磁混凝及外置磁场条件下的强化磁混凝研究

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目前大部分磁混凝试验研究中,对磁场的利用都仅仅停留在利用磁场对磁粉的磁性进行强化或是在磁粉的分离回收过程中通过磁力的吸引将磁粉从剩余污泥中分离出来。本研究中将磁场利用到磁混凝反应的过程当中,以探究外置磁场的存在对磁混凝效果的影响。主要分为两个阶段考察,分别是在磁混凝的搅拌阶段添加外置磁场和在絮凝体的沉降过程中添加外置磁场,通过以浊度的去除率为主要参考标准,对比外置磁场对磁混凝处理的效果的影响。本文以Z市某高校中水站采集的污废水作为试验原水,对比常规混凝处理与磁混凝处理之间的异同,探究不同条件下各自的最佳反应条件,通过考察水力条件、混凝剂、絮凝剂、药剂投加顺序、磁粉粒径、磁粉投加量、静置时间等影响因素对于以浊度为主要指标的去除率的影响。并在此基础上通过设置外置磁场条件,加速以磁粉为核心的絮凝体的沉降速度,以提高整体处理的效率,具体研究成果如下(1)相较于常规混凝,磁混凝有效降低了经过混凝处理后水中污染物质的残余率,减少了药品的使用量,缩短了混凝处理的时间,提高了整体工艺的效率。(2)处理浊度在220NTU左右的污废水,混凝最佳的外部水力条件是在快速搅拌强度300r/min条件下搅拌时长为2min,在慢速搅拌强度60r/min条件下搅拌时长为8min,混凝剂使用PAC聚合氯化铝、絮凝剂使用PAM聚丙烯酰胺。在磁混凝中,处理浊度在220NTU左右的原水时,最适宜的磁粉颗粒投加量在75mg/L,磁粉粒径选择300目左右最佳。最佳的药品添加顺序为磁粉颗粒+混凝剂聚合氯化铝+絮凝剂聚丙烯酰胺的投加方式最佳,即为先投加磁种在300r/min快搅条件下搅拌2min后,投加PAC在300r/min条件下继续快搅1min,而后再投加PAM在300r/min条件下继续快搅1min,最后改为在60r/min慢搅条件下搅拌8min。(3)外置磁场的存在有效的提高了磁混凝处理的效率。当外置磁场强度达到0.004T时,沉降时间8min时,就达到了无外置磁场条件下沉降时间10min的效果,有效降低了整个磁加载混凝处理的时间消耗,提高了处理效率。在絮凝体的沉降过程中,外置磁场加速了絮凝体的沉降,缩短了整个处理过程的时间,提高了整体流程的效率。(4)外置磁场(引力向下)对于不同粒径的磁粉颗粒的混凝处理效果影响程度不同,相较于粒径较小的磁粉颗粒,粒径较大的磁粉颗粒受外置磁场的影响更为显著,粒径较大的磁粉颗粒在磁场中所收到的吸引力更大,因而以磁粉颗粒为絮凝核心的絮凝体能够以更快的速度发生沉降,也导致其更容易因为沉降速度过快从而发生絮凝体破裂、出水浊度上升。在磁混凝处理的搅拌过程中添加外置磁场(引力向下)并改变磁场大小对磁混凝处理效果的影响不显著。(5)当外置磁场的引力向上时,对于粒径较大的磁粉颗粒的处理效果由一定的提升,这是由于向上的引力和磁粉本身一部分的重力相互抵消,使得粒径较大的磁粉颗粒不易因为自身较大的比重在未与悬浮颗粒发生充分碰撞时便沉入烧杯底部,一定程度上提高了磁粉的利用率,使得磁混凝的效果得到一定的提升。而引力方向向上的外置磁场对于粒径较小的磁粉颗粒的混凝效果的影响较小,可以忽略不计。
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