微絮凝_大梯度磁滤工艺去除水中浊度及有机物_曹勇锋
第34卷大梯度磁滤处理技术（简称HGMF ）是近些年来发展起来的一种新兴的水处理技术，该技术具有适应性强，处理效率高，出水水质好，设备简单，运行维修费用低[1]，
对水中有机物去除率高[2]等优点，而逐渐被应用于去除污水中的磷[3]
、
重金属离子、有机物、含油废水[4]和其它有毒有害物质[5]以及给水方面的处理；同时该技术的应用范围不断扩大，已经拓展到生物[6]、医学[7]等领域。在给水处理研究方面，大梯度磁滤技术代替传统的石英砂过滤在处理微污染麓湖水[8]或处理微污染珠江原水[9]方面已取得很好的处理效果，在去除水中浊度、细菌、大肠杆菌、有机物方面比传统工艺更优。
本试验研究采用微絮凝与大梯度磁滤相结合的处理工艺对珠江水中有机物及浊度进行处理。探讨该工艺在不同混凝剂投加量、磁场强度和磁滤速度下对水中浊度及有机物的去除效果，同时得出合理的运行参数。该工艺与传统的大梯度磁过滤工艺相比减少了
沉淀处理过程，使得处理工艺更加简单，微絮凝形成
的颗粒物更容易被大梯度磁滤器捕获，有利于水中有机物和浊度的去除。1材料与方法
1.1
试验材料与分析仪器
试验材料：试验中采用的磁铁粉（Fe 3O 4）、硫酸铝
（Al 2（SO 4）3
·18H 2O ）都是化学分析纯。试验的原水取自珠江水域大学城河段水体，该河段水体水质常年比较稳定，夏天雨季最高浊度约100NTU 左右，其他时间基本保持在30~40NTU 左右，高锰酸盐指数平均为3.86mg/L [10]，水体略带绿色，能看到细小的悬浮颗粒物，伴有鱼腥味。
仪器及检测方法：浊度的检测采用哈希公司的便
携式浊度仪（2100P
），有机物的测定采用酸性高锰酸钾滴定法（GB/T5750.7-2006），磁场强度的测定采用特斯拉计（LZ-610H ）。
《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ收稿日期：2010-06-23；修回2010-09-29
作者简介：曹勇锋（1979-），男，实验师，硕士，研究方向为给水处理及污水处理技术研究，（电话）020-********（电子信箱）mifengcao@https://www.wendangku.net/doc/1e11076590.html, 。
Environmental Science &Technology
第34卷第6期2011年6月
Vol.34No.6
Jun.2011
曹勇锋，荣宏伟，张可方，等.微絮凝-大梯度磁滤工艺对水中浊度及有机物去除研究[J].环境科学与技术,2011,34(6):160-162.CaoYong-feng ，RongHong-wei ，
Zhang Ke-fang ，et al.Removal of turbidity and organic matter from water by microflocculaiton-high gradient magnetic filter[J].Environmental Science &Technology,2011,34(6):160-162.
微絮凝-大梯度磁滤工艺去除水中浊度及有机物
曹勇锋，荣宏伟，张可方，张朝升
（广州大学土木工程学院市政工程系，广东
广州510006）
摘
要：采用微絮凝-大梯度磁滤工艺对水中浊度和有机物进行处理，考察了该工艺在不同硫酸铝投加量、磁场强度和磁滤速度下的处
理效果，试验结果表明：该工艺对浊度及有机物都有很好的去除效果，浊度的平均去除率为80%以上，有机物的平均去除率达到55%以上，优于传统的处理工艺，但该工艺受磁滤速度的影响较大。
关键词：微絮凝；大梯度磁滤；浊度；有机物；中图分类号：X703.1
文献标志码：A
doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2011.06.036
文章编号：1003-6504(2011)06-0160-03
Removal of Turbidity and Organic Matter from Water by
Microflocculaiton-High Gradient Magnetic Filter
CAO Yong-feng ，RONG Hong-wei ，ZHANG Ke-fang ，ZHANG Chao-sheng
（Department of Municipal Engineering ，School of Civil Engineering ，Guangzhou University ，Guangzhou 510006，China ）
Abstract ：Microflocculation-high gradient magnetic filter process for processing turbidity and organic matter in water were studied to investigate the treatment effect under the conditions of different dosages of aluminum sulfate ，magnetic field intensity and filtration velocity.Results showed that the treatment of turbidity and organic matter had a good removal ，with average removal rate of turbidity above 80%，organic matter above 55%，which were better than the traditional treatment process ，
but the process affected by the speed of filter.Key words ：microflocculation ；high gradient magnetic filter ；turbidity ；organic matter
第6期
1.2试验装置
设计加工的微絮凝反应器和大梯度磁滤试验装置和处理流程见图1。大梯度磁滤器高35cm，直径28cm；磁滤器中心的钢毛筒直径9.5cm，高27cm，不锈钢毛的填充高度为27cm，填充量是580g，填充率为3.2%，钢毛的直径为29.3μm。钢毛筒周围缠绕的螺线管由中空的铜管绕制而成，铜管为正方形管。螺线管所产生的磁场强度可通过调节水冷电源控制器上的电压或电流进行控制。微絮凝反应器由有机玻璃制成，直径为0.5m的圆筒，有效容积为100L，反应器配有搅拌器。
1.3试验方法
珠江原水经水泵抽升到反应器，原水进入反应器之前投加磁铁粉和硫酸铝，在反应器搅拌混合絮凝后流经预磁器，再由水泵提升进入大梯度磁滤器进行处理。由于磁场效应使不锈钢钢毛导磁产生高梯度的磁场，导磁的钢毛对液体中磁性物质有吸附捕集的作用，从而达到了净化目的。磁铁粉和硫酸铝在水泵吸水口通过蠕动泵准确投加，磁铁粉投加量按一定比例配置成溶液以原水浊度的1.5~4倍的量进行投加。试验过程中以硫酸铝的投加量、磁场强度和磁滤速度作为主要影响因素，探讨各影响因素下该工艺对浊度和有机物的处理效果。
2结果与讨论
2.1硫酸铝投加量的影响
试验中Fe
3
O4的投加量为15mg/L，磁场强度为0.267T，滤速50m/h，絮凝反应时间8min，搅拌器的搅拌速度150r/min，改变硫酸铝的投加量进行对比试验。浊度和有机物的去除效果分别见图2和图3。
从图2可知，在相同条件下，随着硫酸铝投加量的增加浊度去除率逐渐升高，在10~12mg/L时达到最高，去除率接近90%，然后逐渐降低。从图3看出，有机物的平均去除率也随硫酸铝投加量的增加而缓慢上升，在10~14mg/L时达到最高，达到55%以上。说明混凝剂投加量为10~12mg/L时微絮凝效果最好，与Fe
3
O4所形成的磁性絮凝体较容易被大梯度磁滤器所吸附捕获，从而使浊度和有机物有较高的去除率。试验过程中发现，随着硫酸铝投加量的增加，滤后水的流量降低得很快，说明在大投加量下所形成的大粒径磁性颗粒很容易被磁滤器上层不锈钢毛所吸附捕获，从而造成磁滤器滤层阻力快速增大，影响出水流量。通过对滤后水浊度和有机物处理效果比较来看，选用混凝剂的投加量为12mg/L进行后续试验研究。
2.2磁场强度的影响
本阶段试验参考大梯度磁滤处理微污染水[11]相关研究所得的磁场强度最优范围0.25~0.3T，选取试验的磁场强度分别为0.218T（电流强度为450A）、0.267T（电流强度为550A）、0.315T（电流强度为650A）进行三组试验。混凝剂的投加量为12mg/L，其它条件同上。试验结果见图4和表1。
曹勇锋，等微絮凝-
大梯度磁滤工艺去除水中浊度及有机物161
从图4可知，由于磁场强度大小不一样，导致滤后水浊度不尽相同，根据大梯度磁滤原理，随着磁场强度的增强，磁滤器中不锈钢毛的捕获能力加强，有利于水中颗粒物的去除使滤后水浊度更低。但从图中曲线看出0.267T 所对应的处理效果最好，滤后水浊度最低介于0.8~1.5NTU 之间，
而且持续的时间比较长，浊度的平均去除率能保持80%左右。有机物去除效果见表1，该工艺对有机物有很强的去除效果，不同磁场强度下，有机物的去除效果都很高达到55%以上，比传统过滤工艺的30%~40%高出15%以上，处理效果以磁场强度为0.218T 最好。通过比较，磁场强度选用0.267T 即可。2.3磁滤速度的影响
硫酸铝投加量为12mg/L ，
Fe 3O 4的投加量为15mg/L ，磁场强度为0.267T ，絮凝反应时间8min ，搅拌器的搅拌速度150r/min ，磁滤速度对滤后水浊度和有机物的影响见图5和表1。
从图5和表1看出处理效果与磁滤速度密切相关，随着磁滤速度的增大，处理效果逐渐下降，磁滤器很快就穿透，运行周期逐渐缩短。这是因为磁性颗粒所受的流体力在增强导致磁性颗粒被吸附捕获的可能性减小，从而使处理效果变差；增大的滤速把捕获的颗粒物重新冲洗下来，随水流流出磁滤器，导致滤后水颗粒物增加，浊度升高，有机物去除率下降。滤速为50m/h 的试验过程，滤后水浊度小于1NTU 的时间长达6h ，运行接近8h 磁滤器才逐渐穿透，有机物的平均去除效率达到59%。其它三滤速的滤后水浊度较高，而且滤速越大，过滤持续的时间越短，有机物去
除率也逐渐下降到50%以下，试验若再降低滤速又会使处理的成本增加。从试验结果看出，磁滤速度是影响该工艺对有机物去除效果的重要运行参数，本试验选用的磁滤速度为50m/h 为最佳。3
结论
本研究把微絮凝与大梯度磁滤技术相结合的处理工艺对珠江原水进行处理是一种处理方法的新尝试，试验结果表明，该工艺对浊度及有机物都有很高的去除效果，浊度的平均去除率为80%以上，有机物的平均去除率达到55%以上，优于传统的处理工艺；磁滤速度是影响该工艺对有机物去除效果的重要运行参数；通过试验研究得到微絮凝-大梯度磁滤工艺的合理运行参数为：硫酸铝投加量为12mg/L ，磁场强度为0.267T ，磁滤速度为50m/h 。
为了使该工艺能在实际工程中应用，本试验还需在后续研究中对磁种的投加量，混凝剂的种类和反应时间等参数做更深入的研究。
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（下转第184页）
表1
有机物的去除效果
Table 1The effects of organic parameters removal
高锰酸盐指数/mg ·L
－1
磁场强度/T
磁滤速度/m ·h -1
0.2180.2670.31550566470原水 2.37 1.57 1.62 2.84 3.288.21 1.71滤后水0.880.650.72 1.16 1.88 4.220.72去除率/%
62.8
58.3
55.6
59.2
42.7
48.6
57.9
总平均去除率/%55
（上接第162页）
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时间内电解产生的铝离子是一定的，对于更高浓度的染料脱色效果不佳；同时，由于高浓度的染料废水处理需要消耗很长时间，钝化膜在极板上堆积的数量较多，影响了反应稳定时的色度去除率。
3结论
（1）该改进型电凝聚槽用来处理染料废水是可行的。在电流强度I=4A，初始pH=7，C（NaCl）=2g/L，搅拌速率80r/min，倒极频率60s/次条件下处理浓度为200mg/L的X-3B溶液，经40min后，色度去除率可达98.3%。
（2）电流强度、初始pH、搅拌速率、倒极频率、染料浓度都对脱色率有一定程度影响。
（3）该反应器对于200mg/L以下浓度染料废水均有很好的脱色率，对于高浓度染料废水脱色效果欠佳，可通过多个电凝聚器序列多级处理，也能出水达标。
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