一种磁载活性污泥中磁粉的回收方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种磁载活性污泥中磁粉的回收方法。

背景技术

随着社会经济高速发展，粗放模式的经济发展所造成水资源污染问题愈发严重，愈发成为了社会重视的环境问题。

由于活性污泥法拥有良好的生化性以及符合当今绿色发展的理念，活性污泥法是如今普遍使用的污水生化处理方案，但传统活性污泥法由于存在污泥沉降性较差，污泥絮体散乱，反而会影响污水处理效果。

磁载活性污泥法(the magnetic activated sludge process，MAS)是传统活性污泥工艺的一种改良。通过在活性污泥污水处理工艺中投加磁粉(主要是Fe

磁载活性污泥的应用可以解决传统活性污泥存在的上述问题，但磁粉本身需要的是微米级，运行成本过高，为了节约成本，投加的磁粉都需要考虑将其回收并重复利用。在磁载活性污泥工艺中，利用磁分离技术的特点可以对磁载活性污泥工艺中投加的磁种进行高效回收。因此磁分离技术在污水处理技术中的应用也越来越多。

例如，公开号为CN210419451U的中国专利文献公开了一种微生物污水处理系统。本系统包括微生物组合池、曝气系统、污泥收集系统、污泥运输系统和回收系统。磁粉回收机构包括驱动机构、刮条、接料槽和螺杆；驱动机构能驱动电磁盘和螺杆旋转；刮条安装在接料槽内，固定在再生回收池池壁上，与电磁盘表面紧密贴合，能将电磁盘吸附的磁粉刮下；刮下的磁粉落入安装有螺旋送料螺杆的接料槽内，螺杆旋转，能将落入接料槽的磁粉送出。

常见的磁粉分离装置可分为永磁分离器和高梯度磁分离器。以磁盘式、磁鼓式和磁筒式为代表的永磁分离器开发时间较早，应用较为普遍，具有适用于大规模磁分离过程和构造简单等优点，其缺点是磁分离器的体积一般较大。高梯度磁分离具有分离速度快，占地小等优点，但磁分离器构建较为复杂，并且当应用电磁场时会产生一定的热量与能耗。

发明内容

本发明提供了一种磁载活性污泥中磁粉的回收方法，该方法操作简单，通过对机械切割粉碎后的磁载活性污泥进行臭氧氧化处理，处理后再施加一定强度的磁场就可以达到磁种回收的目的，且磁种回收效率高。

本发明的技术方案如下：

一种磁载活性污泥中磁粉的回收方法，包括以下步骤：

(1)将磁载活性污泥进行机械切割粉碎；

(2)向切割粉碎后的磁载活性污泥中通入臭氧混合气进行臭氧氧化处理；

(3)搅拌条件下，对臭氧氧化处理后的磁载活性污泥施加磁场，回收活性污泥中的磁粉。

步骤(1)中，先通过机械切割对磁载活性污泥进行初步的粉碎。优选的，机械切割设备的刀片转速为400-500r/min，机械切割时间为30-90min。

活性污泥絮体吸附结合到磁粉表面，絮体结构密实，而磁粉多为微米级，简单的机械切割并不能有效将磁粉从活性污泥絮体中释放出来，本发明通过臭氧氧化处理对活性污泥进行灭活，灭活后的污泥絮体松散，使磁粉更容易释放出来，从而提高磁粉回收率。

优选的，步骤(2)中，臭氧混合气中臭氧浓度为80-100mg/L。

进一步优选的，以1L磁载活性污泥为基准，臭氧混合气的流量为0.1-1L/min，臭氧氧化处理时间为40-120min。

臭氧浓度过低或者臭氧混合气流量过小时，活性污泥灭活不彻底，磁粉释放效果不好。

进一步优选的，以1L磁载活性污泥为基准，臭氧混合气的流量为0.4-0.8L/min，臭氧氧化处理时间为40-60min。

臭氧浓度过高或者臭氧混合气流量过大时，活性污泥的灭活效果增加不明显，并且提高了处理成本。当以1L磁载活性污泥为基准，臭氧混合气的流量为0.4-0.8L/min，臭氧氧化处理时间40-60min时，活性污泥基本完全失活。

优选的，步骤(3)中，磁场强度为2000-5000GS。

进一步优选的，步骤(3)中，采用永磁体施加磁场。

优选的，步骤(3)包括：搅拌条件下，对臭氧氧化处理后的磁载活性污泥施加磁场10-60min，在磁体作用下，倾倒上方污泥，对底部的磁粉进行清洗，磁粉烘干回收，清洗液与污泥混合后再次在磁场作用下回收磁粉，重复上述操作若干次。

优选的，所述的磁粉为Fe

优选的，待处理的磁载活性污泥在运行期间的pH值为7-7.5。

pH值过高，不利于污泥中微生物的生长，加入的磁粉无法全部被包裹进污泥中，对磁粉回收实验产生误差。pH值过低，随着运行时间逐渐增长，磁粉在酸性环境中可能发生化学反应，导致磁粉溶解，造成磁粉的损失。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的回收方法操作简单，所需设备结构简单；

本发明的回收方法中，在进行机械切割粉碎后，对磁载活性污泥通过臭氧氧化处理进行灭活，紧密的污泥絮体由于失活而松动，释放出磁粉，再进一步施加磁场并机械搅拌，使更多被污泥包裹的磁粉释放，由此提高了磁粉回收率。

具体实施方式

磁粉回收率η的计算公式为：

其中，m

实施例1

(1)将400ml含有2g Fe

(2)将(1)中机械切割后的溶液输入柱式反应器中，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为90mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.2L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，每隔30min观察磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将收集磁粉烘干，称重并计算回收率。

对比例1

(1)将400ml含有2g Fe

(2)将机械切割后的溶液在匀速搅拌条件下，施加3000GS磁场，每隔30min观察磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将收集磁粉烘干，称重并计算回收率。

实施例1与对比例1的磁粉回收率如表1所示：

表1

实施例2

(1)将400ml含有2g FeSiAl磁粉的活性污泥溶液，进行机械切割40min，机械切割转速为500r/min。

(2)将(1)中溶液输入柱式反应器，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为90mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.2L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，定时观察污泥底部磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将已收集磁粉烘干，称重。

对比例2

与实施例2相比，省略步骤(2)。

实施例2与对比例2的磁粉回收率如表2所示：

表2

实施例3

(1)将400ml含有2g NdFeB磁粉的活性污泥溶液，进行机械切割40min，机械切割转速为500r/min。

(2)将(1)中溶液输入柱式反应器，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为90mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.2L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，定时观察污泥底部磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将已收集磁粉烘干，称重。

对比例3

与实施例3相比，省略步骤(2)。

实施例3与对比例3的磁粉回收率如表3所示：

表3

实施例4

(1)将400ml含有2g Fe-C磁粉的活性污泥溶液，进行机械切割40min，机械切割转速为500r/min。

(2)将(1)中溶液输入柱式反应器，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为90mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.2L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，定时观察污泥底部磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将已收集磁粉烘干，称重。

对比例4

与实施例4相比，省略步骤(2)。

实施例4与对比例4的磁粉回收率如表4所示：

表4

实施例5

(1)将400ml含有2g Fe

(2)将机械切割后的溶液输入柱式反应器中，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为80mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.05L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，每隔30min观察磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将收集磁粉烘干，称重并计算回收率。

实施例6

(1)将400ml含有2g Fe

(2)将机械切割后的溶液输入柱式反应器中，通入臭氧与氧气混合气体，混合气中臭氧浓度为100mg/L，臭氧与氧气混合气体的流量为0.4L/min，反应时间为40min。

(3)在匀速搅拌条件下，对步骤(2)臭氧处理后的溶液施加3000GS磁场，每隔30min观察磁粉收集情况，在磁铁作用下，倾倒污泥，对磁粉进行清洗，该清洗液与污泥混合，重复上一步操作，直至无磁粉沉积，将收集磁粉烘干，称重并计算回收率。

实施例5、6的磁粉回收率如表5所示：

表5

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。