磁分离技术在污水处理中的应用

磁分离技术在污水处理中的应用严邦鹏1330240050摘要：介绍了磁分离技术应用于污水处理的基本原理、分离方法、设备以及特点，简要讨论了该技术的应用情况并展望了该技术的发展前景。1引言水是一种不可再生的资源，它在社会循环中，不可避免地会混入许多杂质，从而丧失了使用价值，导致地球上的水资源日益减少。为了把这种危害降到最低程度，人类采取了种种措施，其中磁力分离法就是比较先进的一种方法。2磁分离技术简介磁分离技术是将物质进行磁场处理的一种技术，该技术的应用已经渗透到各个领域，该技术是利用元素或组分磁敏感性的差异，借助外磁场将物质进行磁场处理，从而达到强化分离过程的一种新兴技术。着强磁场、高梯度磁分离技术的问世，磁分离技术的应用已经从分离强磁性大颗粒到去除弱磁性及反磁性的细小颗粒，从最初的矿物分选、煤脱硫发展到工业水处理，从磁性与非磁性元素的分离发展到抗磁性流体均相混合物组分间的分离。作为洁净、节能的新兴技术，磁分离将显示出诱人的开发前景。3磁分离技术在水处理中的研究与应用近几年磁力分离法已成为一门新兴的水处理技术。磁分离作为物理处理技术在水处理中获得了许多成功应用，显示出许多优点。磁分离利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性。借助外力磁场的作用，将废水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而达到净化水的目的。与沉降、过滤等常规方法相比较，磁力分离法具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点，它不但已成功应用于高炉煤气洗涤水、炼钢烟尘净化废水，轧钢废水和烧结废水的净化，而且在其它工业废水、城市污水和地皮水的净化方面也很有发展前途。磁分离法按装置原理可分为磁凝聚分离、磁盘分离和高梯度磁分离法三种，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。这里主要介绍的是高梯度分离法，废水中原有的、具有一定磁性的悬浮固体颗粒在通过磁分离器时很容易地被磁场所捕获。典型的应用磁分离技术处理污水的工艺流程见图3.1高梯度磁分离技术处理废水的机理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(如铁粉、磁铁矿、赤铁矿微粒等)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。废水中的悬浮颗粒在磁场中受到的力有本身的重力、磁场力、流体粘滞力、流体惯性力以及分子间的引力等，其中除了磁场力对分离有贡献外，其他几个力的合力效应对分离起副作用。要实现磁分离必须使磁作用力大于重力、流体阻力等的合力作用。也就是说，颗粒受到的磁场力越大，则被磁分离器抓住分离的可能性也就会越大，分离效率也就越高。实际应用中，增大磁场强度要耗费大量电能，且受到材料特性的约束，因此，增大磁场力往往通过增大磁场强度梯度的方法来实现。磁场强度梯度是指单位距离的磁场强度变化，梯度的产生主要靠梯度磁分离器中的填料来实现，由于填料均选用磁化率很高的材料，磁力线基本上集中从其内通过，于是在填料表面附近的磁力线密度衰减，从而形成一个强的磁场强度梯度。废水流过梯度磁分离器的填料时，当填料对废水中污染物的磁力作用大于其他力的合力时，污染物被吸在填料上；切断磁场后，磁力消失，被填料捕集到的污染物用压缩空气或水反冲洗下来，从而达到从废水中去除污染物的目的。3.2高梯度磁分离器及其填料一个内部填充填料的容器外加一个磁场就构成了高梯度磁分离器，如图所示，磁场强度一般为0.1~1.5T。常见的填料有纤维状或棒状铁磁性非晶质合金，不锈钢毛、海绵状金属（如海绵镍）等，其作用主要是形成强的磁场和磁场梯度。一般来说，填料的磁性越强，磁分离器的分离效果越好。对同一填料来说，填料越细，填充程度越高，磁分离效果越好。但是填充度提高，流体阻力增大，一般在5％左右为宜。4存在的问题与展望磁分离技术处理废水存在如下的技术难度和局限性:介质的剩磁使得磁分离设备在系统反冲洗时,难以把被聚磁介质所吸附的磁性颗粒冲洗干净,因而影响着下一周期的工作效率,为了提高磁场梯度,必须选择高磁饱和度的聚磁介质,对聚磁介质的选择具有一定的技术困难,且增加运行的费用。尽管磁分离技术是一种简易可行且处理效率高的水处理技术,由于上述技术难度和局限性,有待继续研究克服。因此,在实际应用中影响着它的广泛应用。目前,磁分离技术在食品、含油废水、城市污水及印染废水处理方面取得相当的成果,对于重金属油类、极细悬浮物,特别是病原微生物、细菌、藻类去除有相当好的效果,有的已运用于实际废水处理,相信随着该技术的不断成熟,磁分离技术处理废水具有良好的应用前景。