但近年来，该技术在污水厂提标改造、黑臭水体治理等项目中的应用越来越多，有不少还是大规模上马。以污水处理厂提标改造为例，介绍了磁加载混凝澄清技术用于污水深度处理的工艺特点、关键技术及装备、设计参数和运行效果，为其进一步推广应用积累工程经验。
工艺原理及特点
磁加载混凝澄清系统主要包括磁絮凝反应系统、高效澄清系统、药剂投加系统和磁粉回收系统。主要工艺流程见图1。
图1 磁加载混凝澄清系统工艺流程
与常规混凝沉淀对照，磁加载混凝澄清技术具有如下特点：①沉淀速度快，表面负荷高，占地面积小；②对以胶体和悬浮物存在的污染物质具有更好的去除效果；③对有机磷去除效果更好，可实现深度除磷；④可明显降低絮凝剂的投加量，进而节省运行成本，降低残留化学品对水环境的危害；⑤产生的化学污泥浓度含水率更低，降低后续污泥处理费用；⑥可通过一体化、集约化设计实现撬装式、移动式或车载式集成装备。
加载磁粉后主要通过以下几个方面强化混凝沉淀效果：①增大了水中固体颗粒的数量和碰撞机会，具有更高的GT值，有利于絮体成型；②以磁粉为核心的絮体表面Zeta电位更低，电中和能力更强，更有利于去除以胶体形式存在的污染物；③以磁粉为中心形成高密度絮体具有更好的沉淀性能；④磁粉表面的微磁场的存在，对部分有机物（如有机磷）的去除具有催化作用。
工程实例
.1 工程背景
浙南某污水处理厂提标扩建工程，总规模25万m3/d，出水水质按照一级A标准设计，为节省占地，深度处理系统采用磁混凝澄清池+纤维转盘过滤。
1.2 主要设计参数
1.2.1 设计进出水水质
该项目采用的磁混凝澄清工艺用于污水深度处理，主要用于保障出水TP和SS指标达到一级A标准。设计进出水水质如下：进水SS 30 mg/L、出水10 mg/L，进水TP 4.5 mg/L、出水0.5 mg/L。
1.2.2 主要设计参数
磁粉采用的是400目的，池内保有量约为5 000 mg/L；混合区停留时间140 s，第一反应区停留时间60 s，第二反应区停留时间135 s；沉淀区最大表面负荷23.5 m3/（m2·h），平均表面负荷18 m3/（m2·h）；混凝剂采用液体PAC（含量10%），投加量132 mg/L；助凝剂采用阴离子PAM，投加量1.0 mg/L；磁粉补充量5 mg/L。
为节省工程建设用地，采用5组磁混凝澄清池，一字形布置，单组处理规模5万m3/d，处理水量2 708 m3/h。总占地面积1 613 m2，长63 m，宽25.6 m，池深6.8 m，单个澄清池直径12 m，具体布置见图2。
1.3 运行效果分析
该项目2017年7月底进入调试阶段，根据实际处理水量，磁混凝澄清池逐个投入运行，最终处理规模达到20万m3/d，4组运行，1组备用，单池处理水量达到设计规模。调试期间采用的是300目磁粉，初次投加量为4 t，每天补充量为200~300 kg，折算消耗量为7~8 mg/L；运行期间PAC（10%含量液体）投加量为45~90 mg/L；PAM投加量0.8~1.5 mg/L；混凝搅拌全部采用变频控制，一级搅拌控制在50 Hz左右，二级搅拌控制在40 Hz左右，三级搅拌控制在30 Hz左右。调试期间重点监测了系统对SS、TP、COD、BOD、NH3-N、TN等几项常规污染物指标实际处理效果。
1.3.1 SS运行情况
10月24日至11月22日，对磁混凝澄清系统进出水SS指标进行了连续监测，监测结果如图3所示。
进水SS在10~20 mg/L，平均值为16.3 mg/L；出水SS控制在4~8 mg/L，平均值为5.8 mg/L，稳定达到了GB 18918—2002一级A标准规定的10 mg/L以下，去除总量10.5 mg/L，去除率达到了64%。磁混凝澄清系统对悬浮物的去除效果能够满足深度处理要求。
1.3.2 TP运行情况
10月24日~11月22日，对磁混凝澄清系统进出水TP指标进行了连续监测，监测结果如图4所示。
进水TP在0.8~1.4 mg/L，平均值为1.1 mg/L；出水TP控制在0.05~0.28 mg/L，平均值为0.18 mg/L，去除总量0.92 mg/L，去除率达到了84%。出水TP指标明显好于一级A标准，且稳定达到了敏感区域执行的高排标准规定的0.3 mg/L以下。
1.3.3 COD运行情况
调试期间系统基本达到满负荷运行的一个月内，对COD指标进行了5次监测，时间间隔大约为1周，监测结果如图5所示。
进水COD在39~65 mg/L，平均值为52.2 mg/L；出水COD控制在26~41 mg/L，平均值为33 mg/L，去除量约19.2 mg/L，去除率达到了36.8%。出水COD指标能够稳定满足一级A排放标准要求。根据以前的研究结果，二沉池出水中COD约80%以溶解态存在，其余以悬浮和胶体形式存在。试验结果显示对溶解性COD去除率明显好于常规混凝沉淀，可能与水中COD组分、絮凝剂过量投加以及磁粉投加有关，去除机理有待进一步深入研究。
1.3.4 BOD5运行情况
调试期间对BOD5指标进行了5次监测，时间间隔大约为1周，监测结果如图6所示。
进水BOD5在15~26 mg/L，平均值为21 mg/L；出水BOD5控制在4.4~10 mg/L，平均值为7 mg/L，BOD5指标能够满足一级A排放标准要求。BOD5去除量为14 mg/L左右，约占COD去除量的60%，说明前序生物处理还有进一步提升的空间，与调试期间生物处理工序超负荷运行的实际情况基本吻合。磁混凝澄清工艺对BOD5的去除效果尚需更多的实践验证。
1.3.5 NH3-N运行情况
调试期间对NH3-N指标进行了5次监测，时间间隔大约为1周，监测结果如图7所示。
进出水NH3-N浓度均小于2.5 mg/L，能够满足一级A排放标准要求，说明前续生物处理硝化效果较好，曝气充分。磁混凝工序对NH3-N的去除效果不明显，说明二沉池出水中的氨氮大多数以溶解态形式存在，采用强化混凝沉淀很难达到进一步去除的效果。
1.3.6 TN运行情况
调试期间对TN指标进行了5次监测，时间间隔大约为1周，监测结果如图8所示。
系统对TN的基本没有去除效果，结合进水氨氮的数据，说明生物系统硝化效果较好，大部分TN以硝态氮的形式存在，磁混凝澄清池对以离子形式存在的硝态氮没有去除效果。同时也说明前续生物处理系统反硝化效果较差，与调试过程中生物处理系统的超负荷运行和没有足量投加商品碳源有关。
1.3.7 运行成本分析
调试期间磁混凝澄清系统4组运行，总处理规模在20万m3/d，单组处理量基本达到满负荷。通过统计11月消耗的电费和药剂费折算处理成本，不包含化学污泥脱水费用，不包含人工成本、设备折旧和大修费用，直接运行成本统计结果如表1所示。
统计结果显示，调试期间运行成本约0.11元/m3，药剂费占绝大部分，磁粉投加成本约0.015元/m3。
结论
结论及讨论
（1）磁混凝澄清技术用于污水深度处理，针对SS、TP、COD 3项指标的去除效果较常规混凝沉淀具有明显优势，特别适用于用地受限的污水提标改造或扩建工程。
（2）磁混凝澄清技术与粉碳吸附、芬顿及类芬顿系列工艺相结合，可有效强化对难降解COD、重金属、有机磷和一些微量持久性有机物的去除能力，是保障工业聚集区污水处理稳定达标排放的备选方案之一。
（3）磁混凝澄清技术用于城镇污水预处理，实现碳氮（磷）高效分离，是提高处理能力、降低运行成本的有效手段；与污泥厌氧消化工艺结合，可大幅度提高污水处理的能源自给率；是推动实现水质永续、资源回收、能量自给、环境友好的污水处理概念厂的有效手段之一。