浅谈新型加载聚合磁粉在污水处理厂的应用

摘要：目前城市污水不断增加，严重影响城市居民的饮用水安全。河北煤炭科学研究院有限公司通过对现有污水处理现状的基础上进行研究分析，成功研发了新型加载聚合磁粉并应用于污水处理工作，效果良好，并在占地、能耗等方面节约资源，具有广阔的推广应用前景。

关键词：聚合磁粉;污水处理;沉淀速度;生活污水;

0引言

随着国家城镇化的推进，城市规模在不断的扩大，大量的市政工程正在建设，在消耗水资源的同时也在产生大量的污水;城镇人口的不断增加，产生的生活污水也在不断的的增加。工业污水和生活污水如果不经过处理直接排入水体，将会导致更多水体的的污染，造成水资源的浪费，环境问题突出，长此以往造成水资源的的危机将会成为制约社会发展的重要因素。目前，针对生活污水的处理，许多专家学者进行了多方面的研究，并取得了一系列的成果，河北煤炭科学研究院有限公司在借鉴学习前人的基础上，利用新型加载聚合磁粉应用到生活污水的应急处理中去，取得良好的效果。

1 目前污水处理的现状

污水处理技术经过上百年的发展，取得长足的进步，由原先的简单的消毒沉淀到有机去除、脱氮除磷再到深度处理回用，由一级处理发展到现在的三级处理。据统计，目前目前全国年排污量约为 350 亿立方米，但城市污水集中处理率仅为 15%，污水处理效率偏低，原因有三点：

1）污水处理工艺较为落后，城市污水处理技术是否先进是城市污水处理效率的关键。长期以来，我国的污水处理技术在借鉴欧美国家的处理技术基础上，经过消化、吸收形成符合我国国情的处理技术，并得到了很大的发展，但与国外同期的技术发展水平有相当大的差距，处理效率不高、自动化程度偏低、能量消耗较大等问题。

2）由于城市生活污水和水质的波动性大，污染物的种类繁多而复杂，常规使用的混凝技术对浊度有着显著的去除效果，但对市政生活污水的处理则有着较大的局限性。因为混凝技术中混凝反应受诸多因素影响，如 pH、水力条件、混凝剂的种类及用量等因素的影响。

3）在城市污水处理的过程中发现，污水处理工艺存在悬浮物颗粒沉淀时间长，去除率偏低，沉淀池占地及体积偏大，导致前期投资过高的情况，运营成本都不适合应用于市政生活污水的应急处理。

2 污水处理的发展方向

根据我国目前污水处理的现状，且随着社会的不断发展，在借鉴参考国外先进技术和经验的基础上，依据我国目前的国情，城市污水处理主要有以下五个方向发展方向：

1）污水处理总投资节省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。

2） 污水处理运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。

3）污水处理工艺应具有较强的适应冲击负荷的能力，因为中小城镇污水水量水质昼夜、季节波动较大。

4）污水处理设备及设施要求管理简单、运行稳定、维修方便。这对于中小城镇尤为重要，因为中小城镇往往技术力量比较薄弱。

5）污水处理设施要占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。

3 新型加载聚合磁粉开发

3.1 磁混凝的基本原理

在常规混凝工艺基础上，对于水中非磁性或者弱磁性絮体，通过投加加载聚合磁粉，以加载聚合磁粉作为凝结核，与脱稳絮体形成磁性复合絮体，再通过外磁场实现固液分离，达到高效处理目的。加载聚合磁粉具有很高的性价比，具有很好的微电解效应，有利于促进有机物的分解和重金属离子的还原反应。

3.2新型加载聚合磁粉产品的研发

河北煤炭科学研究院有限公司于 1999 年成立专业用于研发、生产、销售高效磁铁矿粉（重介质）的机构。研发团队由专业矿业工程研究生组成，既有多年丰富的现场实践经验，又有该领域最前沿的理论和技术，开发出磁铁矿粉。公司在国内多個矿区，开展洗煤服务多年，掌握大量典型数据，有着丰富的煤矿污水处理经验，依据磁混凝的基本原理，开发新型加载聚合磁粉产品，可确保研究成果的先进性、准确性、代表性，并解决了城市污水处理的中的关键问题，主要如下：

1） 加载聚合磁粉与 PAM 联用强化混凝沉淀工艺对污水有的强化处理效果;

2） 加载聚合磁粉可以大幅削减水中 COD，并且去除磷重金属离子 SSCOD 等污染物;

3） 利用加载聚合磁粉表面活性点位的氧化吸附表面电荷络合作用，实现污染物从水中分离;

4） 加载聚合磁粉技术指标中的磁性物含量、水分，目数、比重对水处理效果有何影响;

5） 加载聚合磁粉的磁性强度、衰减周期、聚合力、粒度构成等主要指标、单个指标线性变化和污水处理效果的关联程度，重点关注磁性强度、聚合力同污水处理效果的关联程度变化;

6） 如何在综合考虑加载聚合磁性、衰减周期、聚合力、粒度构成等主要指标情况下，最大限度提高污水处理效果;

7） 加载聚合磁粉对污水中 COD 色度，去除磷重金属离子 SSCOD 等污染物的效果如何。

河北煤炭科学研究院有限公司从实际资料出发，与同行专家进行交流、沟通，技术路线得到不断完善，以磁混凝理论方法为基础，利用最佳试验参数及机理研究结果对实际工艺并进行优化，得出加载聚合磁粉的磁性强度、衰减周期、聚合力、粒度构成等主要指标、单个指标线性变化和污水处理效果的关联程度。解决了污水处理中的几个关键问题，并在国内外进行调研，对相同类型的产品对比，下三个方面具有较好的先进性，具体如下：

1） 获得磁混凝工艺处理污水的最佳参数的方法;

2） 通过加载聚合磁粉反应前后表征分析探索磁混凝工艺的机理的系统设置;

3） 采用静态与动态相结的方法获得加载聚合磁粉的参数。

4产品效果

通过产品研究开发之后，对新型加载聚合磁粉进行推广应用，取得良好的社会效益和经济效益，污水处理厂磁混凝工艺中加入该加载聚合磁粉后，污水处理厂占地面积大幅度的减少，占地面积为传统工艺的1/30-1/40，保护了土地资源。在产品的应用过程中，取得一系列良好的技术效果：

1）磁混凝工艺中（选用品质一般的磁粉）对 COD 的去除主要是依靠去除悬浮物来去除的，悬浮态的COD 去除率约为70%-90%，而非悬浮态的COD 去除率约为0-35%。TP 的悬浮态和非悬 浮态的去除率均约为50%-90%，而选用新型加载聚合磁粉COD 的去除总体达到70%。

2）加载聚合磁粉能够大大提高絮体沉淀速度，是加入普通磁粉形成的絮体沉降速度 5倍以上。

3）磁混凝工艺（加入加载聚合磁粉）对 TP、SS 去除率分别达到95.0%、90%以上;产泥量与进出水SS 和泥饼含水率有关，磁粉回收率在99.0%以上。

5 小结

在社会不断发展的今天，需要大家保护水资源，加强对污水的处理，防止污水二次污染水体。河北煤炭科学研究院有限公司通过研究开发了加载聚合磁粉，应用于污水处理中，减少了占用土地资源，降低了能耗，取得良好的经济效益和社会效益。该产品的研究开发进一步丰富了磁加载混凝沉淀技术的理论，并提供了一系列工艺最佳控制参数，为后续磁加载混凝沉淀技术应用于市政生活污水处理以及各类成分不同的污水处理提供了一定的参考和设计依据。

参考文献：

[1]黄嘉诚.磁加载混凝沉淀技术处理生活污水试验研究及工艺应用[D].广州大学，2020.6.

[2]黄筱迪.混凝沉淀法处理磷矿选矿废水及回用试验研究[D].贵州大学，2016.

[3]郭超.加载混凝法处理受污染景观水的试验研究[D].河北工業大学，2014.

[4]朱正会.排口生活污水应急处理技术[J].广东化工，2019，46（16）：148-149.

作者简介：郭巨辉（1982-）男，汉族，河北邢台人，高级经济师，单位河北煤炭科学研究院有限公司，学士学位，研究方向：污水处理，洗煤材料，经济管理。