超磁分离技术设计要点.doc

工程说明
超磁分离技术设计要点
一、超磁分离技术的特点
超磁分离水体净化技术是一项新颖的水处理技术，其成套设备与普通的沉淀和过滤相比，具有无反冲洗，分离悬浮物效率高，工艺流程短，占地少，投资省，运行费用低等特点。针对城市污水、工业废水、矿井水、油田采出水、河道水、景观水等不同种类的废水，长期的净化试验和工程实例表明该技术具有以下显著特点：
1、处理时间短、速度快、处理量大，磁盘瞬间产生大于重力640倍的磁力，处理效率高，流程短，总的处理时间大约3min，可多台并联运行，满足大流量处理要求；
2、占地少，出水稳定，占地面积约为传统絮凝沉淀的1/8，混凝时间1min，絮凝时间2min，过水平均流速320m/h。（占地面积：600m3/d，2.4×4.0；3000m3/d，9.6×6.0；10000m3/d，磁盘机外形尺寸6.0×3.0×1.9，磁分离磁鼓外形尺寸，3.3×2.0×1.45）
3、排泥浓度高，磁盘直接强磁吸附污泥，连续打捞提升出水面，通过卸渣系统得到高浓度污泥；
4、运行费用低，采用微磁絮凝技术，投加药量少，且磁种循环利用率高，运行费用低；
5、日常维护方便，设备无需反洗，自动化程度高，运行稳定可靠。
二、超磁分离技术的原理
直接磁选技术在分离污水（如钢厂废水）中的铁磁性杂质方面效果明显，但对于造纸、化工、制药、食品、石油等工业废水，由于废水中的有毒有害物质大多为酸碱离子、有机物、油等，主要是非磁性或弱磁性物质，因此采用直接磁分离方法很难将这些有害物质有效分离，必须通过预先加入磁种的方法，使本身无磁性的有害物质带上磁性，然后在高梯度磁场中实现磁分离。磁种—絮凝分选法主要包括磁种絮凝、磁分离和磁种回收三大主要步骤。具体方法是在一定的化学条件下，向污水中添加专用磁种和絮凝剂，或铁磁性絮凝剂（如表面处理过的三价铁盐），水中有害物质通过氢键、范德瓦尔斯力或静电力与经表面官能团修饰的磁种絮接，从而使非磁性物质具有磁性或使弱磁性物质的磁性增强，与污染物结合的磁絮凝剂可以被高梯度磁滤网或磁盘捕获，从而实现污染物的去除。磁分离设备分离出的废渣（磁种和悬浮物的混合体）经输送装置进入高速搅拌剪切环节，实现磁种和悬浮物的分离，再经由磁鼓回收装置，就可将其中的磁种分选出来，磁种回收率可达99.4%以上。回收的磁种可循环利用，既节约了生产成本，又减少了环境负荷。
图：超磁分离水体净化技术工艺流程

三、设计要点
1、混凝反应设计
（1）停留时间：磁分离设备的分离方式不同于沉淀池，无需形成大颗粒的密实絮体，属于微絮凝技术，其混凝反应停留时间约3min，同时投加混凝剂和助凝剂，前段投加混凝剂，通常为聚合氯化铝（PAC）或硫酸铝，反应时间1min，后段投加助凝剂，通常为聚丙烯酰胺（PAM），反应时间2min。在SS=200mg/L～450mg/L，磁种200目（44μm）投加量为200mg/L～300mg/L，PAC:40mg/L，PAM:1mg/L.
（2）药剂投加设计：混凝剂和助凝剂采用隔膜或柱塞计量泵以溶液的形式定比自动投加，不同水体药剂投加量需要根据混凝试验确定，在缺乏混凝试验资料时，混凝剂的投加量一般采用10mg/L～15mg/L，助凝剂投加量为1mg/L～2mg/L。混凝剂配置浓度一般为5%～10%，助凝剂配制浓度一般为0.5‰~1‰。混凝剂需要定期配置，溶药池容积保证每天溶药次数不多于两次，储药箱容积至少保证每天24小时连续运行所需的药剂量；助凝剂溶解需要较长的时间，特别是在冬季气温较低的情况下，但不易吸潮，目前大型水处理或污泥处理均采用自动溶解投加一体机，极大的减轻了劳动强度。
（3）混凝工艺设计
在分析超磁分离设备工艺的基础上，选择机械混合，用电动机驱动搅拌器，使水和药剂混合。机械搅拌机一般采用立式安装，搅拌机轴中心适当偏离混合池的中心，可减少共同旋流。机械混合搅拌器有：桨板式、螺旋式和透平式。桨板式搅拌器结构简单，加工制造容易，适用于容积较小的混合池，其他两种适用于容积较大的混合池。桨板式搅拌器的直径D0=（1/3～2/3）D（D为混合池直径），搅拌器宽度B=（0.1～0.25）D，搅拌器离池底（0.5～0.75）D。当H︰D≤1.2～1.3时（H为池深），搅拌器设计成1层，当H︰D≥1.3时，搅拌器可以设成两层或多层。
2、强磁分离机系统：磁盘表面场强大于4000Gs，流道中心磁场场强大于800Gs；过水流速一般取0.08m/s~0.1m/s，在设计范围内过水流速越低，处理效果越好，但是过水流速过低，单位面积磁盘上将吸附过多的絮团，导致磁盘磁场强度衰减，影响处理效果；目前采用的磁盘直径一般为1200mm和1500mm，水体与磁盘的最大有效接触时间为12s~18.75s，磁场强度随离开磁盘