磁混凝工艺在污水处理中的应用

一、引言

为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》，加强对城镇污水处理厂建设和运行的管理，改善城镇水环境质量，国家环境保护总局2006年发布GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》修改单，将其中的4.1.2.2修改为：城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准。同年12月29日，国家相关部门发布《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006，将水质指标增加至106项。市政给排水更为严格的出水水质，往往意味着对更为高效稳定水处理工艺的迫切需求。

为达到更为严格的出水水质标准，许多水处理厂开始着手提标改造工作，在改造项目，有两个问题尤为突出：（1）预留可建设用地与工艺需求的主要矛盾：由于传统混凝沉淀工艺停留时间较长，一般需1-2.5h，占地面积大。以混凝+平流沉淀池工艺为例，占地约为300-330m²/万m³，混凝+斜管沉淀池占地稍小，需200-245m²/万m³。而老水厂周边配套往往十分成熟，预留建设用地非常紧缺。（2）传统混凝沉淀工艺耐冲击负荷能力差，前端生化二沉池出水水质/水量发生波动，则出水SS和TP较难保证。因此，急需一种结构紧凑且更为高效稳定的混凝沉淀工艺。磁混凝工艺正是基于以上问题而应运而生。

二、技术特点

磁混凝工艺最大的特点就是大大缩短了混凝沉淀的时间。传统的混凝沉淀至少需要1h以上，而引用磁混凝工艺进行的混凝沉淀总时间在15min以下，甚至可以在7min以内完成。磁混凝工艺是一种极速沉淀技术，以投加微米级惰性高密度微粒（微砂、Fe3O4）作为絮凝核，在较优水力条件下形成高浓度和大密度复合絮体，该复合絮体在极短时间完成沉淀过程，使水体迅速得到净化，能够有效去除COD、总磷、氨氮等污染物质，提供更好的出水水质。

目前，面对土地资源越来越紧缺，水源水资源污染加重，水厂基建、运行费用高等问题，采用磁混凝工艺能够很好的解决这些问题。磁混凝工艺主要是利用絮体与磁粉微粒的结合，使絮体密度得到提高。对于相对密度为2.65g/cm³的磁粉絮体1.05g/cm³的常规絮体，前者的沉淀速率约为后者的5-10倍，从而可以显著减少絮凝反应沉淀池的占地面积，采用磁混凝池单位占地面积仅为80-120 m²/万m³。

磁混凝工艺能有效解决分散供水现状，满足生活用水要求。在经济不发达的广大农村地区，建设净水厂不经济，可采用移动式的磁混凝工艺设备进行供水；对突发性水质恶化情况，可采用磁混凝工艺设备进行紧急供水；对于野外作业，可采用磁混凝工艺设备进行供水……

国家对污水排放标准要求越来越高，在污水二级处理不达标的情况下，可采用磁混凝工艺进行三级处理，可有效提高出水水质，减少占地，降低建设和运行成本。

三、技术先进性

磁混凝工艺的主要技术先进性如下：

（1）该工艺总停留时间在30min以内，占地面积为常规混凝沉淀池的60%左右。处理效率高，对SS和TP的去除率达90%，出水值分别可达<5mg/L和0.3mg/L。在市政污水提标改造、工业废水除磷等领域极具优势。

（2）将混凝、絮凝反应池与沉淀池合建，且由于沉淀过程中无上向流扰动，沉淀停留时间可进一步缩短至5-10min，因此，设备占地面积可做到连续流磁混凝池的50%左右，常规混凝沉淀池的20%左右，结构紧凑性进一步得到强化，新建项目或改扩建项目的一次性投资成本因此可以大幅降低，而系统运行成本与原工艺相当。

（3）将磁混凝/超滤耦合工艺用于市政供水处理，该耦合工艺将大大提高处理效率，减少水厂占地面积，并且出水水质优异，生物安全性高，此外，磁混凝优异的出水水质使膜系统的污染物负荷显著降低，减少了冲洗频次，可以延长膜的使用寿命20%，达5年以上。

（4）将磁混凝/磁性树脂吸附耦合工艺用于市政供水中，进行常规混凝沉淀工艺难以去除的有机污染物和重金属离子的处理，该工艺可减少消毒环节DBPs产生，提高饮用水水质。

四、推广前景

1、市场定位

磁混凝工艺的上向流速设计值可达20-80m/h，整个工艺可在30min以内完成，与常规混凝沉淀工艺相比可节省土地面积50%以上，对老水厂改造或新建水厂的空间使用将十分有利。磁混凝工艺对水体中固体颗粒物的去除十分高效，SS去除率可达90%，此外，还可去除约50%的COD，8%-85%的水体有机物。磁混凝工艺对低温低浊和高浊水的处理均十分高效，抗冲击负荷能力强。将磁混凝与UF膜过程相结合，将使水处理工艺流程更为稳定高效，水厂处理单元将更为紧凑。因此磁混凝工艺市场发展前景较好，在水处理行业中具有较好的推广价值，市场容量较大，主要市场在：

（1）   生活污水处理：一级A提标改造、污泥浓缩池上清液除磷；

（2）   工业污水处理：高磷、高SS初级处理及生化出水深度处理，矿井水处理；

（3）黑臭河道：对SS、TP、COD等指标的快速减量；

（4）景观水治理：对SS、TP、COD等指标的快速减量；

（5）生活饮用水供水处理：初级处理、污泥浓缩上清液/滤池反洗水回收。

2、供需预测

磁混凝工艺紧凑高效，水处理应用面广，可在市政污水提标改造、污泥回流上清液除磷、滤池反洗水回收、地表水治理等多个环境领域积极推广。随着近期环保部“水十条”的推出以及更为严格出水水质（地表Ⅳ类）标准推出的预期下，磁混凝工艺将具备非常广阔的市场应用前景。