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磁分离技术在水力采煤工艺系统中的应用前景(4)
钢铁、食品、化工、造纸等废水。1974年瑞典开始用磁盘法处理轧钢废水,随后的1975年日本开发出盘式“两秒分离机”。我国从70年代中期到80年代初,将磁聚凝法、磁盘法、高梯度磁分离法用于炼钢、轧钢废水的处理。近年来,磁分离技术已成为一门新兴的水处理技术,随着强磁场、高梯度、超导等磁分离技术的不断完善和相继问世,磁分离技术已在诸多水处理领域获得了成功应用,已显示出了诱人的开发应用前景。2磁分离技术原理、分类、优缺点及应用领域2.1 磁分离技术原理磁分离技术是借助磁场力的作用,对不同磁性的物质进行分离的一种技术。一切宏观的物体,在某种程度上都具有磁性,但按其在外磁场作用下的特性,可分为三类:铁磁性物质、顺磁性物质和反磁性物质,各种物质磁性差异正是磁分离技术的基础。废水中的污染物种类很多,对于具有较强磁性的污染物,可直接用高梯度磁分离技术分离。对于磁性较弱的污染物可先投加磁种和混凝剂,使磁种与污染物结合,然后用高梯度磁分离技术除去。磁分离技术的基本原理就是通过外加磁场产生磁力,把废水中具有磁性的悬浮颗粒吸出,使之与废水分离,达到去除或回收的目的[1]。2.2 磁分离技术分类磁分离法按装置原理可分为以下四种,即磁凝聚分离法、磁盘分离法、高梯度磁分离法和超导磁分离法;按产生磁场的方法可分为永磁分离和电磁分离(包括超导电磁分离);按工作方式可分为连续式磁分离和间断式磁分离;按颗粒物去除方式可分为磁凝聚沉降分离和磁力吸着分离[2]。2.3 磁分离技术优缺点磁分离技术是将化学混絮凝反应和高能物理场的吸附分离技术巧妙结合,使得水中多种污染物(悬浮物、有色分子基团、藻类、乳化物及油、有机物、磷酸盐、病毒、重金属离子等能形成絮凝团的固体)快速反应生成絮团并在水中瞬间被分离(而不必等到沉淀或气浮再分离)。2.3.1 优点(1)处理时间短。传统分离主要是通过重力沉淀去除水中污染物,主要由旋流井、平流沉淀池等来实现,水力停留时间>1 h;斜板(管)沉淀技术同样通过重力沉淀去除水中污染物,但由于采用了浅层沉淀原理,水力停留时间>30 min;而磁分离采用大于重力640余倍的磁力吸附,不依靠重力,能快速捕捉到微小的磁性絮团,泥水分离过程仅需3~5 s,全套工艺水力停留时间<3 min。(2)占地面积小。停留时间的缩短将大大缩小处理设备的容积,从而大大减小占地面积。由于磁分离工艺实现了一体化、连续处理功能,单位时间的处理效率高,处理量大,设备的占地面积小,与传统处理方法相比,节约占地95%以上。(3)处理量大。单套磁分离水体净化成套设备的日污水处理能力可达36 000 m3。(4)运行成本低。磁分离技术依靠强磁力进行吸附分离,不需要形成大的絮团,可节约药剂使用量(仅为常规水处理加药量的1/3~1/2);装机功率低,能耗低,节约电费;运行维护简单,节约人工费。(5)出泥浓度高。由于磁分离法在污水净化的同时实现自沥水过程,在处理低浓度污水时,经过磁分离处理后的出泥浓度平均达70 g/L 以上,含水率约93%,大大高于传统工艺的10 g/L 左右,可不经过浓缩过程直接进入脱水设备,大幅度节约了污泥占地及处理成本。(6)对主要污染物净化效果显著。针对污水中的悬浮物、总磷及化学需氧量平均去除率分别达到90%、80%、50%以上,净化效果显著,同时可有效去除水体的异色异味。(7)自动化程度高。整套系统可实现自动控制及远程控制,可与数字化企业建设相匹配。(8)设备配置效率高。在对成套设备进行移动式车载装配后,可实现快速部署和使用,从而高效应对水环境污染、地震灾害等引发的水处理应急需求。(9)日常操作简单、维护方便,无反冲洗,工业运行稳定可靠。2.3.2 缺点(1)增加环节及磁种损失。由于磁分离技术主要是通过投加混凝剂和磁种,利用磁种可以产生的磁力或重力作用来达到絮凝物高效去除或沉淀,这就增加了磁种的投加、后续的回收复用以及对磁种的脱磁环节,这是因为长时间对磁种进行磁加载后,磁种本身带有了一部分磁性,从而使磁种附着在设备上而影响使用。此外还存在磁种的丢失问题,虽然是极小一部分。(2)缓冲能力小。根据磁分离技术研发出来的污水处理成套设备容积小,污水停留时间短,只有3 min左右,对来浆量大小敏感度更大一些,设备缓冲能力相对较弱。(3)浓度影响。目前磁分离技术对较高浓度污水处理时的效果不尽人意,这与高浓度污水即使投加更多的磁种和凝聚、絮凝剂,其磁混凝效果较差等有很大关系。2.4 磁分离技术应用领域目前我国磁分离技术在水处理中的应用范围十分广泛,几乎涉及所有水处理领域,已经成功运用于冶金行业连铸、轧钢废水处理;煤炭行业矿井水处理;石板材行业“牛奶溪”水源污染治理;河湖景观和河道治理行业的河湖、河道应急处理;石油行业地下回注水处理;油漆工业、含重金属离子工业和玻璃工
文章来源:《水力采煤与管道运输》 网址: http://www.slcmygdys.cn/qikandaodu/2020/0629/329.html
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