磁分离技术在废水处理中如何应用，它能够净化废水到何种程度？

2022-06-12 11:25:53  信息编号：K220247  浏览次数：174

环保是人类生存发展历程中的一个极为重要的主题。

地球上的陆地面积约占地球表面积的30%，海洋面积约占地球表面积的70%，而其中的淡水量仅为地球总水量的2.5%左右。

面对这种境况，节约用水和废水处理就变得刻不容缓。

一般来说，处理废水，采用电解、化学沉淀、吸附等方法进行处理，有时为了在自来水中消毒，还参杂了氯气。

不管是采用化学法还是生物法，都会出现成本过高或者净化不彻底等问题，那么是否能够寻找到一种既高效又节能环保的方法来处理废水呢？就目前而言，作为废水处理的一个研究热点——强磁分离法来处理废水是很有效。

那么，什么是磁分离法？它的原理是怎样的？它能够净化废水到何种程度？

技术发展史

磁分离技术是借助磁场力的作用，对磁性不同的物质进行分离的一种物理分离方法。

磁分离技术可以说是一门比较古老、较成熟的技术，最早应用于选矿和瓷土工业。

1845年，美国发表了工业磁选机的专利。

磁分离技术作为有磁性差异的两种及多种物质的选别手段，在矿石的精选、煤的脱硫、玻璃及水泥等原料的除铁、高岭土的提纯、生物工程中的细胞分离、石化行业的催化剂回收等领域得到了广泛的应用。

磁分离技术用于水处理工程，它又可以称得上是一门新兴技术。

从上世纪60年代开始，苏联用磁凝聚法处理钢厂除尘废水，60年代末，美国MIT教授科姆发明高梯度磁过滤器，70年代美国应用磁絮凝法和高梯度磁分离法处理钢铁、食品、化工、造纸等废水。

1974年瑞典开始用磁盘法处理轧钢废水，随后的75年日本开发盘式“两秒分离机”。

我国从70年代中期到80年代初，将磁聚凝法、磁盘法、高梯度磁分离法用于炼钢、轧钢废水的处理。

近年来，磁分离技术在电镀废水、含酚废水、湖泊水、食品发酵废水、市政废水、钢铁废水、厨房污水、屠宰废水、石油采出水等处理方面都取得了一定的研究成果，有的已经在实际废水处理中得到了很好的应用。

技术原理

所谓的磁分离就是根据不同物质具有不同的磁性性质（物质的磁性可分为三种：铁磁性、顺磁性和反磁性，其中铁磁性物质可以作为磁种添加到弱磁性的废水中进行磁分离），当废水中的磁性物质或者非磁性物质（需要添加磁种）处于磁场中时，物质必然会受到来自磁场的作用力，当然，废水中的悬浮不仅受磁场力，还受到重力、流体黏滞力、流体惯性力以及分子间的吸引力，只要我们所施加的磁场足够大，就可以使得废水中的悬浮颗粒进行磁分离。

而磁分离的方法又可以采用永磁分离和电磁分离（包含超导磁分离）。

磁力大小的公式为Fu=γVH(dH/dx)，其中，γ为颗粒本身磁化率，V为颗粒体积，H为磁场强度，dH/dx为磁场强度梯度。

从实际应用中来考虑，如果我们单纯的用永磁体增加磁场强度，的确可以增加磁场力的大小，但是这样所制造的磁铁太耗成本。

因此大多采用磁梯度分离法，即只需要增加磁场强度的梯度，就可以达到增强磁场力的效果。

值得一提的是，要想产生高强度的磁场，用一般的永磁铁，很难实现，可以采用超导体来实现，理论上处于临界温度以下的超导体所产生的磁场强度可以达到10T以上，可以在无需添加磁种的情况下就能轻松实现磁分离。

一般的梯度磁分离可分离微细颗粒（线度1um）和弱磁性微粒（磁化率低到10-6），那么，超导梯度磁分离的范围和精度将比此更广，更精确。

技术应用

近年，在河道湖泊水体修复中，磁分离技术以其处理水量大、设备占地小、运行效果稳定、消除黑臭效果明显等优势已经在国内很多项目上得到运用和推广。

河湖水体黑臭治理应采用常态处理与短期处理相结合的思路。

常态处理，就是修建纳污管网、建设城市污水处理厂。

短期处理，即在尚未修建好以上基础设施的阶段，采取短期处理措施，不可因无法完全达标而不处理。

首先采用“短期控源截污”，确保进入河湖水环境的污水经过处理，致水体黑臭的污染物得到削减，实现总量减排和断面达标，抑制河湖黑臭。

其次，长期来看则采用“长效控源截污”和综合治理，污水经处理达标后入河。

综合生态、微生物和物化技术进行河湖系统治理，实现河湖水质和生态自净能力提升。

技术发展方向

磁分离水体净化技术发展至今，从技术原理的论证、产品工艺的设计、实验数据的分析到最终成套设备的制造涉及磁力学、流体力学、材料防护学、有机化学、生物化学等多门学科，要解决污染物磁化絮凝、吸附打捞、卸渣除泥、磁种回收、污泥排放、自动化控制等诸多技术难点，技术密集度强、科技含量高。

磁分离治理技术主要包含药剂投加、磁絮凝反应、磁盘分离、磁种回收循环、污泥处理五大系统。

为了进一步提高磁分离效率，稳定磁分离出水水质，优化磁盘组件、优化系统内部水力流态、开发基于来水水质和出水状态的自动加药控制系统是近年的重点研发方向之一。

此外，现有磁分离技术对悬浮物（SS），生化需氧量（COD）、总磷（TP）等有优异的去除效果，但对于有效削减氨氮（NH3-N）和深度去除COD还需要进一步研究进行突破。

因此，开发与磁分离技术协同的大水量、快速反应、效果稳定的高效物化技术工艺，从而显著提高NH3-N、COD、SS等的去除率，进一步提高出水水质，提升河道水体环境，也是全面推动磁分离技术在水体环境修复治理的关键问题。