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        利用磁場進行污水處理
        點擊次數:785 發布時間:2017-08-11

        目前,污水處理行業發展迅速,各種污水處理技術百花爭艷,尤其在農村污水處理領域,越來越多的新技術與組合工藝投入到項目當中。近年來,一種將磁強化技術與污水處理技術聯用的新型水污染復合控制技術興起,技術利用磁場對水中污染物的高能破壞作用和對微生物的正向刺激作用達到凈化水質的效果。磁場強化污水處理技術具有應用范圍廣、處理效能高、運行成本低、無二次污染等諸多優點,應用前景十分廣闊。

        一、磁性吸附劑處理污水

        將傳統混凝吸附劑制成磁性包埋顆粒投加到待處理污水中,在外力攪拌作用下,油滴、顆粒及膠體物質等污染源固著于磁性顆粒,而后在磁分離器營造的磁場中實現磁性包埋顆粒及其污染物質的截留,或利用外加磁場使磁性包埋顆粒及被吸附污染源發生磁聚,改善其沉降性能,使污水得到凈化,磁分離器中磁粒的過流速度、磁顆粒粒徑、顆粒磁化率、磁場力及磁場性質等是影響分離效率的因素。

        二、趨磁細菌處理污水中重金屬離子

        在一定范圍的磁場作用下,趨磁細菌可以有效去除污水中的重金屬離子。趨磁細菌能夠合成粒度均勻(35—120nm)、晶形特異、鏈狀排列的高晶度磁小體,其主要化學組分為帶磁性膠黃鐵礦(Fe3S4)或磁鐵礦(Fe3O4) 。因此,在趨磁細菌自身生長和新陳代謝需求下,磁小體可特異性吸附順磁性金屬離子,實現其在細胞或細胞團外部的積累;隨后在外部恒定磁場作用下,攜帶金屬離子的趨磁菌定向遷移至固定表面得以聚集,即可完成污水溶液中重金屬離子的去除。

        三、光磁耦合技術降解有機廢水

        在紫外光的照射刺激下,半導體表面產生的電子空穴對與有機物基團發生化學反應,從而使有機物得到去除,磁場的局部高能可使污水中大分子有機物受激裂化成C,H元素構成的短鏈分子,水體中氫鍵結構也會發生變化,形成非穩態有機物,從而易被降解。磁場對光催化氧化法處理有機廢水的強化作用可通過縮小自由基對拉莫爾(Larmor)自旋矢量速度差△ω,加速自由基轉換,加快反應進程。

        四、磁場強化污水生物處理工藝

        磁場強化可通過磁場能作用實現,磁能可造成污水的局部紊流,降低污水DO,從而保證厭氧微生物處理的缺氧環境。但磁場強化機理在生物學效應方面表現更為顯著,主要包括兩方面:其一,磁場直接影響微生物生長代謝。不同的磁場類型、磁場強度、磁場作用時長及微生物自身細胞特征所引起的生物學效應亦各有不同。其二,磁場通過影響微生物功能酶的活性,間接強化污水處理效果。微生物從外界溶液中吸收、分解和轉化營養物質的過程,都需要在酶的催化作用下進行,酶的本質是蛋白質,易受溫度、pH、底物濃度、殺菌射線及物理場等外界因素的影響。因此,適當強度的磁場能夠作為一種正向物理刺激,使酶活得到一定程度的提升。

        五、結語

        磁場強化作用下的污水處理工藝以其能、無二次污染、低能耗等優勢在污水處理領域具有良好的發展前景和市場潛力。但是,關于該技術的研究大多數仍限于實驗室小試階段,要將其放大至中試乃至應用于大規模的工程項目,亟待解決以下問題。

        1.磁極建設。一般污水廠規模龐大,占地面積廣,通過外設磁場的方式強化污水處理在大型磁極的施工建設方面存在一定困難和局限性。因此,應推廣在占地面積小的新型污水處理工藝(如厭氧氨氧化工藝)基礎上進行磁場強化污水處理。

        2.復雜成分廢水。磁場強化污水處理技術的研究大多采用單一污染物成分的人工模擬廢水,如雙酚A、剛果紅、單一重金屬離子等,而實際廢水經常包含多種污染成分。因此,有必要對磁場強化污水處理工藝處理復雜成分廢水的機理和效果方面進行深入探究。

        3.磁場參數優化。磁場應用于污水處理過程中,在一定閾值內才能達到較好的強化效果,超過閾值,往往效果不佳甚至會低于對照組的處理效果。因此,可通過采集實驗數據建立數字模型,不斷優化磁場強化污水處理的參數,實現其強化效果的zui大化。

        4.磁場生物強化機理。磁場強化生物法處理污水的機理主要從磁場的生物學效應來解釋,即磁場強化微生物生長代謝過程及相關酶活性。而磁場也具有生態學效應,磁場作為一種外在的選擇壓力,也會影響生物處理工藝中的菌群演替。從生態學角度,可以更好地揭示磁場生物強化機理。這方面的研究有待深入,為技術工程化應用提供更充分的理論依據。

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