混凝磁分离法处理厨房污水

曾胜 朱又春
广东工业大学环境与资源工程系

　　摘　要 采用混凝磁分离法处理厨房污水，研究了适宜的磁粉和混凝剂搭配量及加料次序的影响，并进行了磁混凝与普通混凝的对比试验。采用自行研制的设备连续处理含油量和悬浮物分别为149 mg/L和285 mg/L的厨房污水，其出水含油量及悬浮物可分别减少到5.2 mg/L和68 mg/L，占地面积则仅为混凝气浮池的一半。
　　关键词 厨房污水 混凝 磁分离

　　厨房污水目前多用混凝气浮法或生化法进行处理，效果良好，但占地面积较大，操作较复杂，所以其应用受到一定的限制。磁分离技术是利用各种物质磁性的差别，在不均匀磁场中实现分离的一种方法。本身具有磁性的物质可直接进行磁分离。加入磁粉处理厨房污水的磁分离法^[1]虽然具有易于操作、运行费用低等优点，但出水的含油量难以达标排放。针对上述缺点，试验在加入磁粉的同时加入混凝剂使混凝过程得到强化，然后通过磁分离器使混凝污泥分离除去，获得了较磁分离法和一般混凝法更好的处理效果。目前，广州市对于厨房污水进行初级处理的主要控制指标为出水含油量和悬浮物，因此本文也以这两个指标为主要考察对象。

1 试验条件

1.1 原料 、药品与主要仪器

　　厨房污水：取自广州某餐厅经隔油池处理后的污水；
　　磁粉(Fe₃O₄)：自制，Fe₃O₄含量≥95%，平均粒径8～10 μm，价格约300元/t；
　　混凝剂：硫酸铁和硫酸铝按1∶1混合后，配成含量为10%的溶液；
　　HJ—5型多功能搅拌器；
　　721分光光度计。
1.2 试验方法
　　由于每次所取污水的含油量不同，而水的浊度值又由光的散射强度决定并与悬浮物重量浓度成比例，因此以浊度值的变化代表悬浮物浓度的变化规律。虽然这种光学效应还与溶液中颗粒的大小及形状有关，但由于每批取样是均匀的，从总体来看颗粒粒径的分级状况应基本相同。每次取400 mL厨房污水于500 mL烧杯中，滴加混凝剂；用10%氢氧化钠溶液调节pH值为6.5～7.0，同时加入磁粉，在搅拌速度为170 r/min时搅拌10 min后，将烧杯置于磁感应强度为0.047 T的磁分离器中，使带有磁性物质的混凝污泥分离除去。
1.3 水质检测方法
　　含油量用重量法测定，浊度用分光光度法测定，悬浮物用重量法测定^[2]。

2 结果与讨论

2.1 磁粉对污泥沉降速度、体积的影响
　　取400 mL污水，加入混凝剂和磁粉处理后，倒入500 mL量筒中，记录污泥沉降15 min时的体积，结果如表1。
　　比较试验1、2、3、4知，在相同混凝剂用量条件下，加入磁粉处理所得混凝污泥体积(自然沉降15 min)较未加入磁粉减少了一半左右。这是由于磁粉的铁磁特性通过磁场产生的磁凝聚力与铁铝絮凝剂的架桥吸附作用，使形成的絮凝胶团更粗大紧密，又由于磁粉的加入使得吸附了磁粉的污泥也具有磁性，可以利用磁场力加速沉降。在磁场中，磁性粒子所受磁力F_m为：

　　Ｆm＝x.V.H.(dH/dL) (1)
　　式中　x——磁性粒子的磁化率
　　　　　V——磁性粒子的体积
　　　　　H——磁场强度
　　　　　dH/dL——磁场梯度

　　混凝产生的污泥因吸附磁粉而具有磁性，相当于增大了磁性粒子的体积V，从而使所受的磁场力F_m增大。混凝剂—磁场协同效应大大加快了胶团的沉降速度，达到很好的沉降净化效果。从表1也可以看出，达到相同的污泥体积，自然沉降需15 min，磁分离沉降仅需6～7 min。这些优点为缩短处理周期，减少设备容积，降低污泥处理难度及节约费用提供了可能。
2.2 磁粉加入量的影响
　　当污水含油量126 mg/L，浊度74 NTU，磁分离时间5 min，混凝剂用量为1.25mL/L，磁粉的加入量为0～500 mg/L时，磁粉量对除油率和污水浊度的影响见图1。

　　图1中曲线1、3分别表示混凝剂加入量为1.25 mL/L时磁粉量与除油率和浊度的关系；曲线2为只加磁粉时磁粉的加入量与除油率的关系。
　　比较曲线1和2可看出，无论是否加入混凝剂，随着磁粉加入量的增加除油率均逐渐增加，这首先是因为所加入的磁粉本身对污水中的油类、胶态物质等就具有良好的吸附能力；另外，加入的磁粉在搅拌状态下呈悬浮状，增加了水中的固体颗粒物数量，使胶粒磁撞次数增多，形成絮体的机会也加大了。从曲线1和2还可以看出，混凝剂与磁粉联用处理厨房污水，其效果比单纯使用混凝剂或磁粉都要好。采用磁粉混凝的除油率比只采用磁粉处理(曲线2)高30%～40%以上，而加入250 mg/L磁粉与混凝剂相配合则比单纯使用混凝剂处理的除油率提高近10%。比较图1中曲线1和3可以看出，磁粉的加入有利于去除污水中的悬浮物，使浊度降低，加入400 mg/L磁粉即可使污水浊度降低到4 NTU以下，这是由于磁粉吸附悬浮物的能力和磁性絮体所具有的优良沉降性能所致。磁性物质的加入促进了污水中污染物的去除，试验最佳磁粉投量可取250 mg/L。
2.3 混凝剂加入量的影响
　　当污水含油量73 mg/L，浊度55 NTU，磁分离时间5 min，磁粉的加入量为250 mg/L时，改变混凝剂用量0～2.5mL/L，结果如图2。

　　从图2数据知，在相同的磁粉量250 mg/L条件下，随着混凝剂用量的增加(0～2.5mL/L)，除油率不断上升，浊度则逐渐下降；当混凝剂量超过1.25mL/L后，除油率和浊度改变不大。因而，采用250 mg/L 磁粉量与1.25mL/L混凝剂量处理污水，既经济效果又明显。
2.4 加药次序的影响
　　试验一：先加入1.25mL/L混凝剂，调节pH值后搅拌5 min，再加入250 mg/L磁粉搅拌10 min。?
　　试验二：先加入250 mg/L磁粉搅拌10 min，再加入1.25mL/L混凝剂，调节pH后搅拌5 min。?
　　试验三：同时加入250 mg/L磁粉和1.25mL/L 混凝剂，调节pH值，搅拌15 min。?
　　分析出水含油量，结果如表2所示。?

　　由表2数据可知，不同的加药次序对除油率基本无影响。

3 连续处理试验

3.1 处理流程及装置
　　处理工艺流程及其装置如图3所示。污水经计量泵连续打入混凝槽搅拌，连续加入磁粉、混凝剂及NaOH溶液，产生的磁性絮体连同污水经计量泵进入磁分离器。
　　磁分离器由内槽和外槽组成，水流先入内槽，从底部开孔处流入外槽并从上部流出。磁性絮体则在水流流经内槽底部开孔时进入磁场区被截留下来。定期打开污泥阀排泥。

3.2 处理工艺条件
　　污水水质：含油量 149 mg/L，悬浮物 285 mg/L，污水流量3.5 L/h
　　磁分离时间：25 min
　　磁粉加入量：250 mg/L
　　混凝剂加入量：1.25mL/L污水
　　磁通密度：0.045 T
3.3 处理结果
　　处理装置连续运行8 h的处理结果如图4所示。
　　从图4可知(每2 h取样分析)，7 h内除油率和悬浮物变化仅为2%和6 mg/L，处理效果稳定。出水中油类和悬浮物均达广州市污水排放标准DB4437—90中指标：含油量≤10 mg/L，悬浮物≤70 mg/L，较间歇试验时的处理效果要好，这是因为磁分离器为内外槽结构，不仅使厨房污水中的浮油可在内槽上部被分离除去(作者的有关试验表明，单独采用混凝剂或磁粉对浮油的去除率大约仅有50%)，而且污水在锥形设备中的加速流动也有利于磁性絮体以更大的加速度沉降分离。一般处理5～10 m³/h污水量的混凝气浮装置其气浮池体积约为20～24 m³，占地面积在5 m²以上，而采用本装置处理相同水量，设备总容积仅需3.5～7 m³，占地面积仅为1.3～2.6 m²，减少了一半。

4 结论

　　① 用混凝磁分离法处理厨房污水是可行的，出水中油类和悬浮物浓度分别减少到5.2、68 mg/L。其处理效果比只加混凝剂或磁粉的效果要好。
　　② 磁混凝生成的磁性污泥沉降速度快、污泥致密、体积小，可以采用磁场加速分离沉降速度进行处理。这些优点为缩短处理周期，减少设备占地面积(比一般的混凝气浮池减少约一半)，降低污泥处理难度及节约费用提供了可能。

参考文献

　　1 朱又春.磁分离法处理含油废水研究.广东工业大学学报，1997；15(2)
　　2 水和废水监测分析方法.中国环境科学出版社，1989

　　作者简介：曾胜 男 27岁 在读硕士研究生
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