超磁分离水体净化技术在污水处理中的应用_周建忠

　　二期工程包含三项工程， 其中： ① 升级改建 一 期 工 程 原 有 设 施 ； ② 新 建 6.0 万 m3/d 规 模 高 效 的 MBR 工艺再生水 处理设施， 其 出水水质 达 到 城 市杂用水标准中比较严格的 “冲洗车辆水质” 标 准， 为奥运村、 大屯开发区提供城市绿化用水； ③ 新 建 1.0 万 m3/d 规 模 RO （ 反 渗 透 ） 再 生 水 工 艺 处 理 设 施 ， 以 MBR 产 水 为 源 水 进 行 深 度 处 理 ， 出水水质达到地表三类水标准， 向部分奥运场馆 提供冲厕、 绿化用水， 向奥运森林公园提供景观 补充用水。

　　① 处理时间短、 速度快、 处理量大。 磁盘瞬 间 产 生 大 于 重 力 640 倍 的 磁 力 ， 处 理 效 率 高 、 流 程短， 总的处理时间大约 3 分钟， 可多台并联运 行， 满足大流量处理要求。

　　③ 排泥浓度高。 磁盘直接强磁吸附污泥， 连续 打捞提升出水面， 通过卸渣系统得到的泥浓度高。

　　周建忠 1， 靳云辉 1， 周文彬 2， 周生巧 2 （1. 中国市政设施建设工程西南市政设计研究总院， 成都 610081； 2. 四川冶金环能工程技术有限责任公司， 成都 610045）

　　④ 运行的成本低。 采用微磁絮凝技术， 投加药 量少， 且磁种循环利用率高， 运行的成本低。

　　⑤ 日常维护方便。 设备无反洗， 自动化程度 高， 工业运行稳定可靠。 1.4 工艺设计 1.4.1 工艺流程

　　待 处 理 污 水 经 过 3mm 格 栅 预 处 理 去 除 较 大 颗 粒悬浮物及杂质后， 自流至混凝系统， 在混凝系

　　超磁分离水体净化技术是一项新颖的水处理 技术， 其成套设备与普通的沉淀和过滤相比， 具 有无反冲洗、 分离悬浮物效率高、 工艺流程短、 占地少、 投资省、 运行费用低等特点。 针对市政 污水、 矿井水、 油田采出水、 河道水、 景观水等 不一样的种类的废水， 长期的净化实验和工程实例表 明该技术具有以下显著的特点：

　　从絮凝装置出来的经过微磁絮凝的水自流入 超磁分离机， 超磁分离机采用了稀土永磁强磁性 材料， 通过聚磁技术， 其磁盘可产生大于重力 640 倍的磁力 ， 瞬间 （小于 0.1s） 能吸住 弱磁性物质 ， 平行磁盘间水的过流速度可达到 300m/h～1000m/h， 实现微磁絮团与水的快速分离， 水流经过整个超 磁 分 离 机 的 时 间 小 于 12s。 由 于 固 液 分 离 时 间 很 短， 就为大幅度减少占地面积提供了可能， 一体 化 的 机 械 设 备 占 地 是 常 规 平 流 沉 淀 池 1/50～1/300， 是高速澄清池的 1/10～1/30。 1.3 技术特点

　　一级强化处理设施设计进水水质。 根据环评要求， 设计出水水质除悬浮物和总磷两项指标外， 采用 《 城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 》 （GB189192002） 中 的 三 级 排 放 标 准 。 一 级 强 化 处 理 设 施 设 计进、 出水水质见表 1。

　　被磁盘分离出来的渣经螺旋输送装置输送到 磁种回收系统中， 磁性絮团通过高速分散机后再 流经磁分离磁鼓， 在磁分离磁鼓中磁种被筛选出 来， 剩余污泥从磁鼓的底部排污阀流出， 排出的 污泥被收集送至污泥处理系统中。 筛选出来的磁 种被再次配制成一定浓度的溶液， 配制磁种所需 的补充水由补水电磁阀根据磁种液位的高低， 自 动控制补充； 磁种溶液通过磁种计量泵泵组以一 定的量投加到混凝系统中， 磁种在此完成循环回 收及再利用。 1.4.3 药剂投加

　　北小河污水处理厂二期一级强化处理设施采 用超磁分离水体净化技术作为主体处理工艺， 2010 年 7 月， 正式投入运行。 根据 2011 年 2～4 月 份进、 出水水质报表， 该设施运行实测进、 出水 水质及其处理效果见表 2。

　　投加的药剂量是普通的絮凝沉淀的 1/3～1/2。 根据 水质不同， 投加磁种、 混凝剂和助凝剂的量不同， 但总絮凝时间一般只需 2～3min。 与普通絮凝相比， 前期由于有 凝结核 易脱稳， 且少了絮体进一步 变大即絮体熟化以便于后续沉淀的时间， 微磁絮 凝所需的时间是普通絮凝所需时间的约 1/3～1/4。 1.2.2 超磁分离

　　一 期 工 程 的 升 级 改 建 是 将 现 状 4.0 万 m3/d 规 模 A/O 工艺污水处理设备升 级改建为 MBR 工艺再 生水处理设施， 出水进入再生水管网或排入北小 河。 由于升级改建过程中需要拆除、 改造部分现 有管线、 处理设施和供电设备， 因此改建工程建 设期间， 污水处理系统的正常运行将受一定的影响， 需要先期建设一级强化处理设施， 用于一期工程 升 级改建施工 期间处理超 过现况 MBR 系统 处 理 能 力的污水， 以减轻污水直排对河道及周边环境造 成的影响， 同时作为以后的备用处理设施。 目前， 一期工程的升级改建仍在施工中， 改建工程工艺 流程见图 2。

　　90 年 代 初 ， 稀 土 磁 盘 分 离 净 化 废 水 技 术 成 功 应用于冶金行业的轧钢、 连铸浊环水处理系统。 该 技 术 超 越 了 源 于 美 国 MIT 的 高 梯 度 电 磁 过 滤 器 （HGMS） 技 术 ， 淘 汰 了 日 本 和 瑞 典 的 铁 氧 体 磁 盘 技术， 处于国际领先水平， 并在冶金行业里得到 大规模的推广应用。 随着对稀土磁盘分离净化废 水技术开拓性的优化， 该技术用到了污水处理的 更 多 领 域 。 2008 年 ， 研 制 开 发 的 超 磁 分 离 水 体 净 化技术是以稀土磁盘分离技术为基础， 由微凝聚、 磁盘固液分离净化和磁种回收利用三大技术组成 的物化法污水处理的技术新工艺， 该技术获国家 环保部 2010 年度环境保护科学技术二等奖。

　　超磁分离水体净化系统能在较短时间内完成 整个微絮凝、 固液分离过程， 源于其工作原理与 传统混凝沉淀不同， 主要有以下两方面。 1.2.1 微磁絮凝

　　超磁分离水体净化系统通过向待处理水中投 加磁种， 让非磁性悬浮物在混凝剂和助凝剂作用 下与磁种结合。 一方面， 磁种作为絮体的 “凝结 核”， 强化并加速了絮体颗粒的形成过程； 另一方 面， 磁种赋予了絮凝体微磁性。 絮体只需微絮凝 即可在超磁分离净化设备的超强磁场作用下被吸 附， 而无需形成大的絮团沉淀去除。 因此， 所需

　　随着我国城市化进程的加快， 生活污水和工 业废水的排放量将会数倍、 甚至十几倍的增加， 势必加剧水环境的恶化， 严重影响到人们的身心 健康。 如今， 各地正在不断加大对水环境综合整 治的投入， 对城市现有污水处理厂进行升级改建、 新建污水处理应急工程等。 因此， 对现有污水处 理技术将提出更高的要求， 经济、 高效、 节能和 简便易行的污水处理技术也不断发展和涌现。 超 磁分离水体净化技术以其泥水分离速度快、 占地 省、 处理水量大、 运行成本低等优势逐渐受到业 界的关注， 成为污水物化处理中的一项新工艺技 术。 1 超磁分离水体净化处理技术简介 1.1 技术发展

　　混凝系统中需要 PAC 及 PAM 两种药剂。 配制 好 的 PAC 液 体 储 存 在 储 液 箱 中 ， 由 计 量 单 元 实 现 药 剂 的 计 量 投 加 。 PAC 投 加 至 混 凝 系 统 的 第 一 级 进 口 处 。 PAM 的 配 制 采 用 自 动 连 续 配 制 方 式 ， PAM 干 粉 通 过 真 空 吸 料 装 置 吸 入 料 斗 储 存 。 自 动 泡药机按照设定的要求连续自动配制出 0.1%浓度 的药剂， 再通过计量泵投加到混凝系统的第二级 进口处。 1.4.4 污泥输送

　　分离出来的污泥自流进入污泥池， 污泥池液 位计控制污泥泵的起停， 定期将污泥输送到污泥 处理车间。 2 北京市北小河污水处理厂二期工程

　　辛 店 村 ， 占 地 面 积 约 6.0 万 m2， 主 要 处 理 奥 运 村 及北苑地区的污水。 一 期工程规模 为 4.0 万 m3/d， 属于第 11 届北京亚运会亚运村的配套工程， 二期 工程总规模为 10.0 万 m3/d， 属于第 29 届北京奥运 会奥运村的配套工程。

　　超磁分离水体净化系统将絮凝、 沉淀和过滤 工艺结合在一起， 不需借助于重力沉降， 而是通 过稀土永磁体磁盘组合所产生的超强磁力吸附去 除磁性悬浮物， 在流动的水体里快速实现泥水分 离， 从而实现对水体的净化处理， 其固液分离原 理是机械力分离， 而根本上有别于传统的依靠重 力实现分离的原理。

　　针对非磁性悬浮物污染的水体， 超磁分离水 体净化技术则是通过向水中投加磁种、 混凝剂和 助凝剂， 通过微絮凝过程， 赋予絮体以磁性， 通 过超磁分离机实现絮体和水的分离。 该技术颠覆 了传统水处理的混凝沉淀， 能在较短时间内完成 整个微絮凝、 过滤 （固液分离） 过程， 磁种通过 回收系统循环反复使用。 1.2 工作原理

　　摘 要 超磁分离水体净化技术作为一项新兴水处理技术， 近年来国内外对此技术都很重视， 目前正在开展广泛研究和工程实现。 本文从技术发展、 工作原理、 技术特点及工艺设计等方面对超 磁分离水体净化技术作了重点介绍， 并以北京市北小河污水处理厂二期一级强化处理工程为例， 介 绍了超磁分离水体净化技术在污水处理中的应用效果及其带来的工程效益。

　　图 2 北小河污水处理厂二期改建工程工艺流程 2.2 一级强化处理设施设计进、 出水水质

　　量增加情况， 并结合一期工程升级改建实施计划 周 期 ， 确 定 一 级 强 化 处 理 设 施 设 计 规 模 为 2.0 万 m3/d。 选用 2 套超磁分离系统处理设备， 单套处理 能力 1.0 万 m3/d。 （目前， 因污水量增加较快， 二 期工程中又增加了 1 套设备， 一级强化处理设施 总解决能力已达 3.0 万 m3/d。） 2.4 运行效果及成本分析