MSS型磁種回收設備的應用研究

彭欣苓 ，王曉明

（1.北京礦冶科技集團有限公司；2.北礦機電科技有限責任公司，北京 100160）

城鎮污水是國家城鎮化發展過程中的必然產物，其主要包括生活污水、工業廢水及大氣降水，因各組分含量、成分差異、預處理程度不同等而不同。早期的城鎮污水處理是通過污水收集系統收集并排放到附近下游水體，通過水體自身的稀釋和自然凈化變為清水[1-2]。隨著國家工業迅速發展及城鎮人口的急劇增長，城鎮污水排放與日俱增，其成分也日趨復雜，天然水體的自凈能力已不堪重負，人們必須通過構建水處理設施對污水進行凈化處理[3]。

污水處理技術是伴隨污水污染的控制需求而產生的，由于污水種類、污染物成分及出水要求的不同，人們應用的污水處理工藝不盡相同。常用的污水處理方法一般分為物理法、化學法和生物法。物理法常作為一種預處理方法，主要去除水中不溶解的懸浮物質。化學法是指向廢水中投加化學物質如明礬等，通過化學反應生成無害物質而達到凈化廢水的目的。生物法是指利用微生物代謝降解有機物為無機物，通過人工創造適宜微生物生長、繁殖的環境，使之大量繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機污染物的效率。與物理和化學法相比，生物處理具有經濟、高效的優點，并可以實現污染物質無害化、資源化，因此生物法一直在污水處理中占據重要位置，應用較為廣泛。近年來，人們又陸續開發了新的污水處理工藝，如吸附生物降解工藝（AB法）、序批式間歇反應器（SBR法）、膜分離活性污泥法、氧化溝工藝及其改進工藝，它們均得到一定的應用[1-3]。雖然生物法尤其活性污泥法得到一定的發展和工藝改進，仍存在工藝流程相對復雜、基建和運行費用高、耗能較大的缺點。

磁絮凝-磁分離技術作為一種新型的污水處理技術，近些年來在污水處理領域得到廣泛應用[4-5]。由于其水中污染物質為弱磁性或者非磁性，通過常規磁選設備很難進行分離，故通過向其投加絮凝劑、磁性粒子-“磁種”、助凝劑進行污染物分離。其中，磁種作為磁性介質起著核心作用，其中絮凝劑、助凝劑起著增強吸附與橋架作用，通過攪拌作用，擴大污染物、磁種、絮凝劑及助凝劑的碰撞概率，形成磁性絮凝體，增大了污染物的體積和比重。形成的磁絮凝體比重大、水力停留時間短、沉淀速度快，處理能力大，有效減少澄清池的占地面積，同時該技術對去除水中的懸浮物，降低氮、磷、COD、BOD、細菌和病毒等也有較明顯的效果。與其他污水處理工藝相比，該工藝流程短、處理速度快、處理能力大、耗能少、適應性強，總體運營成本低，綜合經濟效果顯著，因此應用前景廣闊。

MSS型磁種回收機為北礦機電科技有限責任公司專門針對磁絮凝-磁分離污水處理工藝開發的一種專用設備，主要用于磁絮凝體中磁種回收作業，作為該工藝中關鍵設備，為實現磁種重復利用、降低工藝的運營成本起到關鍵作用。

1 設備結構

磁種回機主要由電機減速機、磁筒、機架、槽體、上箱體、給礦裝置、卸礦裝置及磁系調整裝置等部分組成，其結構組成如圖1所示。

圖1 設備結構

磁筒是磁種回收機的主要組成部件，一般由兩側端蓋、筒體、主軸和磁系等組成，其核心部件為磁系，磁系為磁種的回收提供必要的磁場條件。筒體表面根據工況條件一般會增加耐磨層延長磁筒的使用壽命，由于污水成分復雜，其對耐磨材質耐磨、防腐具有一定要求，常用的耐磨層有不銹鋼襯層、高分子襯層或者耐磨耐腐橡膠等。

槽體是逆流型，采用全不銹鋼材質，分選空間較大，可保證一定的分選液面高度，分選路徑長，分選時間充分，磁種回收率高；給料箱進口設有標準法蘭，實現與外部設備的標準化對接，其內部設有雙重混料、勻料結構，可實現將物料均勻、連續穩定給入槽體分選區。卸料裝置采用背部卸料方式，卸料刮板材質一般采用較厚耐磨耐油橡膠或者聚氨酯板，其材質具有一定的彈性和硬度，對筒皮磨損較小，可有效實現連續卸料。

電機減速機為設備提供驅動力，一般根據設備規格及處理能力大小進行選型。磁系調整裝置位于磁筒非傳動一側，與主軸通過鍵連接，調整磁系偏轉角度，根據分選效果可以適當調整。磁筒轉速可調，由變頻調速，根據實際需要靈活調節。一般設備處理污水體積量較大，磁種含量少，磁筒轉速較低，分選時間長，有利于磁種的充分回收。設備技術參數如表1所示。

表1 設備技術參數

2 設備特點

該類型磁種回收設備是根據磁絮凝工藝特點、磁性物（磁種）含量及分選要求而研制的，采用了特殊的分選原理及設備結構，設計合理，可以對磁絮凝工藝中磁性絮體的磁種進行分選，具有磁種回收率高、污泥黏帶少、工藝適應性強等特點，能夠有效實現磁絮凝工藝中磁種的高效回收。該設備具備以下優點。

2.1 大包角梯級磁系

磁場分為高場強區、中場強區、低磁場區和卸料區，梯級磁場均勻過渡。高磁場區域可對分選磁種進行有效回收，中磁場區、低磁場區對吸附磁筒表面磁種進行有效輸送，卸料區對吸附磁筒表面磁種進行卸料收集。料漿在中場強區實現對給料中磁種的預磁化，由勻料裝置直接給送到高場強區，磁種在高場強區強磁力作用下有效地吸附于分選筒表面。

2.2 設計高場強分選區磁場，采用逆流槽型

MSS型磁種回收機針對性設計高場強分選區磁場，可實現對磁種的充分回收，因此磁種回收率高。采用逆流槽型，與磁系結構合理匹配，分選時間長，有利于對磁種的充分回收。

2.3 采用獨特的背部卸料方式

MSS型磁種回收機采用獨特的背部卸料方式，由于磁絮凝工藝中使用磁種量一般較小，在磁筒表面料層薄，常規設備卸料間隙大，會存在卸料卸不干凈或者難以卸料的難題，而獨特的背部卸料可有效實現卸料。

2.4 選用二級布料勻料結構，磁筒轉速可控

MSS型磁種回收機采用二級布料勻料結構，使物料充分混勻、連續穩定地給入槽體分選區域，提供磁種有效回收環境。磁筒轉速可控，可實現一定范圍內筒體轉速變頻調整，確保設備處于最佳條件，提高設備的現場適應性。

3 典型應用案例

磁種回收機的研制是與磁絮凝-磁分離工藝緊密結合的，用于磁性污泥絮體中磁種的回收。由于絮體與磁種存在相互黏附關系，若澄清池中污泥絮體直接通過磁種回收機回收，很難將污泥與磁種分離，而高剪機的使用則為磁種與污泥分離提供了條件。圖2是磁絮凝與磁分離的典型工藝。

圖2 磁絮凝與磁分離工藝流程

目前，磁絮凝-磁分離已應用于河道黑臭水體、市政污水、應急污水處理及污水處理廠的提標改造等場合，針對不同的污水處理水質及出水條件工藝條件會適當調整，磁種回收機的設備參數也會根據設計要求進行調整。

3.1 北京朝陽某河水治理工程

該項目位于北京朝陽區某河道，處理能力3 000 t/d，采用磁絮凝-磁分離工藝為城市內河道黑臭水體問題解決提供了可行的方案，使污水中SS、濁度、TP、TN得到較大程度降低，出水達到預期要求。該工藝中采用一臺MSS0606磁種回收機，筒表磁場強度0.35 T，處理能力7～8 m3/h，經測算磁種回收率達到99.05%，實現了磁種的高效回收利用。該河道污水處理工程成為北京市城市河道治理的示范工程之一。

3.2 深圳某污水處理廠提標改造一級強化處理工程

該項目位于深圳市，為解決深圳流域水環境污染問題，某污水處理進行提標改造，在項目改造期間，污水需采用一級強化處理設施進行處理后再排放。本項目采用磁絮凝-磁分離工藝作為一級強化處理工藝，對污水進行過渡處理，直至該污水處理廠改造完成。該項目處理量50 000 t/d，采用兩條污水處理線，每條處理量25 000 t/d，其污水處理指標如表2所示。該項目每條線采用一臺MSS0612磁種回收機，筒表磁場強度0.35 T，處理量最大達到20 m3/h，經測算磁種回收率分別達到98.8%、99.15%，磁種回收率較高，達到預期效果。3.3 煙臺龍口某污水處理廠提標改造項目

表2 污水處理指標

該項目位于煙臺龍口市，處理能力20 000 m3/d，處理水源中工業廢水占80%～90%，生活污水占10%～20%。為解決現有污水處理廠處理水量及水質不達標的問題，將某污水處理廠原有的斜管沉淀池進行改造，升級為磁加載絮凝-磁分離工藝，經升級系統處理后的COD和SS兩項指標（見表3）優于預期要求，大大減少了后續工藝負荷，為保證污水處理廠整體工藝的穩定運行起到了決定性作用。該項目采用了一臺MSS0612磁種回收機，筒表磁場強度0.35 T，處理能力18～20 m3/h，經測算磁種回收率達到99%，磁種回收率高，設備運行可靠，有力保證了升級改造系統的運行穩定性。

表3 升級系統處理后的COD和SS兩項指標

4 結論

MSS型磁種回收機為磁絮凝-磁分離工藝開發應用提供了工藝及裝備支持，針對磁絮凝-磁分離工藝中污水體積量大、磁種濃度低特點，其分選原理及設備結構可有效實現對磁種的高效回收，使磁種實現重復利用，從而降低工藝整體運營成本，為磁絮凝-磁分離工藝進一步推廣應用提供了可靠的技術保障。

工業應用表明，MSS型磁種回收機分選原理科學合理，設備結構可靠、運行穩定，實現了對磁絮凝中磁種的高效回收利用。同時，該設備對于磁性物的回收率有較高要求的其他應用場合，也具有良好的應用前景。