【純水設(shè)備www.weyiwe.cn】采用磁絮凝分離法對含油廢水進(jìn)行處理，確定合適的磁粉、絮凝劑和混凝劑的用量，以及投加順序和攪拌條件對反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)廢水含油量為100 ~ 200 mg L時(shí)，純水設(shè)備最佳反應(yīng)參數(shù)為:280 mg L時(shí)加入磁粉，25 mg L時(shí)加入PFC, 0.5 mg L時(shí)加入PAM。
磁分離技術(shù)是利用不同物質(zhì)[1]的磁差，在非均勻磁場中實(shí)現(xiàn)分離的一種方法。具有磁性的材料可以直接磁化，而沒有磁性的材料可以通過磁化粒子磁化[2-4]。單獨(dú)使用磁粉處理含油廢水，雖然操作簡單，成本低，但出水含油量難以達(dá)標(biāo)。因此，為了提高處理效果，在添加磁粉的同時(shí)加入絮凝劑和助凝劑，以增強(qiáng)絮凝效果，然后通過磁選機(jī)對磁絮凝劑進(jìn)行分離和去除，以獲得更好的處理效果[5]。
試驗(yàn)條件和方法
含油廢水是煉油廠污水處理站含油廢水經(jīng)過隔油池后產(chǎn)生的。磁粉Fe3O4含量為> 98%，粒度主要集中在2 ~ 12微米。絮凝劑聚氯化鐵(PFC)含量(含鐵)≥12%。混凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，分子量>5×106。
首先，以一定量的含油廢水為研究對象，測試了添加PFC和PAM對除油效果的影響，確定了最佳工藝參數(shù)。然后，根據(jù)上述工藝參數(shù)，研究了添加磁粉的磁絮凝效果，即磁粉與絮凝劑添加量之間的匹配關(guān)系，以及添加順序和攪拌條件對含油廢水處理效果的影響。
在每次試驗(yàn)中，將400毫升含油廢水放入500毫升燒杯中。在加入磁粉、絮凝劑和混凝劑后，根據(jù)不同的試驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備用攪拌器攪拌燒杯，然后將燒杯放入磁選機(jī)中20分鐘，用磁性物質(zhì)對絮凝污泥進(jìn)行分離和除去。分別測定了污泥的含油量、濁度和含水量。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1工藝參數(shù)的確定
的測試,根據(jù)污水的含油量100 ~ 200毫克,除油效果更好的PFC添加時(shí)25 ~ 30毫克L .條件下控制PFC的添加量是30毫克L,改變PAM的添加量為0.1 - -0.7毫克L .根據(jù)測試與PAM的添加量的增加,含油廢水的除油率逐漸增加。當(dāng)PAM加入量為0.6 mg L時(shí)，除油率最高。這是因?yàn)樘砑又齽┛梢愿纳菩跄磻?yīng)環(huán)境，促進(jìn)絮凝劑PFC與水中膠體顆粒的反應(yīng)。當(dāng)絮凝劑和混凝劑按一定比例加入時(shí)，效果較好，否則，過量加入混凝劑PAM后，水的除油率會(huì)降低。因此，將不含磁粉的PFC和PAM的添加量分為30 mg l和0.6 mg l，在此基礎(chǔ)上研究了添加磁粉的磁絮凝效果。
2.2磁粉對污泥沉降速率、體積和含水率的影響
取400毫升含油廢水,添加PFC和磁粉,攪拌的速度250 r分鐘2分鐘,然后慢慢增加PAM和攪拌的速度50 r分鐘5分鐘,把它倒入500毫升的量筒,磁分離器的量筒,和記錄的體積污泥沉降時(shí)20分鐘。與此同時(shí),比較污泥沉降沒有磁粉。測試結(jié)果如表1所示。
由表1可知，在相同的混凝劑用量下，磁粉處理的污泥體積比無磁粉處理的污泥體積減少了312。達(dá)到相同的污泥體積，純水設(shè)備自然沉降需要20分鐘，磁選沉降只需9 ~ 10分鐘，使沉降時(shí)間縮短了一半。
這是由于磁粉的加入增加了懸浮顆粒的數(shù)量， 提高了顆粒碰撞幾率， 同時(shí)在鐵鹽絮凝劑的吸附架橋作用下形成了以磁粉為核心的磁性復(fù)合絮體。
在磁場中， 磁性粒子所受磁力公式為[ 6] ：
Fm = xm · V ·H（dH dL）
磁絮凝過程中， 懸浮顆粒因吸附磁粉而具有磁性， 相當(dāng)于增大了磁性粒子的體積V ， 從而使磁場力Fm 增大， 加快了磁性絮體的沉降速度。
重復(fù)上述試驗(yàn)， 同時(shí)改變磁場強(qiáng)度， 控制沉降時(shí)間為30 min ， 考察污泥體積和含水率的變化， 試驗(yàn)結(jié)果見表2 。
由表2 可知， 隨著磁場強(qiáng)度的增加， 污泥的沉降體積有所減少， 這正是由于磁場強(qiáng)度H 和磁性粒子磁化率χm 的增大， 從而使磁場力Fm 增大的結(jié)果。同時(shí)經(jīng)過磁場作用的磁性絮體， 其顆粒間的吸引力增大， 有利于將顆粒間的空隙水排出， 污泥的含水率也隨之降低。有研究表明[ 7] ， 污泥體積的減少及含水率的降低可以縮短廢水處理周期， 減少設(shè)備容積以及降低污泥處理難度。
2.3 磁粉加入量的影響
圖1磁粉加入量與除油率、濁度的關(guān)系在廢水含油量152 mg L ， 濁度88 NTU 的條件下，按不加磁粉時(shí)絮凝反應(yīng)的最佳工藝參數(shù)投加混凝劑，即PFC 量為30 mg L ， PAM 量為0.6 mg L ， 再以不同的磁粉加入量100 ～ 400 mg L 進(jìn)行試驗(yàn)， 配以250 r min的速度攪拌2 min 和50 r min 的速度慢攪5 min ， 再進(jìn)行磁分離， 試驗(yàn)結(jié)果見圖1 。
圖1 中曲線2 、4 表示PFC 和PAM 用量分別為30 mg L和0.6 mg L 時(shí)， 磁粉量與除油率和剩余濁度的關(guān)系；曲線1 、3 表示只加磁粉時(shí)磁粉量與除油率和剩余濁度的關(guān)系。
比較曲線1 、2 可以看出， 無論是否添加絮凝劑，隨著磁粉加入量的增加， 除油率均逐漸提高。這首先是因?yàn)榇欧郾旧韺U水中的油類、膠態(tài)物質(zhì)具有良好的吸附能力[ 8] ；其次， 加入的磁粉在攪拌狀態(tài)下呈懸浮狀， 增加了水中固體顆粒的數(shù)量， 使膠體的碰撞次數(shù)增多， 形成磁絮體的機(jī)會(huì)加大。
從4 條曲線中還可以看出， 絮凝劑與磁粉聯(lián)用處理含油廢水比單純采用絮凝劑或磁粉效果要好， 除油率要提高30 %～ 40 %。這是因?yàn)樵谛躞w形成的過程中又以大量分散在廢水中的磁粉為凝聚核心， 使油滴和其它污染物被包裹絮體中形成磁性絮體， 磁性絮體在磁分離器中能得到很好的分離，純水設(shè)備從而提高了除油效率[ 9] 。
從曲線3 可以看出， 隨著磁粉加入， 有利于除去水中的懸浮物， 降低剩余濁度， 這也是由于磁粉吸附懸浮物的能力和磁絮體所具有優(yōu)良的沉降性能所致。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)磁粉加入量高于300 mg L 時(shí)， 剩余濁度有所上升， 這是因?yàn)榇欧弁读窟^大后， 過剩的磁粉其粒徑較小者無法形成磁絮體下沉仍懸浮于水中， 使剩余濁度上升。分析確定磁粉加入量為280 mg L。
2.4 絮凝劑加入量的影響
在廢水含油量為128 mg L ， 濁度為76 NTU ， 磁粉加入量為280 mg L 的條件下， 改變PFC 用量5 ～40 mg L， 并相應(yīng)改變PAM 的用量0.1 ～ 0.8 mg L 進(jìn)行試驗(yàn)， 結(jié)果見圖2 。
圖2 中曲線1 、3 表示磁粉加入量為280 mg L 時(shí)，絮凝劑加入量與除油率和剩余濁度的關(guān)系；曲線2 、4表示在沒有投加磁粉的情況下， 絮凝劑用量與除油率和剩余濁度的關(guān)系。
從圖2 中可知， 無論是否投加磁粉， 隨著PFC 用量增加， 除油率不斷上升， 剩余濁度則逐漸下降， 但是加入磁粉后的處理效果明顯要提高。同時(shí)可以看出，加入磁粉后PFC 投量達(dá)到25 mg L 時(shí)有最佳處理效果， 比不加磁粉時(shí)PFC 的最佳投量（30 mg L）要減少。這是因?yàn)榇欧鄣募尤朐谝欢ǔ潭壬细淖兞四z體或懸浮顆粒表面性質(zhì)， 使膠體或懸浮顆粒之間的吸引能大于排斥能促進(jìn)了凝聚， 這時(shí)絮凝劑的用量就相應(yīng)減少了。因此， 在磁粉用量為280 mg L 時(shí)， 最佳PFC 和PAM 加入量分別為25 、0.5 mg L 。
2.5 加料順序的影響
在廢水含油量為126 mg L ， 濁度為75 NTU 的條件下， 控制磁粉、PFC 、PAM 用量分別為280 、25 、0.5 mg L ， 試驗(yàn)以下4 種不同加料順序?qū)Τ吐实挠绊懀孩偈紫韧瑫r(shí)加入磁粉和PFC 快攪， 然后加PAM 慢攪；②先加磁粉， 緊接著加PFC 快攪， 最后加PAM 慢攪；③先加PFC ， 緊接著加磁粉快攪， 最后加PAM 慢攪；④先加PFC 快攪， 再加PAM ， 緊接著加磁粉后慢攪?？焖贁嚢杷俣葹?/span>250 r min ， 慢速攪拌速度為50 r min 。磁分離20 min 后廢水含油量和出水濁度見表3 。
由表3 可知1 ～ 3 加藥順序處理結(jié)果類似， 只有磁粉和PFC 幾乎同時(shí)加入， 保證兩者在快速攪拌下充分接觸， 形成有效的磁性絮體， 才能提高除油率和降低濁度。第4 種加料順序由于磁粉加入的太遲， 不能及時(shí)參加絮凝反應(yīng)， 未能形成磁性絮團(tuán)， 懸浮物的磁性增強(qiáng)小， 因此除油效果不佳。可見， 在磁性絮體的形成過程中， 磁粉與膠體或懸浮顆粒的結(jié)合和膠體與膠體或懸浮顆粒的結(jié)合類似， 也是通過吸附凝聚作用， 該過程只發(fā)生在絮凝劑加入的瞬間， 一旦錯(cuò)過， 磁粉便難以與污染物結(jié)合成磁性絮團(tuán)。
2.6 攪拌條件的影響
在廢水含油量為152 mg L ， 濁度為82 NTU 的條件下， 控制磁粉、PFC 、PAM 用量分別為280 、25 、0.5 mg L ， 加料順序?yàn)橄韧瑫r(shí)加入磁粉和PFC ， 然后加PAM ， 試驗(yàn)下列4 種不同攪拌條件對反應(yīng)的影響：①快攪（400 r min）2 min +慢攪（50 r min）5 min ；②快攪（150 r min）2 min +慢攪（50 r min）5 min ；③快攪（150 r min）2 min +慢攪（50 r min）5 min ；④快攪（150 r min）2 min +慢攪（80 r min）5 min 。磁粉和PFC在快攪時(shí)加入， PAM 在慢攪時(shí)加入， 試驗(yàn)結(jié)果見表4 。
由表4 可見， 當(dāng)快速攪拌速度較低時(shí)， 磁粉難以擴(kuò)散， 導(dǎo)致磁粉與油類和其它懸浮物相互碰撞凝聚的幾率減少， 結(jié)果磁粉絮凝率降低， 絮團(tuán)磁性減弱， 處理效果不佳。而當(dāng)快攪速度達(dá)400 r min 時(shí)的效果與250 r min 攪拌速度相差不大。因此， 攪拌速度并非越快越好， 攪拌的目的是使磁粉迅速擴(kuò)散至整個(gè)水體，與水中污染物充分接觸， 更高的攪拌速度既不能提高磁粉的絮凝率， 又浪費(fèi)能源。
同時(shí)， 慢攪速度又不能過高， 否則新形成的絮體就容易破碎。適宜的攪拌條件應(yīng)為快攪速度250 r min ， 慢攪速度50 r min 。
3 結(jié)論
（1）通過投加磁粉和絮凝劑進(jìn)行磁絮凝分離反應(yīng)來處理含油廢水是可行的， 其處理效果比只加絮凝劑或磁粉的效果要好。
（2）磁粉的適宜加入量能同時(shí)獲得高的磁粉絮凝率和磁性絮團(tuán)， 其值與廢水含油量和污染物濃度有關(guān)。當(dāng)廢水含油量為100 ～ 200 mg L時(shí)， 反應(yīng)最佳工藝參數(shù)：磁粉加入量為280 mg L ；PFC和PAM 加入量分別為25 、0.5 mg L ；磁粉和PFC 同時(shí)先于PAM 投加， 且快速攪拌速度為250 r min ，純水設(shè)備慢速攪拌速度為50 r min 。
（3）加磁絮凝改善了絮凝效果， 使出水含油量和剩余濁度進(jìn)一步降低， 絮體更緊密。加磁絮凝可縮短沉降所需時(shí)間， 提高絮凝效率， 且易于實(shí)現(xiàn)固液磁分離， 同時(shí)降低了磁性污泥的含水率。這些優(yōu)點(diǎn)為縮短處理周期， 減少設(shè)備占地面積， 降低污泥處理難度， 及節(jié)約費(fèi)用提供了可能。佳潔純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備，超純水設(shè)備及軟水處理設(shè)備。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。
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