磁分離調(diào)查研究報告

..磁分離調(diào)研報告一．磁分離概述磁分離技術(shù)是將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理的一種技術(shù),是利用元素或組分磁敏感性的差異,借助外磁場將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理,從而達(dá)到強化分離過程的一種新興技術(shù)。磁分離技術(shù)的基本原理：磁分離技術(shù)應(yīng)用于廢水處理有三種方法:直接磁分離法、間接磁分離法和微生物—磁分離法。利用磁分離技術(shù)處理廢水主要利用污染物的凝聚性和對污染物的加種性。凝聚性是指具有鐵磁性或順磁性的污染物,在磁場作用下由于磁力作用凝聚成表面直徑增大的粒子而后除去。加種性是指借助于外加磁性種子以增強弱順磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分離法除去;或借助外加微生物來吸附廢水中順磁性離子,再用磁分離法除去離子態(tài)順磁性污染物。一切宏觀的物體,在某種程度上都具有磁性,但按其在外磁場作用下的特性,可分為三類：鐵磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)和反磁性物質(zhì)。磁分離法按裝置原理可分為磁凝聚分離、磁盤分離和高梯度磁分離法三種。按產(chǎn)生磁場的方法可分為永磁分離和電磁分離〔包括超導(dǎo)電磁分離。按工作方式可分為連續(xù)式磁分離和間斷式磁分離。按顆粒物去除方式可分為磁凝聚沉降分離和磁力吸著分離。二．磁分離案例①礦井水處理新技術(shù)—ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)將絮凝、沉淀和過濾工藝結(jié)合在一起,它不需要借助于重力沉降,而是通過永磁鐵的強磁力吸附去除磁性懸浮物。對于水中懸浮物本身不帶磁性的,ReCoMag?超磁分離水體凈化技術(shù)則是通過向水中投加磁種、混凝劑和助凝劑,通過微絮凝過程,賦予絮體以磁性,通過超磁分離機實現(xiàn)絮體和水的分離。該技術(shù)顛覆了所有的混凝沉淀,能在3min左右完成整個微絮凝、過濾固液分離過程磁種通過回收系統(tǒng)循環(huán)反復(fù)使用。該系統(tǒng)的核心技術(shù)是在"稀土磁盤分離凈化廢水技術(shù)"的基礎(chǔ)上擴展而成的。"稀土磁盤分離凈化廢水技術(shù)"及設(shè)備,由XX冶金環(huán)能工程有限公司研制開發(fā),經(jīng)過近20年的發(fā)展,最早應(yīng)用于冶金行業(yè)的軋鋼、連鑄、煉鋼、軋管等含磁性懸浮物污水的處理,現(xiàn)擴展到其他行業(yè)和市政領(lǐng)域,使用量已經(jīng)超過了206臺〔套,總計處理水量達(dá)到870萬m3/d。工藝流程ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)處理礦井水的工藝流程見圖1。圖1為ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)工藝流程工藝流程簡述如下：〔1加入特選磁種：礦井水首先進(jìn)入混凝反應(yīng)器,與一定濃度磁種混合均勻；〔2微磁絮凝：含有一定濃度磁性物質(zhì)的水體,在混凝劑和助凝劑作用下,完成磁種與非磁性懸浮物的結(jié)合,形成微磁絮團(tuán),混凝絮凝時間約2—3min?！?快速分離：經(jīng)過混凝反應(yīng)后,出水流入超磁分離設(shè)備,在高磁場強度下,形成的磁性微絮團(tuán)通過與進(jìn)水方向逆行的緩慢轉(zhuǎn)動的磁盤打撈出水面,實現(xiàn)微磁絮團(tuán)與水體的分離,水流經(jīng)過磁盤機的流速高達(dá)300m/h—1000m/h,分離時間<30s?！?磁種回收：由磁盤打撈出來的微磁絮團(tuán)經(jīng)磁回收系統(tǒng)實現(xiàn)磁種和非磁性污泥的分離,磁種回收再利用〔回收率>99%,污泥進(jìn)人污泥處理系統(tǒng)?！?回收磁種計盆投加：回收的磁種加入一定量的清水,攪拌均勻后通過計量泵重新投加到混凝反應(yīng)器,循環(huán)使用。工作原理〔1微磁絮凝：ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)通過向待處理水中投加磁種,讓非磁性懸浮物在混凝劑和助凝劑作用下與磁種結(jié)合。一方面,磁種作為絮體的"凝核",強化并加速了絮體顆粒的形成。另一方面,磁種賦予了絮凝體磁性。絮體只需微絮凝即可在超磁分離凈化設(shè)備的強磁場作用下分離,而無需形成大的絮團(tuán)沉淀去除。因此,所需投加的藥劑量是普通的絮凝沉淀的1/3—2/3。根據(jù)水質(zhì)不同,投加混凝劑和助凝劑的量不同,但總絮凝時間一般只需2—3min。與普通絮凝相比,前期由于有"凝核"易脫穩(wěn),且少了絮體進(jìn)一步變大即絮體熟化以便于后續(xù)沉淀的時間,微磁絮凝所需的時間是普通絮凝所需時間的約1/3—1/4?！?超磁分離：從絮凝裝置出來的經(jīng)過微磁絮凝的水自流入超磁分離機,超磁分離機采用了稀土永磁強磁性材料,通過聚磁技術(shù),其磁盤可產(chǎn)生大于重力640倍的磁力,瞬間〔小于0.1s能吸住弱磁性物質(zhì),平行磁盤間水的過流速度可達(dá)300m/h—1000m/h,實現(xiàn)微磁絮團(tuán)與水的快速分離,水流經(jīng)過整個超磁分離機的時間小于30s,實際經(jīng)過磁盤的時間小于15s。由于分離時間很短,占地面積小,是常規(guī)平流沉淀池1/50—1/300,是高速澄清池的1/10—1/10。日處理量20000t的全套系統(tǒng)占地面積僅為12mx9m。ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)工藝參數(shù)〔1磁種選擇和用量：第一,選用的磁種需要剩磁小,通常要求剩磁小于8Gs,在經(jīng)過退磁器后能均勻分散到水中,有利于微絮凝體的形成。第二,磁種的粒徑有選擇,粒徑太大,不利于與徽細(xì)懸浮物形成磁性絮體,且分散能耗高；粒徑太小,藥劑量會增大,形成絮凝體的磁性弱,不利于分離。根據(jù)水源懸浮物的情況不同,選用磁種的粒徑范圍不同,需要通過試驗確定。該礦井水處理通過實驗室小試,確定選用粒徑小于200目的磁種。進(jìn)水SS長期在250—450mg/L之間,個別時候懸浮物濃度突然提高。磁種投加量確定為200mg/L?！?藥劑用量：進(jìn)水SS長期在250—450mg/L之間,個別時候懸浮物濃度突然提高,經(jīng)過長期的運行,在滿足出水SS<10mg/L的前提下,得到最佳投加藥劑量分別是PAC為40x10-6、PAM為1x10-6,特別是在進(jìn)水懸浮物濃度突然提高的情況下出水仍然保持穩(wěn)定。從圖中可以看出,在設(shè)定固定的PAC和PAM投加量的情況下,出水水質(zhì)均滿足要求,有較強的耐沖擊能力。〔3電耗：ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)單套處理量可達(dá)1000t/h,日處理量達(dá)24000t,系統(tǒng)總功率〔包括混凝攪拌、超磁分離、磁性和非磁性物質(zhì)的分散、退磁、磁粉回收等不超過50KW,噸水電耗不超過0.02元?！?占地面積：整套600m3/d的ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)包括加藥、混凝、超磁分離、磁粉回收和電控等,整套系統(tǒng)占地面積為2.4mx4.0m〔5排泥濃度：微磁絮體經(jīng)過磁盤吸附,轉(zhuǎn)到水面以上進(jìn)行刮渣,相當(dāng)于一個瀝水過程,從刮渣系統(tǒng)刮下來的泥含水率已經(jīng)較低,經(jīng)過后面的磁種回收系統(tǒng),最后的非磁性物質(zhì)被分離出來排放到污泥處理系統(tǒng),含水率約90%。另外,與傳統(tǒng)的過濾設(shè)備比較,ReCoMag?超磁分離水體凈化系統(tǒng)可連續(xù)運行,絮體的去除通過耐磨的刮渣系統(tǒng)實現(xiàn),代替了過濾設(shè)備的截留,無需反洗。系統(tǒng)第一次啟動,只需簡單調(diào)試,一周內(nèi)即可穩(wěn)定運行以后可隨意起停,起動到穩(wěn)定運行時間只需1—2h。結(jié)論：ReCoMag?超磁分離水體凈化技術(shù)用于礦井水處理主要具有以下幾個優(yōu)點：流程短,整個處理過程約3min。占地面積小?；炷幜可?。性能穩(wěn)定,壽命長?？蛇B續(xù)性,無需反洗。電耗低。排泥濃度高?！?系統(tǒng)簡單,日常維護(hù)方便,自動化程度高,不需人員值守。②趙官能源礦井水處理超磁分離凈化工藝的應(yīng)用趙官能源公司是XX能源新礦集團(tuán)的全資子公司,位于黃XX煤田中西部,井田面積59.21km2,地質(zhì)儲量3．47億t,可采煤層中以薄煤層為主,設(shè)計年生產(chǎn)能力90萬t。礦井正常涌水量1413m3/h。趙官能源應(yīng)用超磁水處理工藝,將水處理工藝由地面搬到了井下,每小時超磁分離水處理的工藝原理超磁分離凈化設(shè)備是由一組強磁力稀土磁盤打撈分離機械組成。流體流經(jīng)磁盤之間的流道時,流體中所含的磁性懸浮絮團(tuán)受到強磁場力的作用,吸附在磁盤盤面上,隨著磁盤的轉(zhuǎn)動,逐漸從水體中分離出來。磁盤轉(zhuǎn)速為1～3r/min,待懸浮物脫去大部份水份,運轉(zhuǎn)到刮渣條時,形成隔磁卸渣帶,由刮渣刨輪刮入"螺旋輸送機",產(chǎn)生的廢渣輸入渣池。被刮去渣的磁盤又重新轉(zhuǎn)入水體,形成周而復(fù)始的超磁分離凈化水體的全過程。微磁凝聚技術(shù)和磁種回收技術(shù)微磁凝聚技術(shù)超磁分離技術(shù)的關(guān)鍵是利用磁盤吸附具有磁性的懸浮物,而礦井水中的懸浮物本身是不帶磁性的,如果要利用超磁分離凈化設(shè)備凈化礦井水,就必須讓非磁性懸浮物帶上磁性。微磁凝聚技術(shù)就是解決這一問題的關(guān)鍵。該技術(shù)通過向原水中投加專用磁種<磁粉>,使磁種在混凝劑和助凝劑的作用下與原水中的懸浮物形成以磁種為核的混合體絮團(tuán)。因磁種帶有微磁性,當(dāng)絮團(tuán)沿著水流經(jīng)過超磁分離機時,聚磁組合磁盤能快速捕捉吸附絮團(tuán),實現(xiàn)懸浮物與水體的機械分離,從而達(dá)到凈化水體的目的。磁種回收技術(shù)微磁凝聚技術(shù)解決了超磁水處理的第一個難題,同時帶來另一個難題,就是磁種的連續(xù)投加增加了運行費用。為了節(jié)約資源同時也考慮噸水處理的運行成本,超磁處理工藝開發(fā)了磁種回收技術(shù)。將超磁分離凈化設(shè)備分離出的廢渣<磁種和懸浮物的混合體>經(jīng)螺旋輸送裝置進(jìn)入脫磁和高速攪拌環(huán)節(jié),實現(xiàn)磁種和懸浮物的分離,能將投加入廢水中的磁種回收再利用,磁鼓磁場強度高,回收效率可達(dá)99%,剩余的非磁性物質(zhì)作為污泥集中處理。超磁分離水處理技術(shù)的特點及優(yōu)勢<1>采用稀土磁鋼構(gòu)造分離磁場,技術(shù)穩(wěn)定成熟。超磁分離水體凈化技術(shù)在國內(nèi)市場應(yīng)用已有10多年的歷史。目前,冶金行業(yè)在線運行的成套設(shè)備達(dá)240多個工程項目,處理能力超過940萬t/d,是自主創(chuàng)新的國際先進(jìn)技術(shù),其超磁分離技術(shù)在設(shè)備的布磁、聚磁組合、微磁絮凝、脫磁、分散等工藝技術(shù)上實現(xiàn)了突破,設(shè)備不斷改進(jìn)與完善,已發(fā)展到了第五代超磁分離機,技術(shù)穩(wěn)定而成熟。<2>分離時間短。磁分離工藝與傳統(tǒng)的絮凝沉降最主要的區(qū)別在于:采用磁分離技術(shù)不需要沉降時間。傳統(tǒng)的絮凝沉降工藝是在加藥絮凝后形成大絮團(tuán),靠重力沉降。磁分離技術(shù)因采用稀土磁鋼,其表面產(chǎn)生磁力是重力的640倍以上,能快速地捕捉到微磁性絮團(tuán),整個分離過程僅需3～5s,分離時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于沉降分離時間?！?水處理藥劑用量少。磁分離依靠強磁力進(jìn)行吸附分離,不需要大量的藥劑形成大的絮團(tuán),僅需微凝絮團(tuán)即可。與常規(guī)的混凝沉降系統(tǒng)比較,可大大節(jié)約系統(tǒng)的藥劑使用量<僅為常規(guī)水處理加藥量的1/3～1/2>,節(jié)省藥劑費用。<4>設(shè)備占地少,處理量大。由于磁分離實現(xiàn)了懸浮物與水體的快速分離,大大提高了單位時間的處理效率,設(shè)備的占地面積也相應(yīng)地大大節(jié)省。<5>出渣污泥濃度高。磁分離設(shè)備分離懸浮物的方法是靠磁力把絮團(tuán)吸出水面,完全實現(xiàn)渣與水的分離,出渣含量大于70000mg/L,含水率約93%,可不經(jīng)過濃縮直接進(jìn)入脫水設(shè)備。經(jīng)過常規(guī)的壓濾脫水后,污泥含水率小于45%,便于裝卸外運。超磁分離凈化工藝設(shè)計<1>設(shè)計規(guī)模:設(shè)計水處理規(guī)模600m3/h。<2>設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)礦井排水的主要污染物是煤粉、巖粉等無機污染物。進(jìn)水水質(zhì):SS:600～1000mg/L油:20～30mg/L<3>設(shè)計出水水質(zhì)PH值:6～9;總懸浮物50mg/L;化學(xué)需氧量<CODcr>50mg/L;石油類5mg/L;總鐵6mg/L;總錳4mg/L<4>工藝流程說明首先向調(diào)節(jié)池前的進(jìn)水渠道中投加PAC,混合反應(yīng)后流入調(diào)節(jié)隔油池中,進(jìn)行水質(zhì)、水量的均勻調(diào)節(jié),在調(diào)節(jié)隔油池后端設(shè)置圓盤式除油器,去除上浮的油渣。調(diào)節(jié)隔油池出水進(jìn)入超磁分離系統(tǒng)的混凝池,向混凝池中投加磁種、PAM,使水中懸浮物雜質(zhì)和磁種形成帶磁性絮體,經(jīng)過絮凝的廢水進(jìn)入超磁分離機進(jìn)行污染物的分離,形成的磁性絮體被超磁分離磁盤吸附,從而從水中分離出來,水體得到凈化,超磁分離設(shè)備處理后的水達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)超濾分離設(shè)備分離出來的磁性污泥進(jìn)入到磁分離磁鼓進(jìn)行磁種與污泥的分離,分離出的磁種又投加到混凝池中進(jìn)行絮凝反應(yīng),使磁種達(dá)到循環(huán)利用的目的。③清河污水處理廠能力提升應(yīng)急工程工程簡介：清河污水處理廠能力提升應(yīng)急工程進(jìn)水引自曝氣沉砂池新建成的跨越管,通過DNl200管道將污水輸送到應(yīng)急工程格柵間及進(jìn)水泵房,經(jīng)過提升后的污水通過配水井均勻地分配至加載混凝磁分離系統(tǒng)和轉(zhuǎn)鼓精細(xì)過濾系統(tǒng)。其中加載混凝磁分離系統(tǒng)處理能力按5×104In3／d設(shè)計,轉(zhuǎn)鼓精細(xì)過濾系統(tǒng)處理能力按5×104m3／d設(shè)計。經(jīng)過處理后的污水通過退水管道排入清河污水處理廠總退水方溝,最終排人清河。剩余污泥通過污泥泵提升到貯泥池,剩余污泥經(jīng)污泥螺桿泵加壓后進(jìn)入濃縮脫水機內(nèi)進(jìn)行濃縮脫水,經(jīng)脫水處理后的泥餅通過外運、干化等方法處理。工藝流程：加載混凝磁分離系統(tǒng)單體處理工藝流程如圖加載混凝磁分離系統(tǒng)單體處理工藝流程工藝特點及參數(shù)：預(yù)處理區(qū)預(yù)處理區(qū)進(jìn)水端設(shè)置一臺孔板式格柵,孔徑為3mm,流量為4166m3／h,格柵后設(shè)置4臺污水提升泵,同時根據(jù)工藝要求,可以選擇超越格柵運行。污水經(jīng)泵提升后,可以通過疊梁閘調(diào)配分給精細(xì)過濾和磁分離系統(tǒng),磁分離系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)出水管閥門大小與進(jìn)水管流量計調(diào)配供水量,精細(xì)過濾可以通過出水閥門調(diào)節(jié)給水量。工藝基本參數(shù)加載混凝磁分離技術(shù)是利用外加磁加載物的作用增大絮體密度以達(dá)到高效沉降和過濾的目的。該工藝最大的優(yōu)點體現(xiàn)在沉淀效率比傳統(tǒng)沉淀技術(shù)有很大提高,所以可以大幅減少沉淀時間,提高處理效率。整個磁分離工藝的處理量為5×104m3／d,以處理量為10000m3／d的單體工藝為例,滿負(fù)荷運行時進(jìn)水量為420m3／h左右,3座混合池的總?cè)莘e為48in3；每座混合池的容積一樣,沉淀池總?cè)莘e為70m3,污水的總停留時間僅為17min左右,因為整個工藝的停留時間很短,因此對包括TP在內(nèi)的部分污染物,出現(xiàn)反溶解過程的幾率非常小,污泥回流比為50％～75％<根據(jù)回流污泥的性狀調(diào)節(jié)>,排泥量為18—20t／d。另外,系統(tǒng)中投加的磁種和絮凝劑對細(xì)菌、病毒、油及多種微小粒子都有很好的吸附作用,因此對細(xì)菌、病毒、油、重金屬及磷的去除效果比傳統(tǒng)工藝要好。磁粉投加量：以10000m3／d的單體處理工藝為例,設(shè)備啟動前投加磁粉量為100kg,此后不再投加。通過從二級和三級混合池的不同點分別取出一定體積的混合液以及從污泥回流渠中取出一定量的回流污泥,可以測定二級和三級混合池混合液的MLSS,每個混合池的磁粉投加量,以及回流污泥濃度和磁粉含量。經(jīng)測定可以得知,二級混合池的MLSS<含磁粉>為5800～6200mg／L,三級混合池的MLSS<含磁粉>為5700—6150mg／L,回流污泥的MLSS<含磁粉>為17200—18500mg／L。三級混合池出水SV為8％～10％,SVI為14～16mL／g。其中二級混合池的磁粉投加量為0．82～0．86g／L,三級混合池的磁粉投加量為0．82～0．85g／L,回流污泥中磁粉含量為2．3—2．6g／L。該工藝以前在工程實際中應(yīng)用極少,原因是磁種的回收技術(shù)一直沒有很好的解決,而現(xiàn)在這一技術(shù)難點被成功突破,磁種的回收率達(dá)到99％以上,已在城市污水處理、中水回用、自來水處理、河道水處理、高磷廢水處理、造紙廢水處理、油田廢水處理等方面成功進(jìn)行了多項不同運行參數(shù)的試驗,并取得很好的效果。出水水質(zhì)2008年8月1日一10月29日對進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行了3個月的實測,進(jìn)、出水COD和BOD,的濃度變化見圖2,進(jìn)、出水其中,進(jìn)水COD、BOD,、SS和TP的濃度分別為<151～559>、<71．4—274>、<72—372>和<2．13～7．36>mg／L；平均進(jìn)水濃度分別為317、146、170和4．5ms／L；出水濃度分別為<28．6—171>、<15．3～84>、<7．75～58>和<0．1～2．52>mg／L；出水平均濃度為109、52、21和0．64mg／L。對COD、BOD,、SS和TP的去除率分別為<40．1％一83．6％>、<47．6％～87．8％>、<68．5％一95．9％>和<49．2％一97．8％>,平均去除率分別為64．9％、64．6％、86．3％和85．8％。另外,還可以發(fā)現(xiàn),在設(shè)備啟動運行的前半段時間,由于處于調(diào)試運行階段,各指標(biāo)的去除率并不穩(wěn)定。如果只考察最后一個月的進(jìn)、出水指標(biāo)和去除率,可以看到,對COD、BOD；、SS和TP的去除率分別為<51．1％～78．0％>、<52．5％一83．6％>、<68．5％一95．2％>和<84．7％一97．2％>；平均去除率分別為65．0％、67．5％、86．5％和91．5％。此時出水COD、BOD,、SS和TP濃度分別為<87．2～171>、<27．5～84>、<13—58>和<0．16～1．18>mg／L；各指標(biāo)的平均出水濃度分別為126．5、52．9、22．2和0．39mg／L。當(dāng)設(shè)備穩(wěn)定運行后,其出水水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。同時可以看到,對BOD,和COD的去除率很相近,所以用BOD5／COD的比值來考察BOD,和COD經(jīng)過該工藝處理后相應(yīng)的變化趨勢,如圖5所示。圖5中的趨勢線為進(jìn)、出水BOD,／COD值的線性回歸曲線。進(jìn)水BOD,／COD的比值穩(wěn)定在47％左右,其線性回歸曲線也基本呈水平狀態(tài),出水BOD,／COD值的線性回歸曲線在整體上有一定的下降趨勢。在設(shè)備運行初期,出水BOD；／COD的比值略高于進(jìn)水比值,以45d為界限,前半段時間比值的平均值為50．6％,設(shè)備穩(wěn)定運行后,該比值整體有下降的趨勢,但并不明顯,后半段時間比值的平均值為45．7％?？梢?該工藝對BOD,的去除率略高于對COD的去除率,說明在該工藝運行過程中,除了單純的物理作用外,由于回流污泥中可能存在微生物,因而具有一定的生物降解作用。另外,出水BOD,／COD的比值在45％左右,說明仍然具有很好的可生化性。所以當(dāng)該工藝作為前處理時,可以為后續(xù)的生物處理提供較為適宜的進(jìn)水水質(zhì)。PAC和PAM投配率及用量投配率：混凝劑<PAC>為80mg／L<折算為A1203為24mg／L>,助凝劑<PAM>為2mg／L。即對于處理量為10000rfl3／d的單體設(shè)備,10％濃度的PAC投加量為0．34m3／h左右,0．2/r