曾勝 朱又春
廣東工業大學環境與資源工程系

　　摘　要 采用混凝磁分離法處理廚房污水，研究了適宜的磁粉和混凝劑搭配量及加料次序的影響，并進行了磁混凝與普通混凝的對比試驗。采用自行研制的設備連續處理含油量和懸浮物分別為149 mg/L和285 mg/L的廚房污水，其出水含油量及懸浮物可分別減少到5.2 mg/L和68 mg/L，占地面積則僅為混凝氣浮池的一半。
　　關鍵詞 廚房污水 混凝 磁分離

　　廚房污水目前多用混凝氣浮法或生化法進行處理，效果良好，但占地面積較大，操作較復雜，所以其應用受到一定的限制。磁分離技術是利用各種物質磁性的差別，在不均勻磁場中實現分離的一種方法。本身具有磁性的物質可直接進行磁分離。加入磁粉處理廚房污水的磁分離法^[1]雖然具有易于操作、運行費用低等優點，但出水的含油量難以達標排放。針對上述缺點，試驗在加入磁粉的同時加入混凝劑使混凝過程得到強化，然后通過磁分離器使混凝污泥分離除去，獲得了較磁分離法和一般混凝法更好的處理效果。目前，廣州市對于廚房污水進行初級處理的主要控制指標為出水含油量和懸浮物，因此本文也以這兩個指標為主要考察對象。

1 試驗條件

1.1 原料 、藥品與主要儀器

　　廚房污水：取自廣州某餐廳經隔油池處理后的污水；
　　磁粉(Fe₃O₄)：自制，Fe₃O₄含量≥95%，平均粒徑8～10 μm，價格約300元/t；
　　混凝劑：硫酸鐵和硫酸鋁按1∶1混合后，配成含量為10%的溶液；
　　HJ—5型多功能攪拌器；
　　721分光光度計。
1.2 試驗方法
　　由于每次所取污水的含油量不同，而水的濁度值又由光的散射強度決定并與懸浮物重量濃度成比例，因此以濁度值的變化代表懸浮物濃度的變化規律。雖然這種光學效應還與溶液中顆粒的大小及形狀有關，但由于每批取樣是均勻的，從總體來看顆粒粒徑的分級狀況應基本相同。每次取400 mL廚房污水于500 mL燒杯中，滴加混凝劑；用10%氫氧化鈉溶液調節pH值為6.5～7.0，同時加入磁粉，在攪拌速度為170 r/min時攪拌10 min后，將燒杯置于磁感應強度為0.047 T的磁分離器中，使帶有磁性物質的混凝污泥分離除去。
1.3 水質檢測方法
　　含油量用重量法測定，濁度用分光光度法測定，懸浮物用重量法測定^[2]。

2 結果與討論

2.1 磁粉對污泥沉降速度、體積的影響
　　取400 mL污水，加入混凝劑和磁粉處理后，倒入500 mL量筒中，記錄污泥沉降15 min時的體積，結果如表1。
　　比較試驗1、2、3、4知，在相同混凝劑用量條件下，加入磁粉處理所得混凝污泥體積(自然沉降15 min)較未加入磁粉減少了一半左右。這是由于磁粉的鐵磁特性通過磁場產生的磁凝聚力與鐵鋁絮凝劑的架橋吸附作用，使形成的絮凝膠團更粗大緊密，又由于磁粉的加入使得吸附了磁粉的污泥也具有磁性，可以利用磁場力加速沉降。在磁場中，磁性粒子所受磁力F_m為：

　　Ｆm＝x.V.H.(dH/dL) (1)
　　式中　x——磁性粒子的磁化率
　　　　　V——磁性粒子的體積
　　　　　H——磁場強度
　　　　　dH/dL——磁場梯度

　　混凝產生的污泥因吸附磁粉而具有磁性，相當于增大了磁性粒子的體積V，從而使所受的磁場力F_m增大。混凝劑—磁場協同效應大大加快了膠團的沉降速度，達到很好的沉降凈化效果。從表1也可以看出，達到相同的污泥體積，自然沉降需15 min，磁分離沉降僅需6～7 min。這些優點為縮短處理周期，減少設備容積，降低污泥處理難度及節約費用提供了可能。
2.2 磁粉加入量的影響
　　當污水含油量126 mg/L，濁度74 NTU，磁分離時間5 min，混凝劑用量為1.25mL/L，磁粉的加入量為0～500 mg/L時，磁粉量對除油率和污水濁度的影響見圖1。

　　圖1中曲線1、3分別表示混凝劑加入量為1.25 mL/L時磁粉量與除油率和濁度的關系；曲線2為只加磁粉時磁粉的加入量與除油率的關系。
　　比較曲線1和2可看出，無論是否加入混凝劑，隨著磁粉加入量的增加除油率均逐漸增加，這首先是因為所加入的磁粉本身對污水中的油類、膠態物質等就具有良好的吸附能力；另外，加入的磁粉在攪拌狀態下呈懸浮狀，增加了水中的固體顆粒物數量，使膠粒磁撞次數增多，形成絮體的機會也加大了。從曲線1和2還可以看出，混凝劑與磁粉聯用處理廚房污水，其效果比單純使用混凝劑或磁粉都要好。采用磁粉混凝的除油率比只采用磁粉處理(曲線2)高30%～40%以上，而加入250 mg/L磁粉與混凝劑相配合則比單純使用混凝劑處理的除油率提高近10%。比較圖1中曲線1和3可以看出，磁粉的加入有利于去除污水中的懸浮物，使濁度降低，加入400 mg/L磁粉即可使污水濁度降低到4 NTU以下，這是由于磁粉吸附懸浮物的能力和磁性絮體所具有的優良沉降性能所致。磁性物質的加入促進了污水中污染物的去除，試驗最佳磁粉投量可取250 mg/L。
2.3 混凝劑加入量的影響
　　當污水含油量73 mg/L，濁度55 NTU，磁分離時間5 min，磁粉的加入量為250 mg/L時，改變混凝劑用量0～2.5mL/L，結果如圖2。

　　從圖2數據知，在相同的磁粉量250 mg/L條件下，隨著混凝劑用量的增加(0～2.5mL/L)，除油率不斷上升，濁度則逐漸下降；當混凝劑量超過1.25mL/L后，除油率和濁度改變不大。因而，采用250 mg/L 磁粉量與1.25mL/L混凝劑量處理污水，既經濟效果又明顯。
2.4 加藥次序的影響
　　試驗一：先加入1.25mL/L混凝劑，調節pH值后攪拌5 min，再加入250 mg/L磁粉攪拌10 min。?
　　試驗二：先加入250 mg/L磁粉攪拌10 min，再加入1.25mL/L混凝劑，調節pH后攪拌5 min。?
　　試驗三：同時加入250 mg/L磁粉和1.25mL/L 混凝劑，調節pH值，攪拌15 min。?
　　分析出水含油量，結果如表2所示。?

　　由表2數據可知，不同的加藥次序對除油率基本無影響。

3 連續處理試驗

3.1 處理流程及裝置
　　處理工藝流程及其裝置如圖3所示。污水經計量泵連續打入混凝槽攪拌，連續加入磁粉、混凝劑及NaOH溶液，產生的磁性絮體連同污水經計量泵進入磁分離器。
　　磁分離器由內槽和外槽組成，水流先入內槽，從底部開孔處流入外槽并從上部流出。磁性絮體則在水流流經內槽底部開孔時進入磁場區被截留下來。定期打開污泥閥排泥。

3.2 處理工藝條件
　　污水水質：含油量 149 mg/L，懸浮物 285 mg/L，污水流量3.5 L/h
　　磁分離時間：25 min
　　磁粉加入量：250 mg/L
　　混凝劑加入量：1.25mL/L污水
　　磁通密度：0.045 T
3.3 處理結果
　　處理裝置連續運行8 h的處理結果如圖4所示。
　　從圖4可知(每2 h取樣分析)，7 h內除油率和懸浮物變化僅為2%和6 mg/L，處理效果穩定。出水中油類和懸浮物均達廣州市污水排放標準DB4437—90中指標：含油量≤10 mg/L，懸浮物≤70 mg/L，較間歇試驗時的處理效果要好，這是因為磁分離器為內外槽結構，不僅使廚房污水中的浮油可在內槽上部被分離除去(作者的有關試驗表明，單獨采用混凝劑或磁粉對浮油的去除率大約僅有50%)，而且污水在錐形設備中的加速流動也有利于磁性絮體以更大的加速度沉降分離。一般處理5～10 m³/h污水量的混凝氣浮裝置其氣浮池體積約為20～24 m³，占地面積在5 m²以上，而采用本裝置處理相同水量，設備總容積僅需3.5～7 m³，占地面積僅為1.3～2.6 m²，減少了一半。

4 結論

　　① 用混凝磁分離法處理廚房污水是可行的，出水中油類和懸浮物濃度分別減少到5.2、68 mg/L。其處理效果比只加混凝劑或磁粉的效果要好。
　　② 磁混凝生成的磁性污泥沉降速度快、污泥致密、體積小，可以采用磁場加速分離沉降速度進行處理。這些優點為縮短處理周期，減少設備占地面積(比一般的混凝氣浮池減少約一半)，降低污泥處理難度及節約費用提供了可能。

參考文獻

　　1 朱又春.磁分離法處理含油廢水研究.廣東工業大學學報，1997；15(2)
　　2 水和廢水監測分析方法.中國環境科學出版社，1989

　　作者簡介：曾勝 男 27歲 在讀碩士研究生
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