HZT-Mag磁混凝系统
一、 介绍
磁混凝系统工艺是将磁混凝沉淀工艺、磁分离工艺、智能加药和智能控制技术相结合而开发的水处理技术，主要应用在市政污水深度处理、提标改造、工业污水深度处理及污废水零排放等领域。
1、磁分离工艺技术原理
磁混凝沉淀技术（又称磁加载-混凝技术）是一种在传统混凝沉淀水处理过程中，为了使悬浮体混凝或絮凝所形成的絮团增大密度，添加磁性加载物（Magnetite Ballast）加快絮体沉降速度，并结合磁分离循环利用磁性加载物的新型水处理技术。在普通的混凝沉淀工艺中同步加入磁性加载剂（一般也可以称为磁种），在絮凝过程中成为矾花的核心，起到异相成核作用，使之与污染物絮凝联接成一体，以提高混凝絮凝体密实度，使生成的絮体密度更大、更结实，又缩短矾花形成、聚集及沉降时间，从而达到高速沉降的目的。磁种可以通过磁鼓或类似磁力回收装置回收供循环使用。
2、磁混凝系统工艺流程
生化二沉池出水首先进入一级混凝搅拌池进行快速搅拌，同时投加混凝剂PAC使得带电负性的污水胶体或悬浮颗粒物脱稳；之后进入二级磁混凝混合池，投加磁种形成絮体晶核；最后进入三级絮凝混合池，慢速搅拌，絮体与投加的助凝剂PAM产生桥架和吸附，形成大的絮体微粒；絮体再进入沉淀池，在重力的作用下快速沉淀，经重载式刮泥机刮板汇集到底部泥斗，上清液通过斜板沉淀池流出或流入一下工艺；沉淀的污泥大部分通过污泥回流泵返回到二级混合池，保证系统混凝过程所需的磁泥浓度，另一部分剩余污泥则通过污泥泵送入进入高剪机进行快速破碎打散，在磁种回收机内完成磁种与污泥分离，磁种再回到磁混反应池内循环使用，分离后剩余污泥进入污泥处理单元。
磁混凝系统工艺流程见图1.2-1 。
图1.2-1 磁混凝系统工艺
3、 磁混凝系统技术特点
磁性加重剂加入，使整个沉降工艺时间缩短，再加上磁性加重剂比表面积大，因此对包括TP、SS 、浊度及部分非溶解性CODcr等内的大部分污染物具有较快和较好去除效率。与其与传统混凝沉淀工艺相比，具有反应沉淀速度快、处理效率高、沉淀表面污染负荷高、占地面积小、投资小等诸多优点。
1） 反应时间短，处理效率高。加入微磁介质强化絮凝反应，发挥异相成核核心作用，产生的磁性絮体沉降速度快，是普通混凝絮体的5~6倍，处理效率高，水力停留时间一般4~6min，是加砂高速沉淀及高密度沉淀等水力停留时间的1/10～1/20。
2）占地面积小。占地面积约为传统絮凝沉淀的1/6~1/8，占地面积约为100~300m2/万m3。
3）污染物处理效果好。应用在在市政污水深度处理下，SS去除率可达到90~95%，藻类去除率≥95%，TP去除率80~90%，COD去除率20%~60%。与微砂絮凝沉淀工艺相比，磁混凝可明显增强溶解性大分子有机物和溶解性总磷去除效果。
4） 排泥浓度高，污泥体积小，更密实。污泥含水率≤93%，无需浓缩就可直接进入污泥脱水机处理，磁混凝的剩余污泥比阻比传统混凝污泥小几百倍，更容易过滤。
5） 节省药剂消耗，运行费用低。与传统混凝工艺相比，在达到相同处理效果下，投加药量少（节省20%以上），且磁种循环利用率高，磁种回收率达到98%以上，运行费用低。
6） 日常维护方便。设备无反洗，自动化程度高，工业运行稳定可靠。
7） 应用范围广，在水环境生态治理及修复、城市市政污水处理、工业污水处理、自来水处理、高磷废水处理、造纸废水处理、油田废水处理、矿井废水、垃圾渗滤液等水处理方面得到广泛推广应用。在工业污水深度处理、高盐废水零排放、海水淡化及污水资源化利用方面也开始尝试。
8) 与其他工艺耦合范围广。磁混凝可高效削减沼液的悬浮物，且保留氮与钾等营养物质，促进沼液资源化利用。
4、 系统产品组成及功能
系统产品设备主要包括：混凝反应搅拌单元、污泥沉淀及回流单元、磁种回收单元、药剂配置及投加单元、流量计及液位等计量控制单元、电气自控单元、及配套管道和斜板冲洗设施等七部分。
1）混合搅拌单元：三个混凝搅拌池，分别是T1快速混合池、T2磁介质加载池以及T3絮凝反应池，每个池各配置一台机械搅拌器及减速机，分别投加铝盐、铁盐等类混凝剂、磁介质及助凝剂；
2）污泥沉淀及回流单元：包括污泥斜板沉淀池、重载式刮泥机设备、耐磨耐污堵的污泥回流泵、剩余污泥泵及配套的耐磨管件；
3）磁种回收单元：高剪机和磁回收机，高剪机通过高性能剪切叶片对磁性絮体打散、解离及破碎；转鼓式磁种回收机在磁鼓内部磁系高磁场下进行磁种回收；
4）药剂投加单元：混凝药剂制备系统、投加及计量系统，自动化程度要求情况下配备磁种投加系统；
5）流量计及液位等计量控制单元：可配置进水流量计、污泥回流流量计或剩余污泥流量计、沉淀池污泥液位计。根据项目具体要求，可再设置pH计等水质检测仪表。
6）配套管道和斜板冲洗设施：磁介质污泥回流管路和斜板沉淀池的冲洗设施。
7）电气自控单元：电气柜、PLC、触摸屏等。
5、 系统参数指标
1）工艺运行参数
表1.5-1 运行参数性能表
|
项目 |
参数值 |
|
混凝反应时间（min） |
1-2 |
|
磁粉反应时间（min） |
1-2 |
|
絮凝反应时间（min） |
2-4 |
|
斜管区上升流速（m/h） |
20-40 |
|
排泥浓度（g/L） |
10-15 |
|
污泥浓度（g/L） |
4-8 |
2）设备选型参数
表1.5-2 剪切机选型参数参考取值表
|
处理能力/(m3/d) |
1000~3000 |
4000~8000 |
8000~10000 |
10000~20000 |
20000~30000 |
|
设备功率/KW |
0.55 |
1.1 |
1.5 |
2 |
4 |
|
设备处理量(m3/h) |
5 |
15 |
20 |
30 |
40 |
表1.5-3 磁分离机选型参数参考取值表
|
处理规模/(m3/d) |
1000~3000 |
4000~8000 |
8000~10000 |
10000~20000 |
20000~30000 |
|
设备功率/KW |
0.55 |
0.75 |
1.1 |
2.2 |
4 |
|
设备处理量 (m3/h) |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
6、 污染物去除性能
1）市政污水处理领域
表1.6-1 市政污水处理性能
|
项目 |
暴雨量 |
生物滤池反冲洗废水（生物污泥） |
一级沉淀池 |
三级沉淀池 |
|
总悬浮颗粒物TSS去除率 |
80%-90% |
75%-99% |
80%-95% |
60%-85% |
|
化学需氧量CODcr去除率 |
65%-90% |
55%-80% |
55%-80% |
20%-50% |
|
总磷TP |
50-95% |
50%-95% |
50%-95% |
50%-95% |
|
正磷酸盐 |
50%-98% |
50%-98% |
50%-98% |
50%-98% |
|
大肠杆菌 |
1-1.5对数 |
1-1.5对数 |
1-1.5对数 |
1-1.5对数 |
2）水环境应急治理领域
表1.6-2 直排污水口或雨污溢流口应急处理
|
污染物指标 |
CODcr去除率 |
SS去除率 |
TP去除率 |
|
直排污水口或雨污溢流口应急处理 |
≥50% |
≥90% |
≥80% |
二、产品创新点及亮点
1）系统化优化改良设计。针对不同水质特性，选择及配制特定复合型磁种介质，增强絮凝沉淀效果和效率；系统设备结构改良特定设计，结合系统工艺优化控制管路策略，提升产品高效性能竞争优势。
2）磁粉回收率高。磁种回收机磁场强度不低于3000GS，场强呈阶梯分布；有效磁系包角不小于180° 。磁粉品质高，不易磁化。实现磁种回收率达到98~99.5%以上，实现短时间内少投加或不投加磁种介质。
3）设备内部流态经水动力学模型Fluent流体分析、修正，具有搅拌均匀、流场涡流损失小；混凝效果好、磁粉不易堆积的优点。搅拌机叶片经特殊处理，降低叶片磨损。
4）根据项目需求，配置水质检测仪表及自动化、智能化控制模块，可实现系统在线诊断及自动优化控制，自动化程度高、可实现无人值守。
三、 产品相关认证
HZT-Mag磁混凝系统产品经中国产品质量技术监督中心认证为中国节能环保产品（证书编号：CQSC2021JN6203，有效期2021年01月~2023年01月）。
四、应用案例
HZT-Mag磁混凝系统产品已在资兴市三都镇乡镇污水处理项目中应用，产品的应用实施，将有助于郴州市资兴三都镇集镇生活污水处理达标排放，大大改善及提升东江湖等重点区域水环境质量，提升人居生态环境，助力当地生态文明建设高质量发展。
资兴市三都镇乡镇污水处理项目介绍：
根据郴州市政府2018年8月1日《郴州市农村双改三年行动计划（2018-2020年）》关于2020年实现东江湖等重点区域和重点镇污水处理设施“全覆盖”规定实施。三都镇镇区新建污水收集管道111.35km，沿镇区矿工北路和215乡道敷设，处理量3000m3/d，采用“粗格栅、污水提升泵房+细格栅、旋流沉砂池+改良A2/O池+二沉池+高密度沉淀池+转盘滤布滤池+次氯酸钠消毒”工艺，处理后的污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准排放。
