混凝磁分離法處理廚房污水
廚房污水目前多用混凝氣浮法或生化法進(jìn)行處理，效果良好，但占地面積較大，操作較復(fù)雜，所以其應(yīng)用受到一定的限制。磁分離技術(shù)是利用各種物質(zhì)磁性的差別，在不均勻磁場中實(shí)現(xiàn)分離的一種方法。本身具有磁性的物質(zhì)可直接進(jìn)行磁分離。加入磁粉處理廚房污水的磁分離法雖然具有易于操作、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但出水的含油量難以達(dá)標(biāo)排放。針對上述缺點(diǎn)，試驗(yàn)在加入磁粉的同時(shí)加入混凝劑使混凝過程得到強(qiáng)化，然后通過磁分離器使混凝污泥分離除去，獲得了較磁分離法和一般混凝法更好的處理效果。目前，廣州市對于廚房污水進(jìn)行初級處理的主要控制指標(biāo)為出水含油量和懸浮物，因此本文也以這兩個(gè)指標(biāo)為主要考察對象。
1 試驗(yàn)條件
1.1 原料 、藥品與主要儀器
廚房污水：取自廣州某餐廳經(jīng)隔油池處理后的污水；
磁粉(Fe3O4)：自制，F(xiàn)e3O4含量≥95%，平均粒徑8～10 μm，價(jià)格約300元/t；
混凝劑：硫酸鐵和硫酸鋁按1∶1混合后，配成含量為10%的溶液；
HJ—5型多功能攪拌器；
721分光光度計(jì)。
1.2 試驗(yàn)方法
由于每次所取污水的含油量不同，而水的濁度值又由光的散射強(qiáng)度決定并與懸浮物重量濃度成比例，因此以濁度值的變化代表懸浮物濃度的變化規(guī)律。雖然這種光學(xué)效應(yīng)還與溶液中顆粒的大小及形狀有關(guān)，但由于每批取樣是均勻的，從總體來看顆粒粒徑的分級狀況應(yīng)基本相同。每次取400 mL廚房污水于500 mL燒杯中，滴加混凝劑；用10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為6.5～7.0，同時(shí)加入磁粉，在攪拌速度為170 r/min時(shí)攪拌10 min后，將燒杯置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.047 T的磁分離器中，使帶有磁性物質(zhì)的混凝污泥分離除去。
1.3 水質(zhì)檢測方法
含油量用重量法測定，濁度用分光光度法測定，懸浮物用重量法測定。
2 結(jié)果與討論
2.1 磁粉對污泥沉降速度、體積的影響
取400 mL污水，加入混凝劑和磁粉處理后，倒入500 mL量筒中，記錄污泥沉降15 min時(shí)的體積，結(jié)果如表1。
比較試驗(yàn)1、2、3、4知，在相同混凝劑用量條件下，加入磁粉處理所得混凝污泥體積(自然沉降15 min)較未加入磁粉減少了一半左右。這是由于磁粉的鐵磁特性通過磁場產(chǎn)生的磁凝聚力與鐵鋁絮凝劑的架橋吸附作用，使形成的絮凝膠團(tuán)更粗大緊密，又由于磁粉的加入使得吸附了磁粉的污泥也具有磁性，可以利用磁場力加速沉降。在磁場中，磁性粒子所受磁力Fm為：
Fm＝x.V.H.(dH/dL) (1)
式中 x——磁性粒子的磁化率
V——磁性粒子的體積
H——磁場強(qiáng)度
dH/dL——磁場梯度
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混凝產(chǎn)生的污泥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，從而使所受的磁場力Fm增大；炷齽—磁場協(xié)同效應(yīng)大大加快了膠團(tuán)的沉降速度，達(dá)到很好的沉降凈化效果。從表1也可以看出，達(dá)到相同的污泥體積，自然沉降需15 min，磁分離沉降僅需6～7 min。這些優(yōu)點(diǎn)為縮短處理周期，減少設(shè)備容積，降低污泥處理難度及節(jié)約費(fèi)用提供了可能。
2.2 磁粉加入量的影響
當(dāng)污水含油量126 mg/L，濁度74 NTU，磁分離時(shí)間5 min，混凝劑用量為1.25mL/L，磁粉的加入量為0～500 mg/L時(shí)，磁粉量對除油率和污水濁度的影響見圖1。
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圖1中曲線1、3分別表示混凝劑加入量為1.25 mL/L時(shí)磁粉量與除油率和濁度的關(guān)系；曲線2為只加磁粉時(shí)磁粉的加入量與除油率的關(guān)系。
比較曲線1和2可看出，無論是否加入混凝劑，隨著磁粉加入量的增加除油率均逐漸增加，這首先是因?yàn)樗尤氲拇欧郾旧韺ξ鬯械挠皖、膠態(tài)物質(zhì)等就具有良好的吸附能力；另外，加入的磁粉在攪拌狀態(tài)下呈懸浮狀，增加了水中的固體顆粒物數(shù)量，使膠粒磁撞次數(shù)增多，形成絮體的機(jī)會也加大了。從曲線1和2還可以看出，混凝劑與磁粉聯(lián)用處理廚房污水，其效果比單純使用混凝劑或磁粉都要好。采用磁粉混凝的除油率比只采用磁粉處理(曲線2)高30%～40%以上，而加入250 mg/L磁粉與混凝劑相配合則比單純使用混凝劑處理的除油率提高近10%。比較圖1中曲線1和3可以看出，磁粉的加入有利于去除污水中的懸浮物，使?jié)岫冉档，加?00 mg/L磁粉即可使污水濁度降低到4 NTU以下，這是由于磁粉吸附懸浮物的能力和磁性絮體所具有的優(yōu)良沉降性能所致。磁性物質(zhì)的加入促進(jìn)了污水中污染物的去除，試驗(yàn)最佳磁粉投量可取250 mg/L。
2.3 混凝劑加入量的影響
當(dāng)污水含油量73 mg/L，濁度55 NTU，磁分離時(shí)間5 min，磁粉的加入量為250 mg/L時(shí)，改變混凝劑用量0～2.5mL/L，結(jié)果如圖2。
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從圖2數(shù)據(jù)知，在相同的磁粉量250 mg/L條件下，隨著混凝劑用量的增加(0～2.5mL/L)，除油率不斷上升，濁度則逐漸下降；當(dāng)混凝劑量超過1.25mL/L后，除油率和濁度改變不大。因而，采用250 mg/L 磁粉量與1.25mL/L混凝劑量處理污水，既經(jīng)濟(jì)效果又明顯。
2.4 加藥次序的影響
試驗(yàn)一：先加入1.25mL/L混凝劑，調(diào)節(jié)pH值后攪拌5 min，再加入250 mg/L磁粉攪拌10 min。
試驗(yàn)二：先加入250 mg/L磁粉攪拌10 min，再加入1.25mL/L混凝劑，調(diào)節(jié)pH后攪拌5 min。
試驗(yàn)三：同時(shí)加入250 mg/L磁粉和1.25mL/L 混凝劑，調(diào)節(jié)pH值，攪拌15 min。
分析出水含油量，結(jié)果如表2所示。
表2 加藥次序的影響
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由表2數(shù)據(jù)可知，不同的加藥次序?qū)Τ吐驶緹o影響。
3 連續(xù)處理試驗(yàn)
3.1 處理流程及裝置
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處理工藝流程及其裝置如圖3所示。污水經(jīng)計(jì)量泵連續(xù)打入混凝槽攪拌，連續(xù)加入磁粉、混凝劑及NaOH溶液，產(chǎn)生的磁性絮體連同污水經(jīng)計(jì)量泵進(jìn)入磁分離器。
磁分離器由內(nèi)槽和外槽組成，水流先入內(nèi)槽，從底部開孔處流入外槽并從上部流出。磁性絮體則在水流流經(jīng)內(nèi)槽底部開孔時(shí)進(jìn)入磁場區(qū)被截留下來。定期打開污泥閥排泥。
3.2 處理工藝條件
污水水質(zhì)：含油量 149 mg/L，懸浮物 285 mg/L，污水流量3.5 L/h
磁分離時(shí)間：25 min
磁粉加入量：250 mg/L
混凝劑加入量：1.25mL/L污水
磁通密度：0.045 T
3.3 處理結(jié)果
處理裝置連續(xù)運(yùn)行8 h的處理結(jié)果如圖4所示。
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從圖4可知(每2 h取樣分析)，7 h內(nèi)除油率和懸浮物變化僅為2%和6 mg/L，處理效果穩(wěn)定。出水中油類和懸浮物均達(dá)廣州市污水排放標(biāo)準(zhǔn)DB4437—90中指標(biāo)：含油量≤10 mg/L，懸浮物≤70 mg/L，較間歇試驗(yàn)時(shí)的處理效果要好，這是因?yàn)榇欧蛛x器為內(nèi)外槽結(jié)構(gòu)，不僅使廚房污水中的浮油可在內(nèi)槽上部被分離除去(作者的有關(guān)試驗(yàn)表明，單獨(dú)采用混凝劑或磁粉對浮油的去除率大約僅有50%)，而且污水在錐形設(shè)備中的加速流動也有利于磁性絮體以更大的加速度沉降分離。一般處理5～10 m3/h污水量的混凝氣浮裝置其氣浮池體積約為20～24 m3，占地面積在5 m2以上，而采用本裝置處理相同水量，設(shè)備總?cè)莘e僅需3.5～7 m3，占地面積僅為1.3～2.6 m2，減少了一半。
4 結(jié)論
① 用混凝磁分離法處理廚房污水是可行的，出水中油類和懸浮物濃度分別減少到5.2、68 mg/L。其處理效果比只加混凝劑或磁粉的效果要好。
② 磁混凝生成的磁性污泥沉降速度快、污泥致密、體積小，可以采用磁場加速分離沉降速度進(jìn)行處理。這些優(yōu)點(diǎn)為縮短處理周期，減少設(shè)備占地面積(比一般的混凝氣浮池減少約一半)，降低污泥處理難度及節(jié)約費(fèi)用提供了可能。
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