磁混凝工艺在污水处理中的应用

一、引言

为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》，加强对城镇污水处理厂建设和运行的管理，改善城镇水环境质量，国家环境保护总局2006年发布GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》修改单，将其中的4.1.2.2修改为：城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准。同年12月29日，国家相关部门发布《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006，将水质指标增加至106项。市政给排水更为严格的出水水质，往往意味着对更为高效稳定水处理工艺的迫切需求。

为达到更为严格的出水水质标准，许多水处理厂开始着手提标改造工作，在改造项目，有两个问题尤为突出：（1）预留可建设用地与工艺需求的主要矛盾：由于传统混凝沉淀工艺停留时间较长，一般需1-2.5h，占地面积大。以混凝+平流沉淀池工艺为例，占地约为300-330m2/万m3，混凝+斜管沉淀池占地稍小，需200-245m2/万m3。而老水厂周边配套往往十分成熟，预留建设用地非常紧缺。（2）传统混凝沉淀工艺耐冲击负荷能力差，前端生化二沉池出水水质/水量发生波动，则出水SS和TP较难保证。因此，急需一种结构紧凑且更为高效稳定的混凝沉淀工艺。磁混凝工艺正是基于以上问题而应运而生。

二、技术特点

磁混凝工艺最大的特点就是大大缩短了混凝沉淀的时间。传统的混凝沉淀至少需要1h以上，而引用磁混凝工艺进行的混凝沉淀总时间在15min以下，甚至可以在7min以内完成。磁混凝工艺是一种极速沉淀技术，以投加微米级惰性高密度微粒（微砂、Fe3O4）作为絮凝核，在较优水力条件下形成高浓度和大密度复合絮体，该复合絮体在极短时间完成沉淀过程，使水体迅速得到净化，能够有效去除COD、总磷、氨氮等污染物质，提供更好的出水水质。

目前，面对土地资源越来越紧缺，水源水资源污染加重，水厂基建、运行费用高等问题，采用磁混凝工艺能够很好的解决这些问题。磁混凝工艺主要是利用絮体与磁粉微粒的结合，使絮体密度得到提高。对于相对密度为2.65g/cm3的磁粉絮体1.05g/cm3的常规絮体，前者的沉淀速率约为后者的5-10倍，从而可以显著减少絮凝反应沉淀池的占地面积，采用磁混凝池单位占地面积仅为80-120 m2/万m3。

磁混凝工艺能有效解决分散供水现状，满足生活用水要求。在经济不发达的广大农村地区，建设净水厂不经济，可采用移动式的磁混凝工艺设备进行供水；对突发性水质恶化情况，可采用磁混凝工艺设备进行紧急供水；对于野外作业，可采用磁混凝工艺设备进行供水……

国家对污水排放标准要求越来越高，在污水二级处理不达标的情况下，可采用磁混凝工艺进行三级处理，可有效提高出水水质，减少占地，降低建设和运行成本。

三、技术先进性

磁混凝工艺的主要技术先进性如下：

（1）该工艺总停留时间在30min以内，占地面积为常规混凝沉淀池的60%左右。处理效率高，对SS和TP的去除率达90%，出水值分别可达<5mg/L和0.3mg/L。在市政污水提标改造、工业废水除磷等领域极具优势。

（2）将混凝、絮凝反应池与沉淀池合建，且由于沉淀过程中无上向流扰动，沉淀停留时间可进一步缩短至5-10min，因此，设备占地面积可做到连续流磁混凝池的50%左右，常规混凝沉淀池的20%左右，结构紧凑性进一步得到强化，新建项目或改扩建项目的一次性投资成本因此可以大幅降低，而系统运行成本与原工艺相当。

（3）将磁混凝/超滤耦合工艺用于市政供水处理，该耦合工艺将大大提高处理效率，减少水厂占地面积，并且出水水质优异，生物安全性高，此外，磁混凝优异的出水水质使膜系统的污染物负荷显著降低，减少了冲洗频次，可以延长膜的使用寿命20%，达5年以上。

（4）将磁混凝/磁性树脂吸附耦合工艺用于市政供水中，进行常规混凝沉淀工艺难以去除的有机污染物和重金属离子的处理，该工艺可减少消毒环节DBPs产生，提高饮用水水质。

四、推广前景

1、市场定位

磁混凝工艺的上向流速设计值可达20-80m/h，整个工艺可在30min以内完成，与常规混凝沉淀工艺相比可节省土地面积50%以上，对老水厂改造或新建水厂的空间使用将十分有利。磁混凝工艺对水体中固体颗粒物的去除十分高效，SS去除率可达90%，此外，还可去除约50%的COD，8%-85%的水体有机物。磁混凝工艺对低温低浊和高浊水的处理均十分高效，抗冲击负荷能力强。将磁混凝与UF膜过程相结合，将使水处理工艺流程更为稳定高效，水厂处理单元将更为紧凑。因此磁混凝工艺市场发展前景较好，在水处理行业中具有较好的推广价值，市场容量较大，主要市场在：

（1） 生活污水处理：一级A提标改造、污泥浓缩池上清液除磷；

（2） 工业污水处理：高磷、高SS初级处理及生化出水深度处理，矿井水处理；

（3）黑臭河道：对SS、TP、COD等指标的快速减量；

（4）景观水治理：对SS、TP、COD等指标的快速减量；

（5）生活饮用水供水处理：初级处理、污泥浓缩上清液/滤池反洗水回收。

2、供需预测

磁混凝工艺紧凑高效，水处理应用面广，可在市政污水提标改造、污泥回流上清液除磷、滤池反洗水回收、地表水治理等多个环境领域积极推广。随着近期环保部“水十条”的推出以及更为严格出水水质（地表Ⅳ类）标准推出的预期下，磁混凝工艺将具备非常广阔的市场应用前景。

上海环钻环保科技股份有限公司成立于2012年，并于2016年5月20日挂牌新三板，是国内较早从事以污染场地调查、风险评估和修复工程实施为核心业务的环境工程公司。环钻环保在利用磁混凝工艺进行污水深度处理方面具有一定的工程经验。