磁混凝工藝在污水處理中的應用

　　一、引言

　　為貫徹《中華人民共和國水污染防治法》，加強對城鎮污水處理廠建設和運行的管理，改善城鎮水環境質量，國家環境保護總局2006年發布GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》修改單，將其中的4.1.2.2修改為：城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級標準的A標準。同年12月29日，國家相關部門發布《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006，將水質指標增加至106項。市政給排水更為嚴格的出水水質，往往意味著對更為高效穩定水處理工藝的迫切需求。

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　　為達到更為嚴格的出水水質標準，許多水處理廠開始著手提標改造工作，在改造項目，有兩個問題尤為突出：（1）預留可建設用地與工藝需求的主要矛盾：由于傳統混凝沉淀工藝停留時間較長，一般需1-2.5h，占地面積大。以混凝+平流沉淀池工藝為例，占地約為300-330m2/萬m3，混凝+斜管沉淀池占地稍小，需200-245m2/萬m3。而老水廠周邊配套往往十分成熟，預留建設用地非常緊缺。（2）傳統混凝沉淀工藝耐沖擊負荷能力差，前端生化二沉池出水水質/水量發生波動，則出水SS和TP較難保證。因此，急需一種結構緊湊且更為高效穩定的混凝沉淀工藝。磁混凝工藝正是基于以上問題而應運而生。

　　二、技術特點

　　磁混凝工藝最大的特點就是大大縮短了混凝沉淀的時間。傳統的混凝沉淀至少需要1h以上，而引用磁混凝工藝進行的混凝沉淀總時間在15min以下，甚至可以在7min以內完成。磁混凝工藝是一種極速沉淀技術，以投加微米級惰性高密度微粒（微砂、Fe3O4）作為絮凝核，在較優水力條件下形成高濃度和大密度復合絮體，該復合絮體在極短時間完成沉淀過程，使水體迅速得到凈化，能夠有效去除COD、總磷、氨氮等污染物質，提供更好的出水水質。

　　目前，面對土地資源越來越緊缺，水源水資源污染加重，水廠基建、運行費用高等問題，采用磁混凝工藝能夠很好的解決這些問題。磁混凝工藝主要是利用絮體與磁粉微粒的結合，使絮體密度得到提高。對于相對密度為2.65g/cm3的磁粉絮體1.05g/cm3的常規絮體，前者的沉淀速率約為后者的5-10倍，從而可以顯著減少絮凝反應沉淀池的占地面積，采用磁混凝池單位占地面積僅為80-120 m2/萬m3。

　　磁混凝工藝能有效解決分散供水現狀，滿足生活用水要求。在經濟不發達的廣大農村地區，建設凈水廠不經濟，可采用移動式的磁混凝工藝設備進行供水；對突發性水質惡化情況，可采用磁混凝工藝設備進行緊急供水；對于野外作業，可采用磁混凝工藝設備進行供水……

　　國家對污水排放標準要求越來越高，在污水二級處理不達標的情況下，可采用磁混凝工藝進行三級處理，可有效提高出水水質，減少占地，降低建設和運行成本。

　　三、技術先進性

　　磁混凝工藝的主要技術先進性如下：

　　（1）該工藝總停留時間在30min以內，占地面積為常規混凝沉淀池的60%左右。處理效率高，對SS和TP的去除率達90%，出水值分別可達<5mg/L和0.3mg/L。在市政污水提標改造、工業廢水除磷等領域極具優勢。

　　（2）將混凝、絮凝反應池與沉淀池合建，且由于沉淀過程中無上向流擾動，沉淀停留時間可進一步縮短至5-10min，因此，設備占地面積可做到連續流磁混凝池的50%左右，常規混凝沉淀池的20%左右，結構緊湊性進一步得到強化，新建項目或改擴建項目的一次性投資成本因此可以大幅降低，而系統運行成本與原工藝相當。

　　（3）將磁混凝/超濾耦合工藝用于市政供水處理，該耦合工藝將大大提高處理效率，減少水廠占地面積，并且出水水質優異，生物安全性高，此外，磁混凝優異的出水水質使膜系統的污染物負荷顯著降低，減少了沖洗頻次，可以延長膜的使用壽命20%，達5年以上。

　　（4）將磁混凝/磁性樹脂吸附耦合工藝用于市政供水中，進行常規混凝沉淀工藝難以去除的有機污染物和重金屬離子的處理，該工藝可減少消毒環節DBPs產生，提高飲用水水質。

　　四、推廣前景

　　1、市場定位

　　磁混凝工藝的上向流速設計值可達20-80m/h，整個工藝可在30min以內完成，與常規混凝沉淀工藝相比可節省土地面積50%以上，對老水廠改造或新建水廠的空間使用將十分有利。磁混凝工藝對水體中固體顆粒物的去除十分高效，SS去除率可達90%，此外，還可去除約50%的COD，8%-85%的水體有機物。磁混凝工藝對低溫低濁和高濁水的處理均十分高效，抗沖擊負荷能力強。將磁混凝與UF膜過程相結合，將使水處理工藝流程更為穩定高效，水廠處理單元將更為緊湊。因此磁混凝工藝市場發展前景較好，在水處理行業中具有較好的推廣價值，市場容量較大，主要市場在：

　　（1） 生活污水處理：一級A提標改造、污泥濃縮池上清液除磷；

　　（2） 工業污水處理：高磷、高SS初級處理及生化出水深度處理，礦井水處理；

　　（3）黑臭河道：對SS、TP、COD等指標的快速減量；

　　（4）景觀水治理：對SS、TP、COD等指標的快速減量；

　　（5）生活飲用水供水處理：初級處理、污泥濃縮上清液/濾池反洗水回收。

　　2、供需預測

　　磁混凝工藝緊湊高效，水處理應用面廣，可在市政污水提標改造、污泥回流上清液除磷、濾池反洗水回收、地表水治理等多個環境領域積極推廣。隨著近期環保部“水十條”的推出以及更為嚴格出水水質（地表Ⅳ類）標準推出的預期下，磁混凝工藝將具備非常廣闊的市場應用前景。

　　上海環鉆環保科技股份有限公司成立于2012年，并于2016年5月20日掛牌新三板，是國內較早從事以污染場地調查、風險評估和修復工程實施為核心業務的環境工程公司。環鉆環保在利用磁混凝工藝進行污水深度處理方面具有一定的工程經驗。