磁粉在磁加载混凝深度除磷中的作用机理分析_王少康

第13卷第2期2019年2月Vol.13,No.2Feb.2019环境工程学报ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringhttp://www.cjee.ac.cnE-mail:cjee@rcees.ac.cnDOI10.12030/j.cjee.201808161中图分类号X703文献标识码A王少康,程方,郭兴芳,等.磁粉在磁加载混凝深度除磷中的作用机理分析[J].环境工程学报,2019,13(2):302-309.WANGShaokang,CHENGFang,GUOXingfang,etal.Mechanismanalysisofmagneticpowderfunctionindeepphosphorusremovalbymagneticcoagulation[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2019,13(2):302-309.磁粉在磁加载混凝深度除磷中的作用机理分析王少康1,2，程方1,2,*，郭兴芳3，申世峰31.天津城建大学环境与市政工程学院，天津3003842.天津城建大学水质科学与技术天津市重点实验室，天津3003843.中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074第一作者：王少康(1993—)，男，硕士研究生。研究方向：水污染控制与资源化。E-mail：504882583@qq.com*通信作者：程方(1964—)，女，硕士，教授。研究方向：非常规水源利用等。E-mail：chengfang10@sina.com摘要为适应天津新地(DB12/599-2015)对出水总磷的排放需求，对天津某污水处理厂二沉池出水进行磁加载混凝工艺深度除磷实验。探讨了3种磁粉在粒径、表面电荷和磁感应强度等方面对混凝的影响；对比了磁加载混凝和常规混凝在沉降时间、絮体生长动力学的差异；分析了磁加载混凝和常规混凝对于不同形态磷的去除效果。结果表明，在磁加载混凝技术深度除磷中，磁粉的粒径、电性和磁性的协同作用是提高混凝效果的主要因素，粒径范围适中，表面带正电荷，磁感应强度越大越有利于污染物的去除。磁加载混凝技术可减少混凝剂用量、缩短沉降时间、提升去除效果，磁粉在混凝过程中起电性中和、表面吸附、絮凝成核、快速沉降的作用。关键词污水处理；深度除磷；磁加载混凝；表面电荷；磁感应强度我国城市污水中普遍存在COD偏低而氮、磷浓度相对较高的现象，使传统生物除磷的效果不稳定。为达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)[1]中一级A标准对出水TP浓度的要求，国内多数污水厂需要在生物除磷后补充化学除磷过程，以进一步降低出水总磷的浓度。特别是随着北京和天津等城市地方排放标准的实施，污水厂排放标准中总磷指标由国标一级A的0.50mg·L-1提升到新地标下的0.30mg·L-1[2]，因而污水厂的深度除磷提标改造工作已迫在眉睫。污水中的总磷包括可溶性的正磷酸盐、无机聚合磷酸盐和可溶性有机态磷酸盐以及悬浮性有机磷，磷可以在有机磷和无机磷、可溶性磷和不可溶性磷之间相互转换。混凝沉淀做为常用的物化法，可同时去除水中的胶体粒子、微小悬浮固体、磷酸盐和细菌病毒等[3]，广泛应用于污水厂深度处理，已成为污水化学除磷的主流技术。通过混凝沉淀可去除悬浮性颗粒物中包含的磷、溶解性正磷酸盐和部分聚合磷酸盐，但过程中存在化学药剂使用量大、混凝沉淀时间长、构筑物占地面积大、污泥产量高等不足。磁加载混凝技术是在常规混凝工艺的基础上发展起来的快速絮凝的技术，磁粉的加入可与絮体结合形成大比重的磁性絮团，很好地弥补上述不足，尤其在减少混凝时间、加快沉降速率、提升出水水质、降低药耗等方面效果显著[4]。近年来，磁加载混凝技术在处理生活污水、印染废水、垃圾渗滤液、废水中重金属离子及河湖水质应急处理等方面已有诸多应用[5-7]。在磁加载过程中磁粉的研究上，SHUICHIRO等[8]在研究磁场对剩收稿日期：2018-08-25；录用日期：2018-12-26文章栏目：水污染防治第2期王少康等：磁粉在磁加载混凝深度除磷中的作用机理分析余污泥影响时提到，磁性颗粒物的聚集沉淀效应会随磁感应强度增大而增大；CHIN等[9]在利用磁加载混凝去除加工废水中的二氧化硅颗粒物时提到，异种电荷之间的静电吸引作用会促进水中颗粒物的去除；陈宇等[10]在研究磁混凝时提到，磁粉的表面电位会影响系统中的Zeta电位，加入磁粉会使体系Ze⁃ta电位接近零，电中和作用得以发挥；张挺等[11]在用磁混凝技术对有机微污染水处理时，提到磁粉产生的离心惯性力适当时可促进絮凝反应的进行。但是对磁加载混凝过程中磁粉作用机理进行系统研究阐述的仍未见报道。本研究应用磁加载混凝技术对天津开发区某设计规模为50000m3·d-