)物(wu)處理技術相結合，才可(ke)能達到比較好的效果。
（1）BioMag工藝
將CoMagTM工(gong)藝與活性污泥(ni)法結合，可以(yi)達(da)到(dao)脫氮除(chu)磷(lin)的效果(guo)。該工(gong)藝的實質(zhi)為(wei)生物處理加(jia)上加(jia)藥(yao)化學除(chu)磷(lin)。除(chu)磷(lin)主(zhu)要靠(kao)化學沉析及混凝磁分離來實現。
目(mu)前國內各設計單(dan)位在對(dui)城市污水(shui)處(chu)理選擇處(chu)理方案時(shi)一(yi)般選擇生物(wu)除磷(lin)(lin)脫氮(dan)工藝，對(dui)化學除磷(lin)(lin)一(yi)般不(bu)(bu)予考(kao)慮。因為較普遍的(de)(de)(de)看法(fa)是(shi)：“生物(wu)法(fa)”工藝簡單(dan)、運(yun)行(xing)成本(ben)低(di)，污泥量少且易于(yu)處(chu)理；“化學法(fa)”則工藝復雜、運(yun)行(xing)成本(ben)高、污泥量多且難于(yu)處(chu)理。就(jiu)一(yi)般的(de)(de)(de)城市污水(shui)水(shui)質，按現在普遍采用的(de)(de)(de)生物(wu)除磷(lin)(lin)脫氮(dan)工藝，實際很難達到GB8978£;¬;1996中的(de)(de)(de)二級(ji)標(biao)準(zhun)，更不(bu)(bu)用說一(yi)級(ji)標(biao)準(zhun)了(le)。所(suo)以采用BioMag工藝（加藥化學除磷(lin)(lin)強化活性污泥法(fa)）處(chu)理城市污水(shui)有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)價值。
由(you)于ReMagdiscTM具有超大處理能(neng)力，可以用(yong)ReMagdisc稀土磁分(fen)離機(ji)替代圖4中的(de)澄清池和HGMS來實現相同(tong)的(de)功能(neng)。
直接用(yong)CoMag加上活性污泥法形成的(de)BiMagTM工藝，不宜用(yong)來(lai)處理大流量有(you)機廢水。大量的(de)活性污泥用(yong)澄(cheng)清(qing)池(chi)來(lai)沉淀，將(jiang)使CoMagTM的(de)技術優(you)勢喪失，導致配重快速沉淀效果變(bian)差，澄(cheng)清(qing)池(chi)變(bian)大，除(chu)磷藥劑(ji)量增加，HGMS反洗次數增加。所以我(wo)們認(ren)為BiMagTM工藝只(zhi)適合較小水量的(de)有(you)機廢水處理。
（2） MagBRTM工藝(yi)
MagBRTM工藝(yi)即磁生物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)（Magnetic Bio-Reactor），它是以類似膜(mo)(mo)生物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)（MBR）的(de)(de)Ô;¬;理構造的(de)(de)成(cheng)(cheng)套工藝(yi)技術(shu)，采用成(cheng)(cheng)熟的(de)(de)ReMagdiscTM超(chao)大(da)流量稀土磁盤分離機（相當于MBR中的(de)(de)膜(mo)(mo)組(zu)件(jian)）和利用負載微生物(wu)(wu)(wu)(wu)磁種來(lai)實現其功能(neng)。磁生物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)主要由磁組(zu)件(jian)和膜(mo)(mo)生物(wu)(wu)(wu)(wu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)兩部分構成(cheng)(cheng)。
大量的(de)微生(sheng)物(wu)(wu)在生(sheng)物(wu)(wu)反應器內(nei)與基質(zhi)（廢水(shui)中(zhong)的(de)可降解(jie)有(you)機物(wu)(wu)等）充分接觸，通過(guo)氧化分解(jie)作(zuo)用(yong)進(jin)行(xing)新陳代謝以維持自身生(sheng)長、繁殖(zhi)，同時(shi)使(shi)有(you)機污染物(wu)(wu)降解(jie)。磁組(zu)件通過(guo)磁分離作(zuo)用(yong)對廢水(shui)和污泥混合液進(jin)行(xing)固液分離。
①MagBRTM與MBR有如下類似的特(te)點：
對含碳有機物的去除(chu)率高，一般大(da)于90%；
污泥(ni)（F/M）負荷低；
所(suo)需水力停(ting)留時間（HRT）短，容積負荷率高(gao)；
抗沖擊負荷能力強。
②MagBRTM與MBR的不同點：
MagBR對SS的去除率略低于MBR；
MagBR處理能力超大；
MagBR不(bu)存在MBR特有的(de)膜污染問題(ti)；
MagBR的(de)能耗低(di)，處理量為1500m3/h（3.6×104m3/d)的(de)設備(bei)總功(gong)率為4～6.2kW左右；
MagBR的生產成本(ben)遠低于MBR的生產成本(ben)。
③MagBRTM工藝(yi)對污(wu)染物的去除特點：
第一(yi)，對含碳(tan)有機物的去(qu)除率高，一(yi)般大于90%；
由于磁盤的(de)高效(xiao)截留(liu)作用，絕大(da)部分活性污泥(ni)都被截留(liu)在反應器內(nei)，使反應器內(nei)部的(de)污泥(ni)濃度可(ke)達到較高水平(ping)，最高可(ke)達40～50g/l。大(da)大(da)降低了生(sheng)物反應器內(nei)的(de)污泥(ni)負荷，提高了MagBR對有機(ji)物的(de)去(qu)除(chu)率。處理(li)生(sheng)活污水，COD平(ping)均(jun)(jun)去(qu)除(chu)率在94％以上(shang)，BOD的(de)平(ping)均(jun)(jun)去(qu)除(chu)率在96%以上(shang)。
第二，對氨氮、TN的去除率高；
通(tong)過(guo)磁盤的分(fen)離作(zuo)用(yong)，生(sheng)物(wu)反應器中(zhong)(zhong)的水(shui)力停(ting)留時間（HRT）和(he)污(wu)泥停(ting)留時間（SRT）是(shi)完全分(fen)開(kai)的，這樣就(jiu)可以使生(sheng)長緩慢的微生(sheng)物(wu)（如硝(xiao)化菌）也能夠(gou)在反應器中(zhong)(zhong)生(sheng)存下(xia)來，保證了(le)MagBR除具有(you)高效降解有(you)機物(wu)的作(zuo)用(yong)外(wai)，還具有(you)良(liang)好(hao)的硝(xiao)化作(zuo)用(yong)。處理生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)，氨氮去除率在98%左右，出水(shui)氨氮可達低(di)于1mg/l。
通(tong)過控制DO，可使MagBR對(dui)TN達(da)到理想的(de)去除效(xiao)果(guo)。在(zai)DO濃度較低(di)時，在(zai)菌膠團內部存在(zai)缺氧(yang)或厭氧(yang)區(qu)，為反(fan)硝(xiao)化創造了(le)條件。反(fan)硝(xiao)化細菌利用硝(xiao)態氮，將其還原(yuan)成N2，完成對(dui)TN的(de)去除。
④MagBR的缺(que)點及解決方案
MagBR對TP的去(qu)除率不高。當采(cai)用A/O復合式MagBR時，對TP的去(qu)除率約為70%。
其解(jie)決(jue)方案是：投加化(hua)學(xue)除(chu)磷劑(ji)，在MagBR后續(xu)工藝中增加化(hua)學(xue)除(chu)磷工藝。
⑤典型應用工藝
圖5中，虛線內為MagBR，后半部分為加藥化學除磷單元，磁盤截留部分采用長周期排泥方式。一種變異的簡化工藝如圖6所示。
圖5、圖6所示(shi)工藝，其生(sheng)(sheng)物(wu)處理(li)部分為傳統活(huo)性(xing)污泥（磁性(xing)）、生(sheng)(sheng)物(wu)膜法兩組生(sheng)(sheng)物(wu)反應器，簡化工藝在生(sheng)(sheng)物(wu)處理(li)的后段好氧段出(chu)口投加除磷(lin)藥(yao)劑。
⑥負載(zai)微生物磁種（磁性生物載(zai)體）
在(zai)MagBR工藝(yi)中(zhong)，不是直接采用投加磁(ci)(ci)粉來(lai)作為“磁(ci)(ci)種(zhong)”，形(xing)成磁(ci)(ci)性(xing)(xing)菌膠團，而是采用為工藝(yi)研制的(de)(de)一(yi)種(zhong)專門負(fu)載微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)用的(de)(de)磁(ci)(ci)種(zhong)，也即磁(ci)(ci)性(xing)(xing)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)載體(ti)(ti)。這(zhe)種(zhong)磁(ci)(ci)性(xing)(xing)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)載體(ti)(ti)具有普通生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜法中(zhong)載體(ti)(ti)的(de)(de)性(xing)(xing)能，如多孔、吸(xi)附性(xing)(xing)能與(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)掛膜性(xing)(xing)能優良、耐(nai)沖刷、對生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)無毒性(xing)(xing)、比重略大于1，易于曝氣(qi)形(xing)成流化態，同時還具有順磁(ci)(ci)性(xing)(xing)，易于磁(ci)(ci)分離。使用磁(ci)(ci)性(xing)(xing)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)載體(ti)(ti)的(de)(de)比直接使用磁(ci)(ci)粉的(de)(de)，其生(sheng)(sheng)(sheng)化處(chu)理效果更好(hao)。圖(tu)7為研制的(de)(de)磁(ci)(ci)性(xing)(xing)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)載體(ti)(ti)，粒徑規格按用途在(zai)0.3~0.8mm之(zhi)間。
磁分離技術(shu)與生化技術(shu)的結合應用研究在國(guo)際、國(guo)內(nei)都還處(chu)于(yu)開始階段，相信不(bu)久的將(jiang)來(lai)，會(hui)有越來(lai)越多的成果出現并應用于(yu)有機(ji)廢水處(chu)理領域。
三、結語
在(zai)水處(chu)理工程中，磁分(fen)(fen)離技(ji)術(shu)就其(qi)本質而言，只是一種物理性(xing)質的(de)固液分(fen)(fen)離手段。磁分(fen)(fen)離設備的(de)進(jin)步帶動了相關的(de)應(ying)用研究，磁分(fen)(fen)離技(ji)術(shu)與其(qi)他技(ji)術(shu)的(de)結合，擴大了其(qi)在(zai)水處(chu)理工程的(de)應(ying)用領域。
（1）磁(ci)(ci)分(fen)(fen)離(li)設備主要為HGMS和圓(yuan)盤式磁(ci)(ci)分(fen)(fen)離(li)器(qi)兩(liang)大類。HGMS以(yi)高(gao)梯度為特征，圓(yuan)盤式磁(ci)(ci)分(fen)(fen)離(li)器(qi)中的ReMagdiscTM以(yi)高(gao)場強(qiang)為特征，都已(yi)發展(zhan)成(cheng)熟(shu)(shu)。超導磁(ci)(ci)分(fen)(fen)離(li)機兼有二者特點，但實際應用(yong)還不(bu)成(cheng)熟(shu)(shu)。
（2）ReMagdiscTM具有超大處(chu)理量、占地極小等特點，在(zai)圓盤式(shi)磁分離(li)器(qi)一類中處(chu)于(yu)國際領先水(shui)平。
（3）磁種混凝磁分離工藝(yi)(yi)以及(ji)磁加載混凝沉降工藝(yi)(yi)在(zai)各類(lei)廢(fei)水處理中(zhong)得到了廣(guang)泛應用。針對不(bu)同廢(fei)水特點，研究(jiu)找出適(shi)宜的(de)工藝(yi)(yi)參(can)數(shu)，其適(shi)用的(de)廢(fei)水種類(lei)會不(bu)斷增加。
（4）BiMagTM工藝由于有澄(cheng)清池存在，在接活性(xing)污(wu)泥(ni)法時，不能處理大水(shui)量，否則完(wan)全失(shi)去磁技(ji)術的優勢；ReMagdiscTM工藝接（磁性(xing)）活性(xing)污(wu)泥(ni)法時，再加上磁性(xing)生(sheng)物(wu)載體強化(hua)，完(wan)全可以(yi)去掉(diao)二沉池，并在生(sheng)化(hua)部分減(jian)少污(wu)泥(ni)量，達(da)到脫氮除(chu)磷的效(xiao)果，可充分發揮磁技(ji)術的優勢。
（5）磁分離技術與生物處理技術的結合，是水處理工程中磁技術應用的一個發展方向。
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