超磁分离水体净化技术应用进展

王艳(蚌埠市五河县生态环境监测站，安徽 蚌埠 233300)

0 引言

随着我国经济和社会的快速发展，水体的富营养化等污染问题日益严重，水体生态环境遭受不同程度的破坏，水体的水质状况越来越受到关注[1-2]。超磁分离水体净化技术是一种低碳环保、节能减排的新型水体净化技术。在磁场力的作用下，超磁分离水体净化技术可以分离不同磁性物质，直接减少有害物质的排放，该技术最初起源于钢厂工业性的生产技术，与生产紧密相连。一般来说，超磁分离水体净化技术的使用前提是需要处理的污水中有毒有害颗粒应该带有一定的磁性。通常来说，在进行磁分离的过程中，如果颗粒物质的磁性不足则很难将有害物质分离出去，这时需要进行投加磁源并结合絮凝技术使其具有磁性的絮凝剂进行水体净化[3]。超磁分离水体净化的设备通常由强磁力稀土磁盘与机械分离装置构成[4]。

1 超磁分离水体净化技术的特点

超磁分离水体净化技术可靠性较高，其悬浮物的去除能力高，处理所需时间较短，操作也简单方便。超磁分离水体净化技术是一种物理固液分离技术，在工业应用过程中需要结合其他水体净化技术[5]。超磁分离水体净化技术分离原理首先微絮凝是以磁种为载体，磁种不仅赋予絮体颗粒微磁性，而且增强和加速了絮体颗粒的形成过程；经过微磁凝絮预处理的水再输入到超磁分离机，此时絮团和水在磁力的作用下快速分离，从而实现水体净化的目的；最后，利用磁分离磁鼓将污泥中的磁性物质和非磁性污泥分离开来，洁净的磁种得以回收利用，非磁性的剩余污泥则进入污泥处理系统进行后续处理[6]。超磁分离水体净化技术具有以下特点[7]：(1)处理时间快速，使用效果好、效率高，可以产生高磁力，可以实现快速、多台套的同时运行，能够进行大流量、大规模的生产；(2)结构紧凑，占地面积小，排泥浓度高；(3)出水水质优，耐负荷和水波冲击力强；(4)低碳环保，且回收率高。

根据磁分离技术的特点与原理，超磁分离技术主要应用于含非导磁性介质的污水处理，包括工业废水处理；冶金行业的钢厂总排水，石油行业的采油回注水，造纸废水的预处理和精处理，印染废水的预处理和精处理；市政污水处理；公共水域净化；供水预处理等。结合我国水体净化的实际运用情况，归纳了现阶段超磁分离水体净化技术的应用情况，剖析了我国超磁分离水体技术特点，并对今后超磁分离水体净化技术的发展趋势与应用前景进行展望，以期为超磁分离技术在水体净化中得到更好的应用。

2 超磁分离水体净化技术的应用

水是人类生存和发展的宝贵资源，但由于城镇化和经济发展需求，近年来城市污水排放量呈现出一种上升的趋势，大量的河流受到污染，水体富营养化严重，甚至部分地区的水体形成了黑臭水体。水体的污染导致自然生态景观受到破坏，水生植物和鱼类死亡，严重影响影响到附近居民的生活环境。传统水处理中的混凝沉淀、斜板沉淀等悬浮物去除技术已经不能很好的处理现有水质污染。超磁分离水体净化技术具有可靠性较高，其悬浮物的去除能力高，处理所需时间较短，设备占用空间位置小、施工周期短、操作也简单方便等优点。其高容积负荷和高集成化的独特技术特点和优越的经济性、高效的使用价值而在水体净化的领域中有了更进一步的发展，在很多典型水环境污染治理方面发挥了积极良好的作用，为我国保护水环境，改善水体生态功能等提供了更多技术可以选择[1]。

2.1 矿井水处理

煤矿在采掘过程中会因为特殊的设备工艺进而产生大量矿井水。矿井水中含有由氟、铁、锌、铅等金属和非金属而络合成的悬浮物和胶体物，更为特殊的是有些矿井受特定的地质和形成过程而伴生成分限制，引发水质发生变化是污水呈现酸性，这就进一步的增加了水体的净化难度[8]。针对一些矿井水处理不达标的问题，只有进一步处理达到国家要求的排放标准后，才可进行排放或是循环再次利用。一般矿井水的处理手段主要是混凝沉淀，其缺点是设施占地面积大、处理成本高。超磁分离水体净化技术是一种新型水体净化技术，可以替代传统水处理中的混凝沉淀、斜板沉淀等悬浮物去除技术，因其具有占地面积小、节能高效、操作简单方便等优点已在矿进水处理中广泛使用。

在实际的实例中，西山煤电集团斜沟矿污水处理厂的斜沟矿井涌水经过预沉淀后再进行处理，由于预沉淀效果不理想，矿井水悬浮物络合物的质量浓度远远大于国家要求的标准，对输送管道和水泵增加了运输负担，造成管道和设备的严重磨损[9]。他们在改造升级过程中使用超磁分离水体净化技术，采用矿井水混凝沉淀预处理技术与超磁分离水体净化相结合的技术和流程，通过特定的技术手段，实现快速脱泥，回收之前用来产生磁力的磁种，进而使其循环使用，这种增加磁种的回收利用，对环境的压力负荷减少。同时，处理后污泥再经过板框压滤机等其他脱水设备压缩成泥饼进行外运处理。

2.2 污水处理厂

超磁分离水体净化技术在污水处理厂中一般用做深度处理工段，主要在污水处理主体反应之后替代原有的二沉池，从而缩短除水体中悬浮物的时间，有时也可以用超磁分离水体净化技术进行脱氮除磷，工艺过程大大增加了污水净化的效率[10]。北京市朝阳区处理奥运村及周边村庄的某污水处理厂，其处理后的水主要用作绿化种植和洗车用水；利用超磁分离水体净化技术进行深度处理，水质达到地表水三类标准，固体悬浮物、总磷的处理效果显著，出水可以提供冲厕、绿化用水，向奥运森林公园提供景观补充用水[11]。

另外对景观用水和部分湖泊水也可以使用简单的超磁分离水体净化设备。对于景区的封闭水体富营养化问题，除了需要净化水质之外，更需要保护景区生态环境。结合国外经验，目前一般采用的方案是超磁透析保护与原位生态修复技术相结合的方式进行。例如在北京市大兴新城某公园主要以景观观赏为主，该片区域位于水库周边，因此在净化水质的同时需要维持当地的水生态。超磁透析技术可以进行原位生态修复，具有处理效率高、处理速度快等优点，处理过程不需要添加化学试剂、不占用土地等，受到使用者的广泛欢迎。北京市通州区采用超磁分离技术处理景观回用水，处理效果良好[12]；环能德美集团也采用超磁分离净化技术作为预处理技术处理水质变化较大的黄河水。相对于传统方法，超磁分离水体净化技术成本不高，系统较简单，自动化程度高且维护运行费用低。

2.3 黑臭水体防治

城市黑臭水体防治是国家“水十条”的工作重点[13]。城市黑臭水体对城市居民生活有严重的损害，只有从源头治理，“控源截污、内源治理”实现水质净化与生态修复，达到水体无大面积漂浮物，两岸无垃圾、无违法排污口，才能真正从源头上消除黑臭水体，实现美好城市。暴雨初期雨水流量很大，将大量的污染物带入到河道中，另外由于老城区的管网建设老旧，使得面源污染不断加大，这也是导致河道水体黑臭的重要原因。根据生态环境保护部的指示，在黑臭水体治理过程中，应按照“外源减排、内源控制、水质净化、补水活水、生态恢复”的技术操作体系和指导理念。超磁分离水体净化技术可以快速削减初期水体中的污染物，减少入河负荷，对改善河道水质安全和修复河道生态功能都具重要作用[14]。在处理黑臭水体时，与膜生物反应器(MBR)相比，超磁分离水体净化技术可以高效的去除化学需氧量、氨氮和总磷，处理效果明显好于MBR反应器。

超磁分离水体净化技术的处理效果在受到水质浓度影响的同时，还受污染物存在形式和状态影响。对于部分黑臭水体也会出现某些水质指标的去除能力有限等问题，但从整体来说，超磁分离技术对固体悬浮物和总磷具有明显的去除效果。超磁分离水体净化技术可以在黑臭水体“控源”等方面和多种污染场合中灵活应用，对于水质维护和生态修复等方面可以与传统的生化处理等工艺相结合发挥具有良好黑臭水体治理效果，实现河道水环境的综合治理[15-17]。

2.4 海湾污水治理

随着生态环境的不断改善，海湾成为人民休闲健身、亲海运动的好去处，但受陆域污染源的影响，海湾海水水质下降。陆域污染源包括流入海湾的河流以及排污口，因此对海湾污水的治理需要从两个方面进行。深圳市对深圳湾水质治理中，实施了排污口和支流综合整治工程。首先对排污口的处理规模进行调查，再利用超磁分离水体技术对化学需氧量、总磷、固体悬浮物的污染物进行去除[6]。

海湾水质随季节与潮汐有所不同，超磁分离净化技术能够将污染水体净化到较为稳定的浓度范围，而水中的非溶解性污染物因为在水中处在悬浮的状态，与磁种结合可形成络合物，可以达到较好的处理效果。例如固体悬浮物，对生化性质较强的指标如化学需氧量、总磷等因为在水中处于溶解的状态，去除的效率视外界的情况而定，去除的效率相对增加几分不确定性，通常来讲是伴随沉淀去除为主[2]。在实际的净化过程中，超磁分离净化技术的去除污染物的效果有两个因素：一是进水水质；另外与混凝、助凝剂的使用情况有关。但任何事物都是相对而言，当过度的投加药剂意味着运营成本的上升，在这种情况下水质净化效果最好，而药剂的量适当之间寻找一个平衡点是较为关键的。超磁分离净化技术在海湾污水治理的同时，还可以提高海湾生态修复，提升海湾生态功能，为鸟类提供更多的栖息环境，为游客提供更为丰富的生态景观。

3 结语

相比较于传统的固液分离工艺来说，超磁分离水体净化技术具有可靠性较高，其悬浮物的去除能力高，处理所需时间较短，设备占用空间位置小、施工周期短、操作也简单方便等优点。超磁分离水体净化技术是一种物理固液分离技术，在工业应用过程中需要结合其他水体净化技术，如目前相对较为流行的超磁分离与曝气生物滤池联合工艺、超磁分离与吸附法联合工艺等，联合工艺具有更好的处理效果，处理后的磁种可以很好的进行回收再利用，工艺使用成本更低，经济性更高。磁种混凝磁分离工艺以及磁加载混凝沉降工艺在各类废水处理中得到了广泛应用。为了更好地促进超磁分离净化技术的发展与应用，磁分离技术本身的发展也需要在产品和技术上的进一步优化，今后需要重点开展有效的磁性种回收技术研究。为了提高水体水质处理效果，改善水环境质量，使用超磁分离水体净化技术可以有效提高水质指标和改善生态环境，但在工程应用过程中应注意分离设备本身的经济性与实用性。针对不同废水特点，找出适宜的水质分离技术与工艺参数，超磁分离技术可变为系统处理方案中的一个中间环节，与其他技术进行配套组合，充分利用磁场，有效去除污染物，从而保持水环境的健康。