一种磁强化水体中杂质混凝的方法与流程

本发明属于环境水处理领域，涉及一种磁强化水体中杂质混凝的方法。

背景技术：

混凝作为水处理技术的重要单元，是一个永恒的话题。它主要去除水体中的悬浮颗粒物以及大分子的有机物，混凝处理效果的好坏直接关系到后续流程的运行工况、出水水质及运行费用。随着日益严重的环境问题以及越来越严格的水质标准，传统的混凝工艺已不能满足要求。因此，大多通过增加混凝剂投量、调节pH、投加助凝剂以及优化水力条件等方式来提高混凝过程对污染物的去除来达到强化混凝的目的，然而这些操作药剂投入量大、成本高、操作繁琐。

近年来，在混凝过程中投加磁种的方式形成的磁絮凝技术，以磁种作为混凝核心对混凝过程进行强化的相关研究取得了显著进展。磁絮凝技术形成的平均絮体粒径大，有机物能够得到更有效的去除，通过对磁种的有效回收可以减少运行成本；以磁粉为核心的絮体比重大易于沉降，有效的缩短沉淀时间，减少后续处理工艺的负担。但是磁种在强化混凝过程中的作用并没有发挥完全。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种操作简便的磁强化水体中杂质混凝的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种磁强化水体中杂质混凝的方法，包括如下步骤：

(1)用水配制5-15mg/mL的磁种悬浊液；配制10-30mg/mL的混凝剂水溶液；

(2)将磁种悬浊液放置于磁场强度H＝0.05-0.4T的磁场中，磁化3-7min；

(3)将磁化后的磁种悬浊液和混凝剂水溶液按体积比为1：0.2-1的比例混合，得到磁化混合液；

(4)将步骤(3)获得的磁化混合液加入到微污染水中，使水体中杂质混凝。

磁种优选铁粉、四氧化三铁、高炉除尘灰等顺磁性含铁物质。

混凝剂优选三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁或聚合硫酸铁。

本发明的优点：本发明的方法能够改变Fe(Ⅲ)中的铁形态分布，增加Fe_a与Fe_b的含量，混凝剂中的正电荷增多，能够更多地中和带负电荷的胶体物质，强化对浊度、有机物等的去除，达到更好的混凝效果。

附图说明

图1为磁种磁化4min后的剩磁曲线。

图2为混凝效果对比图。

具体实施方式

微污染水(是指饮水水源受到主要是有机物污染，部分指标超过饮用水源的卫生标准)

下面介绍本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制。

实施例1

一种磁强化水体中杂质混凝的方法，包括如下步骤：

(1)用水配制10mg/mL的Fe₃O₄悬浊液(Fe₃O₄的粒径为40-60μm)；配制10mg/mL的FeCl₃水溶液；

(2)将磁种Fe₃O₄悬浊液放置于磁场强度H＝0.2T的磁场中，磁化4min；磁化完成后Fe₃O₄悬浊液的剩磁曲线见图1；结果表明，磁化后磁种的剩磁在120min后仍基本保持不变；

(3)将磁化后的Fe₃O₄悬浊液和FeCl₃水溶液按体积比为1：1的比例混合，得到磁化混合液；

(4)将步骤(3)获得的磁化混合液加入到微污染水中，使水体中杂质混凝。

采用逐时络合比色法对步骤(3)获得的磁化混合液Fe(Ⅲ)的铁形态进行测定，以10mg/mLFeCl₃水溶液与未磁化用水配制的10mg/mL Fe₃O₄悬浊液，等体积混合得到的混合液作为对比参照。实验结果见表1。

表1铁形态测试结果

磁化后的Fe₃O₄具有弱磁场，与FeCl₃水溶液混合作用，能够改变Fe(Ⅲ)中的铁形态分布(即Fe_a、Fe_b、Fe_c所占的百分含量；其中，Fe_a为单体形态(Fe³⁺，FeOH²⁺，Fe(OH)₂⁺)，Fe_b为低聚或中聚体([Fe₂(OH)₂]⁴⁺，[Fe₃(OH)₄]⁵⁺，[Fe₅(OH)₉]⁶⁺)，Fe_c为高聚体([Fe₁₂(OH)₃₄]²⁺)，增加Fe_a与Fe_b的含量，混凝剂中的正电荷增多，能够更多地中和带负电荷的胶体物质，强化对浊度、有机物等的去除，达到更好的混凝效果。

实施例2

一种磁强化水体中杂质混凝的方法，包括如下步骤：

(1)用水配制6mg/mL的Fe₃O₄悬浊液；配制20mg/mL的FeCl₃水溶液；

(2)将Fe₃O₄悬浊液放置于磁场强度H＝0.2T的磁场中，磁化4min；对照用水配制6mg/mL的Fe₃O₄悬浊液不磁化；

(3)将磁化后的Fe₃O₄悬浊液和FeCl₃水溶液按体积比为1：1的比例混合，得到磁化混合液；将未磁化的Fe₃O₄悬浊液和FeCl₃水溶液按体积比为1：1的比例混合，得到未磁化混合液；

(4)将步骤(3)获得的磁化混合液和未磁化混合液分别加入到微污染水(某市地表水)中，使Fe₃O₄投加量为6mg/L，FeCl₃投加量为20mg/L。

某市地表水的浊度为16.2NTU，pH为8.46，UV₂₅₄为0.1536cm^-1，TOC为11.82mg/L，zeta电位为-15.7mV。

采用六联混凝搅拌机模拟混凝沉淀过程，以200r/min快速搅拌1min，60r/min慢速搅拌15min，静置20min后取上清液测定其水质，对比两种混凝效果，实验结果见图2。

实施例3

一种磁强化水体中杂质混凝的方法，包括如下步骤：

(1)用水配制5mg/mL的磁种铁粉悬浊液；配制10mg/mL的混凝剂硫酸亚铁水溶液；

(2)将磁种铁粉悬浊液放置于磁场强度H＝0.05T的磁场中，磁化7min；

(3)将磁化后的磁种铁粉悬浊液和混凝剂硫酸亚铁水溶液按体积比为1：1的比例混合，得到磁化混合液；

(4)将步骤(3)获得的磁化混合液加入到微污染水(某市地表水)中，使铁粉投加量为5mg/L，硫酸亚铁投加量为10mg/L，使水体中杂质混凝。

某市地表水处理后浊度，UV₂₅₄，TOC，zeta电位与原水相比依次降低83％，61％，24％，78％。

实施例4

一种磁强化水体中杂质混凝的方法，包括如下步骤：

(1)用水配制15mg/mL的磁种四氧化三铁悬浊液；配制30mg/mL的混凝剂硫酸铁水溶液；

(2)将磁种四氧化三铁悬浊液放置于磁场强度H＝0.4T的磁场中，磁化3min；

(3)将磁化后的磁种四氧化三铁悬浊液和混凝剂硫酸铁水溶液按体积比为1：0.2的比例混合，得到磁化混合液；

(4)将步骤(3)获得的磁化混合液加入到微污染水(某市地表水)中，使四氧化三铁投加量为15mg/L，硫酸铁投加量为30mg/L，使水体中杂质混凝。

某市地表水处理后浊度，UV₂₅₄，TOC，zeta电位与原水相比依次降低85％，66％，28％，83％。

用高炉除尘灰替代本实施例的四氧化三铁，其它步骤同本实施例。

用聚合硫酸铁替代本实施例的硫酸铁，其它同本实施例，其杂质混凝去除效果与本实施例相似。