彭欣苓 ，王曉明

（1.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司；2.北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司，北京 100160）

城鎮(zhèn)污水是國(guó)家城鎮(zhèn)化發(fā)展過(guò)程中的必然產(chǎn)物，其主要包括生活污水、工業(yè)廢水及大氣降水，因各組分含量、成分差異、預(yù)處理程度不同等而不同。早期的城鎮(zhèn)污水處理是通過(guò)污水收集系統(tǒng)收集并排放到附近下游水體，通過(guò)水體自身的稀釋和自然凈化變?yōu)榍逅甗1-2]。隨著國(guó)家工業(yè)迅速發(fā)展及城鎮(zhèn)人口的急劇增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)污水排放與日俱增，其成分也日趨復(fù)雜，天然水體的自凈能力已不堪重負(fù)，人們必須通過(guò)構(gòu)建水處理設(shè)施對(duì)污水進(jìn)行凈化處理[3]。

污水處理技術(shù)是伴隨污水污染的控制需求而產(chǎn)生的，由于污水種類、污染物成分及出水要求的不同，人們應(yīng)用的污水處理工藝不盡相同。常用的污水處理方法一般分為物理法、化學(xué)法和生物法。物理法常作為一種預(yù)處理方法，主要去除水中不溶解的懸浮物質(zhì)。化學(xué)法是指向廢水中投加化學(xué)物質(zhì)如明礬等，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成無(wú)害物質(zhì)而達(dá)到凈化廢水的目的。生物法是指利用微生物代謝降解有機(jī)物為無(wú)機(jī)物，通過(guò)人工創(chuàng)造適宜微生物生長(zhǎng)、繁殖的環(huán)境，使之大量繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機(jī)污染物的效率。與物理和化學(xué)法相比，生物處理具有經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)無(wú)害化、資源化，因此生物法一直在污水處理中占據(jù)重要位置，應(yīng)用較為廣泛。近年來(lái)，人們又陸續(xù)開發(fā)了新的污水處理工藝，如吸附生物降解工藝（AB法）、序批式間歇反應(yīng)器（SBR法）、膜分離活性污泥法、氧化溝工藝及其改進(jìn)工藝，它們均得到一定的應(yīng)用[1-3]。雖然生物法尤其活性污泥法得到一定的發(fā)展和工藝改進(jìn)，仍存在工藝流程相對(duì)復(fù)雜、基建和運(yùn)行費(fèi)用高、耗能較大的缺點(diǎn)。

磁絮凝-磁分離技術(shù)作為一種新型的污水處理技術(shù)，近些年來(lái)在污水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4-5]。由于其水中污染物質(zhì)為弱磁性或者非磁性，通過(guò)常規(guī)磁選設(shè)備很難進(jìn)行分離，故通過(guò)向其投加絮凝劑、磁性粒子-“磁種”、助凝劑進(jìn)行污染物分離。其中，磁種作為磁性介質(zhì)起著核心作用，其中絮凝劑、助凝劑起著增強(qiáng)吸附與橋架作用，通過(guò)攪拌作用，擴(kuò)大污染物、磁種、絮凝劑及助凝劑的碰撞概率，形成磁性絮凝體，增大了污染物的體積和比重。形成的磁絮凝體比重大、水力停留時(shí)間短、沉淀速度快，處理能力大，有效減少澄清池的占地面積，同時(shí)該技術(shù)對(duì)去除水中的懸浮物，降低氮、磷、COD、BOD、細(xì)菌和病毒等也有較明顯的效果。與其他污水處理工藝相比，該工藝流程短、處理速度快、處理能力大、耗能少、適應(yīng)性強(qiáng)，總體運(yùn)營(yíng)成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效果顯著，因此應(yīng)用前景廣闊。

MSS型磁種回收機(jī)為北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司專門針對(duì)磁絮凝-磁分離污水處理工藝開發(fā)的一種專用設(shè)備，主要用于磁絮凝體中磁種回收作業(yè)，作為該工藝中關(guān)鍵設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)磁種重復(fù)利用、降低工藝的運(yùn)營(yíng)成本起到關(guān)鍵作用。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

磁種回機(jī)主要由電機(jī)減速機(jī)、磁筒、機(jī)架、槽體、上箱體、給礦裝置、卸礦裝置及磁系調(diào)整裝置等部分組成，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

磁筒是磁種回收機(jī)的主要組成部件，一般由兩側(cè)端蓋、筒體、主軸和磁系等組成，其核心部件為磁系，磁系為磁種的回收提供必要的磁場(chǎng)條件。筒體表面根據(jù)工況條件一般會(huì)增加耐磨層延長(zhǎng)磁筒的使用壽命，由于污水成分復(fù)雜，其對(duì)耐磨材質(zhì)耐磨、防腐具有一定要求，常用的耐磨層有不銹鋼襯層、高分子襯層或者耐磨耐腐橡膠等。

槽體是逆流型，采用全不銹鋼材質(zhì)，分選空間較大，可保證一定的分選液面高度，分選路徑長(zhǎng)，分選時(shí)間充分，磁種回收率高；給料箱進(jìn)口設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)法蘭，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)接，其內(nèi)部設(shè)有雙重混料、勻料結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)將物料均勻、連續(xù)穩(wěn)定給入槽體分選區(qū)。卸料裝置采用背部卸料方式，卸料刮板材質(zhì)一般采用較厚耐磨耐油橡膠或者聚氨酯板，其材質(zhì)具有一定的彈性和硬度，對(duì)筒皮磨損較小，可有效實(shí)現(xiàn)連續(xù)卸料。

電機(jī)減速機(jī)為設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)力，一般根據(jù)設(shè)備規(guī)格及處理能力大小進(jìn)行選型。磁系調(diào)整裝置位于磁筒非傳動(dòng)一側(cè)，與主軸通過(guò)鍵連接，調(diào)整磁系偏轉(zhuǎn)角度，根據(jù)分選效果可以適當(dāng)調(diào)整。磁筒轉(zhuǎn)速可調(diào)，由變頻調(diào)速，根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)節(jié)。一般設(shè)備處理污水體積量較大，磁種含量少，磁筒轉(zhuǎn)速較低，分選時(shí)間長(zhǎng)，有利于磁種的充分回收。設(shè)備技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

2 設(shè)備特點(diǎn)

該類型磁種回收設(shè)備是根據(jù)磁絮凝工藝特點(diǎn)、磁性物（磁種）含量及分選要求而研制的，采用了特殊的分選原理及設(shè)備結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理，可以對(duì)磁絮凝工藝中磁性絮體的磁種進(jìn)行分選，具有磁種回收率高、污泥黏帶少、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)磁絮凝工藝中磁種的高效回收。該設(shè)備具備以下優(yōu)點(diǎn)。

2.1 大包角梯級(jí)磁系

磁場(chǎng)分為高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)、中場(chǎng)強(qiáng)區(qū)、低磁場(chǎng)區(qū)和卸料區(qū)，梯級(jí)磁場(chǎng)均勻過(guò)渡。高磁場(chǎng)區(qū)域可對(duì)分選磁種進(jìn)行有效回收，中磁場(chǎng)區(qū)、低磁場(chǎng)區(qū)對(duì)吸附磁筒表面磁種進(jìn)行有效輸送，卸料區(qū)對(duì)吸附磁筒表面磁種進(jìn)行卸料收集。料漿在中場(chǎng)強(qiáng)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)給料中磁種的預(yù)磁化，由勻料裝置直接給送到高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，磁種在高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)強(qiáng)磁力作用下有效地吸附于分選筒表面。

2.2 設(shè)計(jì)高場(chǎng)強(qiáng)分選區(qū)磁場(chǎng)，采用逆流槽型

MSS型磁種回收機(jī)針對(duì)性設(shè)計(jì)高場(chǎng)強(qiáng)分選區(qū)磁場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)磁種的充分回收，因此磁種回收率高。采用逆流槽型，與磁系結(jié)構(gòu)合理匹配，分選時(shí)間長(zhǎng)，有利于對(duì)磁種的充分回收。

2.3 采用獨(dú)特的背部卸料方式

MSS型磁種回收機(jī)采用獨(dú)特的背部卸料方式，由于磁絮凝工藝中使用磁種量一般較小，在磁筒表面料層薄，常規(guī)設(shè)備卸料間隙大，會(huì)存在卸料卸不干凈或者難以卸料的難題，而獨(dú)特的背部卸料可有效實(shí)現(xiàn)卸料。

2.4 選用二級(jí)布料勻料結(jié)構(gòu)，磁筒轉(zhuǎn)速可控

MSS型磁種回收機(jī)采用二級(jí)布料勻料結(jié)構(gòu)，使物料充分混勻、連續(xù)穩(wěn)定地給入槽體分選區(qū)域，提供磁種有效回收環(huán)境。磁筒轉(zhuǎn)速可控，可實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)筒體轉(zhuǎn)速變頻調(diào)整，確保設(shè)備處于最佳條件，提高設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。

3 典型應(yīng)用案例

磁種回收機(jī)的研制是與磁絮凝-磁分離工藝緊密結(jié)合的，用于磁性污泥絮體中磁種的回收。由于絮體與磁種存在相互黏附關(guān)系，若澄清池中污泥絮體直接通過(guò)磁種回收機(jī)回收，很難將污泥與磁種分離，而高剪機(jī)的使用則為磁種與污泥分離提供了條件。圖2是磁絮凝與磁分離的典型工藝。

圖2 磁絮凝與磁分離工藝流程

目前，磁絮凝-磁分離已應(yīng)用于河道黑臭水體、市政污水、應(yīng)急污水處理及污水處理廠的提標(biāo)改造等場(chǎng)合，針對(duì)不同的污水處理水質(zhì)及出水條件工藝條件會(huì)適當(dāng)調(diào)整，磁種回收機(jī)的設(shè)備參數(shù)也會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。

3.1 北京朝陽(yáng)某河水治理工程

該項(xiàng)目位于北京朝陽(yáng)區(qū)某河道，處理能力3 000 t/d，采用磁絮凝-磁分離工藝為城市內(nèi)河道黑臭水體問(wèn)題解決提供了可行的方案，使污水中SS、濁度、TP、TN得到較大程度降低，出水達(dá)到預(yù)期要求。該工藝中采用一臺(tái)MSS0606磁種回收機(jī)，筒表磁場(chǎng)強(qiáng)度0.35 T，處理能力7～8 m3/h，經(jīng)測(cè)算磁種回收率達(dá)到99.05%，實(shí)現(xiàn)了磁種的高效回收利用。該河道污水處理工程成為北京市城市河道治理的示范工程之一。

3.2 深圳某污水處理廠提標(biāo)改造一級(jí)強(qiáng)化處理工程

該項(xiàng)目位于深圳市，為解決深圳流域水環(huán)境污染問(wèn)題，某污水處理進(jìn)行提標(biāo)改造，在項(xiàng)目改造期間，污水需采用一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)施進(jìn)行處理后再排放。本項(xiàng)目采用磁絮凝-磁分離工藝作為一級(jí)強(qiáng)化處理工藝，對(duì)污水進(jìn)行過(guò)渡處理，直至該污水處理廠改造完成。該項(xiàng)目處理量50 000 t/d，采用兩條污水處理線，每條處理量25 000 t/d，其污水處理指標(biāo)如表2所示。該項(xiàng)目每條線采用一臺(tái)MSS0612磁種回收機(jī)，筒表磁場(chǎng)強(qiáng)度0.35 T，處理量最大達(dá)到20 m3/h，經(jīng)測(cè)算磁種回收率分別達(dá)到98.8%、99.15%，磁種回收率較高，達(dá)到預(yù)期效果。3.3 煙臺(tái)龍口某污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目

表2 污水處理指標(biāo)

該項(xiàng)目位于煙臺(tái)龍口市，處理能力20 000 m3/d，處理水源中工業(yè)廢水占80%～90%，生活污水占10%～20%。為解決現(xiàn)有污水處理廠處理水量及水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，將某污水處理廠原有的斜管沉淀池進(jìn)行改造，升級(jí)為磁加載絮凝-磁分離工藝，經(jīng)升級(jí)系統(tǒng)處理后的COD和SS兩項(xiàng)指標(biāo)（見表3）優(yōu)于預(yù)期要求，大大減少了后續(xù)工藝負(fù)荷，為保證污水處理廠整體工藝的穩(wěn)定運(yùn)行起到了決定性作用。該項(xiàng)目采用了一臺(tái)MSS0612磁種回收機(jī)，筒表磁場(chǎng)強(qiáng)度0.35 T，處理能力18～20 m3/h，經(jīng)測(cè)算磁種回收率達(dá)到99%，磁種回收率高，設(shè)備運(yùn)行可靠，有力保證了升級(jí)改造系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

表3 升級(jí)系統(tǒng)處理后的COD和SS兩項(xiàng)指標(biāo)

4 結(jié)論

MSS型磁種回收機(jī)為磁絮凝-磁分離工藝開發(fā)應(yīng)用提供了工藝及裝備支持，針對(duì)磁絮凝-磁分離工藝中污水體積量大、磁種濃度低特點(diǎn)，其分選原理及設(shè)備結(jié)構(gòu)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)磁種的高效回收，使磁種實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，從而降低工藝整體運(yùn)營(yíng)成本，為磁絮凝-磁分離工藝進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保障。

工業(yè)應(yīng)用表明，MSS型磁種回收機(jī)分選原理科學(xué)合理，設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁絮凝中磁種的高效回收利用。同時(shí)，該設(shè)備對(duì)于磁性物的回收率有較高要求的其他應(yīng)用場(chǎng)合，也具有良好的應(yīng)用前景。