純水設備對磁絮凝分離法處理含油廢水的試驗
【純水設備www.zzdsjc.com】采用磁絮凝分離法對含油廢水進行處理，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的影響。結果表明，當廢水含油量為100 ~ 200 mg L時，純水設備最佳反應參數(shù)為:280 mg L時加入磁粉，25 mg L時加入PFC, 0.5 mg L時加入PAM。
磁分離技術是利用不同物質[1]的磁差，在非均勻磁場中實現(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標。因此，為了提高處理效果，在添加磁粉的同時加入絮凝劑和助凝劑，以增強絮凝效果，然后通過磁選機對磁絮凝劑進行分離和去除，以獲得更好的處理效果[5]。
試驗條件和方法
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)不同的試驗條件，實驗室純水設備用攪拌器攪拌燒杯，然后將燒杯放入磁選機中20分鐘，用磁性物質對絮凝污泥進行分離和除去。分別測定了污泥的含油量、濁度和含水量。
2實驗結果與討論
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PAM加入量為0.6 mg L時，除油率最高。這是因為添加助凝劑可以改善絮凝反應環(huán)境，促進絮凝劑PFC與水中膠體顆粒的反應。當絮凝劑和混凝劑按一定比例加入時，效果較好，否則，過量加入混凝劑PAM后，水的除油率會降低。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20分鐘。與此同時,比較污泥沉降沒有磁粉。測試結果如表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。達到相同的污泥體積，純水設備自然沉降需要20分鐘，磁選沉降只需9 ~ 10分鐘，使沉降時間縮短了一半。
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。
重復上述試驗， 同時改變磁場強度， 控制沉降時間為30 min ， 考察污泥體積和含水率的變化， 試驗結果見表2 。
由表2 可知， 隨著磁場強度的增加， 污泥的沉降體積有所減少， 這正是由于磁場強度H 和磁性粒子磁化率χm 的增大， 從而使磁場力Fm 增大的結果。同時經(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、濁度的關系在廢水含油量152 mg L ， 濁度88 NTU 的條件下，按不加磁粉時絮凝反應的最佳工藝參數(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 進行試驗， 配以250 r min的速度攪拌2 min 和50 r min 的速度慢攪5 min ， 再進行磁分離， 試驗結果見圖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， 磁粉量與除油率和剩余濁度的關系；曲線1 、3 表示只加磁粉時磁粉量與除油率和剩余濁度的關系。
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。這首先是因為磁粉本身對廢水中的油類、膠態(tài)物質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， 形成磁絮體的機會加大。
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 %。這是因為在絮體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。但同時發(fā)現(xiàn)磁粉加入量高于300 mg L 時， 剩余濁度有所上升， 這是因為磁粉投量過大后， 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， 并相應改變PAM 的用量0.1 ～ 0.8 mg L 進行試驗， 結果見圖2 。
圖2 中曲線1 、3 表示磁粉加入量為280 mg L 時，絮凝劑加入量與除油率和剩余濁度的關系；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。同時可以看出，加入磁粉后PFC 投量達到25 mg L 時有最佳處理效果， 比不加磁粉時PFC 的最佳投量（30 mg L）要減少。這是因為磁粉的加入在一定程度上改變了膠體或懸浮顆粒表面性質， 使膠體或懸浮顆粒之間的吸引能大于排斥能促進了凝聚， 這時絮凝劑的用量就相應減少了。因此， 在磁粉用量為280 mg L 時， 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 ， 試驗以下4 種不同加料順序對除油率的影響：①首先同時加入磁粉和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�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 加藥順序處理結果類似， 只有磁粉和PFC 幾乎同時加入， 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， 不能及時參加絮凝反應， 未能形成磁性絮團， 懸浮物的磁性增強小， 因此除油效果不佳�？梢�， 在磁性絮體的形成過程中， 磁粉與膠體或懸浮顆粒的結合和膠體與膠體或懸浮顆粒的結合類似， 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， 一旦錯過， 磁粉便難以與污染物結合成磁性絮團。
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 ， 加料順序為先同時加入磁粉和PFC ， 然后加PAM ， 試驗下列4 種不同攪拌條件對反應的影響：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在快攪時加入， PAM 在慢攪時加入， 試驗結果見表4 。
由表4 可見， 當快速攪拌速度較低時， 磁粉難以擴散， 導致磁粉與油類和其它懸浮物相互碰撞凝聚的幾率減少， 結果磁粉絮凝率降低， 絮團磁性減弱， 處理效果不佳。而當快攪速度達400 r min 時的效果與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散至整個水體，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， 又浪費能源。
同時， 慢攪速度又不能過高， 否則新形成的絮體就容易破碎。適宜的攪拌條件應為快攪速度250 r min ， 慢攪速度50 r min 。
3 結論
（1）通過投加磁粉和絮凝劑進行磁絮凝分離反應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獲得高的磁粉絮凝率和磁性絮團， 其值與廢水含油量和污染物濃度有關。當廢水含油量為100 ～ 200 mg L時， 反應最佳工藝參數(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 同時先于PAM 投加， 且快速攪拌速度為250 r min ，純水設備慢速攪拌速度為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一步降低， 絮體更緊密。加磁絮凝可縮短沉降所需時間， 提高絮凝效率， 且易于實現(xiàn)固液磁分離， 同時降低了磁性污泥的含水率。這些優(yōu)點為縮短處理周期， 減少設備占地面積， 降低污泥處理難度， 及節(jié)約費用提供了可能。蘇州皙全皙全純水設備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設備，超純水設備及軟水處理設備。純水設備，實驗室純水設備。
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