1 磁混凝技術原理

　　磁混凝技術就是在普通的混凝沉淀工藝中添加了磁粉，使得混凝劑、污染物和磁粉絮凝結合在一起，形成密度更大的絮體，進而提高混凝沉淀的效果，同時添加的磁粉可回收循環利用。傳統的混凝沉淀技術中添加混凝劑后，改變了膠體或者懸浮顆粒的表面性質，使得膠體或絮體的吸引力大于排斥力而發生凝聚，進而發生沉淀的過程。研究表明，磁混凝技術的作用機理含磁絮體的形成與不含磁絮體的形成過程相同，都是在借助混凝劑的作用下完成的。對于添加磁粉的絮凝過程中，磁粉表明镃 ζ 電位呈負電，混凝劑水產生的正離子在電中和的作用下聚集于帶負電的膠體顆粒和磁粉周圍;然后靜電磁力消失，膠體顆粒和磁粉顆粒在范特華力的作用下發生聚集，再利用絮凝劑的吸附架橋作用進一步的將絮體凝集增大，最后使得污染物與水沉底分離。

　　2 磁混凝沉淀技術的應用

　　水是地球生物的生命之源，而且對人類的發展、進步有著重要的作用，是不可替代的資源。污水處理技術是對水資源有效利用的重要技術手段，而污水處理的實質就是對水中污染物進行分離和轉化，因此，分離技術是污水處理過程中的重要技術環節，直接影響污水處理效果。磁混凝沉淀技術作為一種新型的污水分離技術，相對傳統沉淀技術具有沉淀速度更快、效率更高，而且對細菌、油類、微小粒子具有良好的沉淀效果，因此，在我國的污水處理行業中得到了更多的應用，在城市污水、中水回用、高磷廢水等工業廢水中均取得了良好的效果。

　　2.1 城市Th活污水

　　生活污水處理中采用的混凝技術主要是先投加混凝劑，之后再投加助凝劑。磁混凝工藝是在常規混凝工藝中投加磁粉來進行污染物的混凝分離。采用磁混凝技術處理城市污水，能夠有效的去除有機物、重金屬、磷等，而且對降低后續工藝負荷及提高尾水出水水質有著顯著的效果。宋立堂利用磁混凝技術處理生活污水廠尾水，其處理效果顯著優于常規混凝，其中磁粉最佳投加量 500mg/L，PAC 最佳投加量為 50mg/L，而且出水水質穩定。隨著磁混凝技術的不斷發展，其在大型的污水廠中也得到了實際應用。北京市清河 10000t/d 污水處理廠采用磁混凝技術進行了 2 個月中試試驗，取得了良好的效果。隨后該技術又應用于 5 萬t/d 市政污水處理中。由于有磁性物質參與了混凝反應，在污水處理過程中形成了更為緊密和結實的絮團，而且能夠吸附更多的污染物。北京市清河 5 萬t/d 污水廠采用磁混凝技術全部設施占地面積為 1000m2，如采用常規的混凝沉淀技術，占地面積要遠大于 1000m2，因此在基建上大大節省了占地面積和投資。也縮短了建設周期，同時，其運行管理簡便、啟動快捷，值得在水處理行業推廣應用。

　　2.2 工業污水

　　我國水資源匱乏，目前水資源短缺和水環境污染已經對居民的生活和經濟發展有著重要的影響，是我國實施可持續發展戰略的重要影響因素，因此污水處理技術也在不斷地發展更新。由于磁混凝技術的獨特優越性，在近年來在水處理領域得到了越來越多的重視，也為廣泛應用于各類工業污水的處理中，是一種發展前景良好的新型污水處理技術。

　　2.2.1 木材加工行業廢水

　　隨著我國木材加工業的快速發展，以及國家環保政策的不斷完善，木材行業加工產生的廢水排放標準逐漸提高，解決污水處理達標問題迫在眉睫。我國的木材加工廢水中，產生的污染物種類多，而且 COD 含量高，但其生化性差，處理難度大。

　　木材加工廢水方面有著大量的研究，有研究者采用鐵碳微電解結合混凝沉淀法來作為理中纖板加工廢水的預處理，進水 COD 濃度為5200mg/L，色度 500 倍時，COD 和色度的處理效率分別為 92% 和 99%，但是該工藝需要在處理前進行大量的原水稀釋。還有采用混凝氣浮 + 接觸氧化來處理纖維板廢水，COD 的處理效率也可以達到 99.28%，懸浮物去除率為 96.8%, 色度去除率為 93.83 %，該工藝中在混凝氣浮的前處理工藝中COD、懸浮物和色度的去除率僅為37.79 %、60.5 % 和36.33 %。說明混凝工藝對前處理的作用較差，影響整個處理工藝的穩定性。磁混凝技術處理中纖板廢水，磁粉的投加不僅能夠產生磁凝聚力，而且有助于提高混凝劑的吸附架橋作用，使得在處理工程中產生更大更緊密的絮體。相對常規的混凝工藝，磁混凝技術處理木材加工廢水沉淀速度快，處理水質穩定，COD、SS 和色度的處理效率能夠達到 80%、96% 和 97%，有效的降低了后續污水處理污染負荷，同時也保證了污水處理的穩定性。

　　2.2.2 鋼鐵行業廢水

　　鋼鐵冶金企業在產品生產過程中需要利用酸洗工藝來對產品進行加工，與此同時各種金屬元素會在酸洗工程中以離子的形態進入到酸溶液中，因此產生的廢水將會產生大量的重金屬。如不對鋼鐵企業污水進行有效的處理，不僅會對環境產生重要的影響，而且還會造成大量的金屬離子的流失，這些金屬離子通過食物鏈轉移到人體當中，會嚴重的影響身體健康。傳統的污水處理工藝處理成本高、效果不穩定，而且固液分離差，不能滿足當前的污水排放標準。以某鋼鐵企業冷軋廠重金屬廢水為例，常規混凝采用聚合氯化鋁，投加濃度為3%，助凝劑為陰性聚丙烯酰胺，投加濃度為1‰。在磁混凝技術中，投加磁粉的密度>5.0mg/L，在污水中形成的絮體密度為3～4mg/L，污水處理能力遠大于常規混凝技術。主要是由于磁混凝技術中投加的磁粉粒徑小，而且帶有負電荷，能夠有效的促進絮體的增大，也提高了吸附架橋的影響。因此，該鋼鐵企業采用了磁混凝工藝來處理廢水，HRT為10.5min，占地面積為8.5m2，重金屬去除率為99%，在各項數據上均優于傳統的混凝技術。但存在的缺點是，在整個處理工藝中增加了投資費用和運行費用。

　　2.2.3 焦化廢水

　　焦化廢水是難降解廢水類型之一，在常規的生化處理后仍然存在一些氰化物、硫化物、硫氰化物、多環芳烴、吡啶、喹啉等難生物降解污染物。GB 16171—2012《煉焦化學工業污染物排放標準》對焦化廢水中氰化氫、酚類以及多環芳烴等有毒有害物質有著嚴格的指標。因此，對焦化廢水的前段處理有著非常重要的作用。

　　磁混凝技術是在常規的混凝技術基礎上結合了磁分離的物理過程，通過在污水中投加磁粉、混凝劑或者磁性混凝劑，使其和污染物發生混凝絮凝作用，形成絮體，在外加磁場的作用下發生沉淀，實現污染物的沉淀分離。近年來隨著磁混凝技術的不斷成熟，其在焦化廢水處理中也取得了一定的成效。有研究者在處理焦化廢水過程中，依次添加磁粉、PFS 和 PAM，并且進行快速攪拌，增加了混凝劑于磁粉以及污染物的碰撞次數，更容易形成復合磁絮凝體，該工藝對焦化廢水中的 COD、氨氮和濁度有著極佳的處理效果。敬雙怡等研究發現經過磁化處理后 PFS 來處理焦化廢水，混凝產生的絮體更為緊實，更容易聚集，而且含水率低，出水水質相比單純投加混凝劑有顯著提高，但磁粉投加量較多，回收率低，要在低資金投入下保證良好的出水效果，還需要進一步的研究。

　　3 結語

　　混凝技術是廢水處理過程中重要的技術環節。磁混凝沉淀工藝相比傳統的混凝沉淀技術具有較好的污染物去除效果和較少的基建投資，而且出水穩定、運行操作簡便，在污水處理工藝中得到了更廣泛的應用。但其磁粉投加量、磁種回收技術以及混凝劑的分散性等限制了磁混凝技術的發展，因此，在磁混凝這項技術中需要更多的工作來克服缺點、研發新技術和降低成本。