超磁净化处置污水的工艺设计
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本文作者：欧阳云生作者单位：环能德美集团（工程）公司
超磁分离净化工艺设计特点
目前，我国对一级强化处理出水尚没有统一的执行标准，给设计带来较大的困难。根据实测值结合现行标准，确定主要设计水质标准，详见表2。磷作为地表水体富营养化的污染控制因子，在考虑去除碳源污染物的同时，除磷也成为设计重点。污水中的磷大多以磷酸根形式存在，化学除磷主要不是靠絮凝，而是靠投加的Al3+与PO43-发生化学沉淀反应而使沉淀物从水中析出（详见反应式（1））。在沉淀过程中，沉淀物还能网蒲、吸附有机磷和聚合磷，从而获得复合除磷效果。Al2(SO4）3+14H2O(液态)+2PO43-→2AlPO4邬(沉淀)+3SO42-+14H2O（1）由方程式（1）可知，每去除1gPO43-需要6.25gAl2(SO4)3•14H2O。因铝盐（Al3+）比铁盐（Fe3+）轻，且Al3+有更好的的水解、聚合特性，石灰本身又不能兼有混凝效果，故推荐投加硫酸铝原液来实现混凝及化学除磷。
1混凝
根据化学计量关系，除磷1.5mg/L需投硫酸铝约9.37mg/L，污水混凝投量136mg/L（约为南方低浊度给水投药的6.8倍），总设计投加量150mg/L，药罐设计储药时间7d。为保证混合的快速剧烈，混凝池内设一套快速搅拌器：桨叶直径D=0.75m，两层浆叶、轴长L=2.7m，功率N=5.5kW，转速可调。混凝时间1min，根据计算公式（2）可得速度梯度G=670S-1，约为《城镇给水》设计手册所列下限值的。G＝1000NuQt姨（2）式中：G-搅拌速度梯度，S-1；N-搅拌功率，kW；u-水的粘度，pa.s，20摄氏度时取1.02×10-3；
2投加磁种
磁种粒径N+um，重于水，按5mg/L投量补充系统物料损失，依实际需要断续或连续投加。磁种使凝聚所形成的絮团带上磁性，加速超磁吸附效果，缩短启动响应时间，3min即可获得良好的吸附效果。设计三套磁种回收循环利用投加系统，分别含絮团分散机、磁分离磁鼓、磁种搅拌箱和磁种计量投加单元组成。磁种投加到混凝池内，与PAC快速混合。
3絮凝
由于有机高分子絮凝剂价格较高，为了减少投药量，充分发挥不同絮凝剂间的协同，与无机混凝剂复配使用，设计采用PAM，投加量1-2ppm，稀释到0.1%后投加。絮凝池内设慢速搅拌器一套：浆叶设计两层，桨叶直径分别为D=0.8m、D=1.0m，轴长L=2.8m，功率N=5.5kW。絮凝时间2.0min，GT值4.02×104，保证絮凝过程的充分与完善。
4超磁高效吸附分离
含有前段工序（混凝系统）形成的磁性絮团的废水通过管道由进水口流入，当其进入工作区后，立即被由稀土磁盘机构吸附在磁盘上。磁盘机构通过主轴定向连续转动，被吸附的絮团也随磁盘转动，随磁盘带出水面到卸渣装置分段式刮渣条上。通过集渣及输渣装置输送去磁分离磁鼓中。随着主轴不断旋转，已除掉磁性絮团的稀土磁盘机构再次进入工作区吸附从进水水槽来的磁性絮团，周而复始地完成上述处理过程。设备选型：PSMD－10000型超磁分离机3套；单套处理能力：10000m3/d；外形尺寸：长×宽×高＝6000×2960×1900；电机功率：6.2kW；净化效率：＞90%。
5磁种循环
磁分离磁鼓用于回收投加进入原水中的磁种，以达到再利用的目的。通过超磁分离机分离出来的渣是磁种和悬浮物所形成的絮团，将这些絮团打散后通过磁分离磁鼓的分选，使磁种和非磁性物质分离出来，回收的磁种再次进入原系统作为磁种投加，分离出来的渣和水直接进污泥处理系统。设备运行稳定，回收能力强。设备选型：HCG－10000磁分离磁鼓3套；单套外形尺寸：长×宽×高＝3300×2000×1450；处理能力：1－5m3/h；电机功率：13.55kW；磁种回收率：>98%。
运行效果分析
该污水处理厂自2010年3月开始设备调试。至今已运行了一年多，从这一年多的运行情况来看，出水中各项指标均优于招标文件一级强化出水的标准，处理效果见表3。
结语
（1）超磁分离净化工艺具有很强高效分离吸附效果，占地少、效能高、功能多，适合处理城市污水一级强化、初雨及合流污水、提标改造深度处理。（2）引进的新工艺有其独特的原理特点，工程设计中可在分析推敲后突破国标进行参数取值。（3）磁分离系统功能测试期间，系统运行稳定、可靠。功能测试32天内系统共处理水量646072m3/d，进水平均流量为20189.75m3/d，满足合同要求＞20000m3/d。（4）系统共产生污泥4779m3，产泥率为0.74%。抽样测试污泥浓度大于7%，含水率小于93%，污泥浓度高。可不经过浓缩直接进入脱水设备，大大节省污泥浓缩池占地和污泥脱水设备选型时的大小。经过常规的压滤脱水后，污泥含水率小于45%，沉泥饼状，便于装卸外运。（5）系统共耗电36323.69kWh，吨水电耗为0.056kWh，电耗较低。（6）磁分离系统基本满足合同＞99%的要求。总体磁种损失率为1.21%，即磁种回收率为98.9%，系调进水水质异常、停机流失、3mm转鼓格栅出水含有较多的漂浮物等造成。
