絮凝，干水处理的人应该都熟悉，这是一种普遍应用的简单而有效的水处理技术。基本过程是通过搅拌将絮凝剂分散到废水中，使其中细小的悬浮颗粒和胶体物质失稳，聚集或凝聚在一起形成絮体，同时吸附有机物到絮体上，在沉淀固液分离过程中去除污染物。

 

但是传统絮凝依靠重力作用自然沉降，分离时间长，工程应用中水力停留时间也较长，水流紊动还会影响处理效果，很烦！

 

在这种情况下，磁絮凝技术应运而生。它结合了传统絮凝和磁分离技术的优势，通过在絮凝工艺中加入磁性物质，形成具有磁性的高密度絮体，依靠重力沉降或外加磁场作用从水中快速分离，大大缩短了处理周期。

 

吹得这么玄乎，是不是还依然存在于理论中？

 

当然不是！磁絮凝已经被证明了是一种有效的强化絮凝技术，对重金属废水、煤化工废水、矿井水、含油废水、生活污水、除藻等都具有明显的絮凝效果。下面，小编就和水友们仔细唠唠这种工艺。

 

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磁絮凝沉淀工艺原理

根据小编搜集的资料来看，磁絮凝沉淀的核心有3个关键点：

1. 反应池投加PAC、PAM的同时投加高比重的磁粉；

2. 沉淀部分可采用竖流沉淀池与高密度沉淀池相结合的形式：池型为竖流沉淀池，池内设置协管沉淀区、污泥回流等。

3. 高效的磁粉回收系统是磁絮凝沉淀系统运行的保证。

 

同时，磁絮凝沉淀工艺也包括三个阶段：

第一阶段：磁絮凝反应

使污染物质形成絮体并与磁粉进行结合，最终形成大而密实的磁絮团。含磁絮团的沉淀过程与普通絮凝过程大体相似，不同的是添加了高比重的磁粉后胶体颗粒与磁粉颗粒之间相互聚集，最后絮凝产生的絮团比重远远高于普通絮凝的絮团。因而沉降速度得到大幅提升。

 

第二阶段：固液分离

高速固液分离过程是依靠磁絮团自身的比重使得其能够形成高达40m/h以上的静沉速度，从而快速将污染物质从水体中分离出来。

 

第三阶段：磁粉回收

磁絮团经过高速剪切机破碎后进入磁分离器中，一方面将磁粉回收至反应池中进行循环使用。另一方面分离后的污泥排入污泥储池进行后续污泥脱水处理。

 

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磁絮凝沉淀工艺特点

 

絮凝效率高

在磁絮凝过程中，加入磁粉，可以增加体系中的悬浮物数量，提高悬浮物碰撞的几率，同时由于磁粉自身的磁吸引力和较大的比表面积，使得悬浮物有效碰撞的几率增加，并强化对污染物的吸附，其彼此之间相互吸引结合，并在絮凝剂的吸附架桥作用下，生成以磁粉为核心的磁性絮体，絮体结构明显改善，强化絮凝处理效果，改善出水的水质。

 

例如，聚合钛盐絮凝剂能够强化污泥的脱水性能，而加入Fe2O3纳米粒子可以进一步加强污泥团聚、增强絮体强度、改善脱水性能，降低污泥的可压缩性。

 

沉降速度快

磁粉的自身密度较大，因此，磁性絮体的密度也会比普通絮体的密度大，大大缩短了重力沉降的时间。也可以沿着重力方向施加磁场，进一步加快沉降，实现快速彻底的固液分离，减少处理时间。

 

例如，使用四氧化三铁/阳离子聚丙烯酰胺（Fe3O4/CPAM）富集微藻，与CPAM相比，投加量低且效果更优，磁絮凝絮体在外加磁场的作用下60s内快速沉降，而使用CPAM形成的絮体却需要很长的时间才能沉降。

 

处理费用相对较低

磁絮凝体结合紧密，挤压絮体间的自由水分，经过磁场作用污泥压缩更密实，污泥产生量和含水量大大降低，可以减少后续污泥处理费用。

磁絮体通过再生处理，可以回收再利用磁粉，以降低处理成本。由于磁絮凝技术效率高，水力停留时间短，所需构筑物占地面积小，节约基建投资。

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磁絮凝工艺影响因素

 

絮凝体投加量

在磁絮凝过程中，加入的磁性絮凝物质与悬浮物结合形成磁性絮体，经过固液分离去除污染物，絮凝剂投加量对絮凝效果具有很大的影响。

在一定投加量范围内，随着投加量的增加磁絮凝效果提升，投加过多时会引起体系的再稳定现象，导致絮凝效果变差，因此，絮凝剂存在一个最佳投加量。

 

磁粉投加量

在磁种、絮凝剂复配磁絮凝过程中，随着磁粉投加量的增加，水体中悬浮颗粒物浓度也会升高，悬浮物之间碰撞频率提升，容易形成以磁粉为核心的初始磁性矾花，进而通过磁粒子间的磁性凝聚力、磁粒子微弱磁场对电荷悬浮物的吸引力以及絮凝剂的吸附架桥网捕作用，进一步聚集形成紧密结实且相对密度较大的复合磁絮体，实现快速沉降固液分离。

同时磁粉对水体中的无机离子、有机物有较好的吸附性能，强化水体中污染物的去除。但是过多的磁粉不能有效地与悬浮物结合，反而使水体中的浊度增大，影响絮凝剂对污染物的吸附，同时产生的过强磁场也会影响絮体的稳定性，导致处理效率降低。

 

磁场强度

在磁絮凝过程中，无外加磁场时，磁性絮体依靠自身的重力沉降，细小的絮体难以沉降，去除效果有待进一步提高。

在外加磁场作用下，随着磁感应强度的增大，磁性絮体受到的磁力增大，不仅粗大的磁性絮体被快速去除，同时一些细小的磁性絮体也被拉向底部，絮凝效果提高。

但是磁场强度增大到一定程度之后，继续增大磁场强度对絮凝效果影响已不再明显，因此，需要从实际操作、经济成本等角度综合考虑磁场强度。

 

pH 

在混凝过程中体系的pH非常关键，会影响絮凝剂在水中的水解过程和水解聚合产物形态。

例如铝盐絮凝剂的最优pH范围是5.5~7.7，铁盐絮凝剂的最优pH范围是4.5~7.7，同时pH也会影响到体系中悬浮物的表面电荷（Zeta电位），进而对絮凝效果产生影响。

此外，在磁絮凝过程中，pH还会对所加入磁性絮凝材料的表面电荷产生影响。使用Fe3O4/CPAM富集微藻，磁性絮凝剂在pH<7时显正电荷，pH>7时显负电荷，在酸性和碱性条件下电中和、网捕、架桥发挥不同的作用，处理效果表现出明显的pH相关性。

 

搅拌条件

在磁絮凝过程中，为了使磁粉、絮凝剂在水中均匀分散，促进絮凝体的形成，必须充分搅拌。

但是随着絮凝体粒径的增大，原有絮凝体在剪切力作用下会发生破碎，颗粒在剪切场中的碰撞效率随之减低，因此，搅拌速度和搅拌时间对磁絮凝效果有一定的影响。

搅拌速度低或搅拌时间不足，磁粉、絮凝剂、悬浮物混合不均匀，相互碰撞几率减少，絮凝效果不佳。但是搅拌速度过大或者搅拌时间过长，磁性絮凝体被破坏再次分散到体系中，导致磁絮凝效率降低。

 

投加顺序

使用单独的磁性材料、复合磁性絮凝剂和改性磁性絮凝剂可一步投加处理废水，但是磁种与絮凝剂复配处理废水需要分步加入，投加顺序会对磁絮凝的效果产生影响。

 

先投加磁种后投加絮凝剂的效果更好，这主要是因为先加入磁种可以有效增大悬浮物碰撞的几率，并形成以磁种为核心的复合磁性絮体，后加入的絮凝剂能够围绕在磁性絮体的周围，使其更紧密结合在一起。

而先加入絮凝剂，絮凝剂已经与悬浮物结合，后加入磁种错过了絮体形成的时机，只能依附在絮体的表面，很难成为絮体的磁核，反而分散在水体系中，增加了悬浮颗粒的数量，导致絮凝效果不佳。

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磁絮凝工艺应用前景

磁絮凝技术虽然优势明显，但是应用范围尚且不够广泛，在某些方面依然存在不少问题，今后更应该把重点放在以下几方面：

1、拓宽磁粉制备的原料来源和制备方法，开发出高效，廉价的磁种。比如可以使用炼钢废渣、粉煤灰等工业固废制备磁粉，实现“ 以废治废 ”，进一步降低水处理成本；

2、针对不同的水处理体系，研究磁粉回收利用技术，并设计新型高效的磁分离设备，提高分离效率，缩短回收时间，降低回收成本；

3、设计制备“靶标”作用强的功能型改性磁絮凝剂，力求扩大使用范围（不同的 pH、温度、离子浓度、有机物含量等）；

4、加强环境友好型天然絮凝材料如壳聚糖、纤维素等在磁性絮凝剂制备中的应用，以降低对环境的二次污染；

5、重视对磁絮凝所产生污泥的处置，资源化利用的研究，如通过酸浸方法回收其中的铁离子，进而制备铁剂絮凝剂；

6、磁絮凝技术与其他水处理技术的耦合联用，实现“ 技术、工程、经济 ”均可行，力求发挥更大作用。

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知识点：磁絮凝沉淀