磁化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

1、磁化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用（一）水經(jīng)過(guò)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，就成為“磁化水”。目前研究表明水磁化后會(huì)產(chǎn)生物理 化學(xué)性質(zhì)的變化，其中的機(jī)理尚不能肯定。一些學(xué)者認(rèn)為磁場(chǎng)會(huì)破壞水原來(lái)的結(jié)構(gòu)， 使原來(lái)較大的締合水分子集團(tuán)變成較小的締合水分子集團(tuán)，甚至是單個(gè)分子。而且 分子中的氫鍵也會(huì)有部分因?yàn)槁鍋銎澚Φ淖饔孟抡?fù)離子反方向旋轉(zhuǎn)而斷裂。所以 磁化后的水會(huì)表現(xiàn)出一些性質(zhì)的變化，如：pH值、密度、揮發(fā)性、溶解性、表面 張力、電導(dǎo)率、沸點(diǎn)、冰點(diǎn)都有不同的改變，這種改變和所加的磁場(chǎng)大小有密切的 關(guān)系。磁化水因?yàn)槠涮厥獾男再|(zhì)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到工程。早在十三世紀(jì)，人們已經(jīng)注意到磁化水的醫(yī)療作用。1945年比利時(shí)韋梅朗應(yīng) 用

2、磁化水減少鍋垢獲得成功并申請(qǐng)了專利。該技術(shù)由于裝置簡(jiǎn)單，不需要任何化學(xué) 試劑而被美國(guó)、日本和前蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用并得到發(fā)展。我國(guó)的磁化水研究開(kāi)始于六十 年代初，以前由于化學(xué)法水質(zhì)穩(wěn)定劑技術(shù)的迅速發(fā)展，使得磁水器應(yīng)用推廣較慢。 現(xiàn)在這一技術(shù)又重新獲得重視。應(yīng)用對(duì)象已經(jīng)涉及到建材、化工、冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī) 學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。在工業(yè)鍋爐的除垢防垢、油田的防蠟降粘等方面、醫(yī)學(xué)上的磁療等 領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了一定的成果。近年來(lái)，如何將磁化效應(yīng)與環(huán)境污染治理技術(shù)結(jié) 合起來(lái)，提高污水的處理效果已逐漸引起人們的興趣。1磁化水的裝置結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)能制備磁化水的裝置稱為磁水器。按磁場(chǎng)形式的方式可將磁水器分為永磁式和 電磁式兩種；按磁

3、場(chǎng)位置又可將磁水器分為內(nèi)磁式和外磁式兩種。永磁式和電磁式 磁水器在間隙磁場(chǎng)強(qiáng)度相同的情況下效果相同，但各有特點(diǎn)。永磁式磁水器的最大 優(yōu)點(diǎn)是不需能源，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，但其磁場(chǎng)強(qiáng)度受到磁性材料和充 磁技術(shù)的限制，且存在隨時(shí)間的延長(zhǎng)或水溫的提高而退磁的現(xiàn)象。電磁式磁水器的 優(yōu)點(diǎn)是磁場(chǎng)強(qiáng)度容易調(diào)節(jié)，而且可以達(dá)到很高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，同時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度不受時(shí)間 和溫度影響，穩(wěn)定性好，但其需要外界提供激磁電源。與內(nèi)磁式磁水器相比，外磁 式磁水器可能具有更大的優(yōu)越性，其主要優(yōu)點(diǎn)是檢修時(shí)不必停水及拆卸管道，也不 易引起磁短路現(xiàn)象。目前國(guó)內(nèi)已有四項(xiàng)關(guān)于磁水器的專利，這些專利通過(guò)選用不同的磁性材料和水 流的通路形

4、式來(lái)達(dá)到使水磁化的目的。所示的磁化水裝置外型為管狀，采用不銹鋼 管制作，兩端帶法蘭盤(pán)可與管道直接相連。磁化水裝置內(nèi)部采用兩組N，S極相對(duì) 的特殊合金永磁材料制成的磁棒，按照N-S，N-S排列，磁場(chǎng)能量很高，可高達(dá)6000 高斯，使用期限為25年，磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減率為3%，由于磁化裝置使用的是永久磁性 材料，無(wú)須外加電源，不耗電能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要做任何調(diào)整，也不需要特殊的 保養(yǎng)與維護(hù)，而且裝置安裝十分方便，并且不占地。2磁化對(duì)水性質(zhì)的影響機(jī)理的幾個(gè)假設(shè)和推論磁化只是單純的物理過(guò)程，不是軟化過(guò)程。一般認(rèn)為水系統(tǒng)進(jìn)行磁處理主要是 加快了溶液內(nèi)部的結(jié)晶作用，從而使鹽類在受熱面上的直接結(jié)晶和堅(jiān)硬沉積大大減

5、 少，起到防垢的作用。研究表明，磁場(chǎng)的阻垢效果同磁場(chǎng)強(qiáng)度、溶液過(guò)飽和度、流 速及溶液中各種離子等均有密切的關(guān)系。另外，還有一種說(shuō)法認(rèn)為磁處理改變了水 本身的結(jié)構(gòu)，從而改變了一些性狀。從這兩方面同時(shí)考慮，主要有以下的幾個(gè)假設(shè) 和推斷。（1）洛侖茲力作用：水與磁流的相互移動(dòng)，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，在洛侖茲力 的作用下，弱極性的水分子和其他雜質(zhì)的帶電離子作反向運(yùn)動(dòng)。該過(guò)程中，正負(fù)離 子或顆粒相互碰撞形成一定數(shù)量的“離子締合體”，這種締合體具有足夠的穩(wěn)定性， 在水中形成了大量的結(jié)晶核心，以這些晶體為核心的懸浮顆?？梢苑€(wěn)定的存在于水 中。（2）極化作用：磁場(chǎng)的極化作用使使鹽類的結(jié)晶成分發(fā)生了變化。微粒子極

6、性增強(qiáng)，凝聚力減弱，使水中原有的較長(zhǎng)的締合分子鏈被截?cái)酁檩^短的締合分子鏈 和帶電離子的變形，破壞了離子間的靜電吸引力，改變了結(jié)晶條件。形成分散的穩(wěn) 定小晶體。（3）磁滯效應(yīng)：磁場(chǎng)引起水中鹽類分子或離子的磁性力偶的磁滯效應(yīng)，因而 改變了鹽類在水中的溶解性，同時(shí)使鹽類分子相互間的親和性（結(jié)晶性）消失，防 止大晶體的結(jié)晶。（4）磁力矩重新取向：在一定基團(tuán)反應(yīng)中，磁場(chǎng)影響在基團(tuán)中成對(duì)的磁力矩 重新取向，通過(guò)這樣的中間機(jī)理而影響其他化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)發(fā)生了變化，反 應(yīng)結(jié)果中新得到的產(chǎn)品間的比例關(guān)系也發(fā)生了變化。（5）氫鍵變形：磁場(chǎng)對(duì)水的偶極分子發(fā)生定向極化作用后，電子云會(huì)發(fā)生改 變，造成氫鍵的彎曲和局

7、部短裂，使單個(gè)水分子的數(shù)量增多。這些水分子占據(jù)了溶 液的各個(gè)空隙，能抑制晶體形成。并使水的整體性能發(fā)生變化。（6）活化能改變：磁場(chǎng)的的影響與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化有聯(lián)系。雖然水在磁化時(shí)獲得 的能量很少，但在系統(tǒng)中開(kāi)始和終結(jié)之間存在一個(gè)“能障”為克服這種能障必須向系 統(tǒng)輸送相應(yīng)的能量以觸發(fā)活化能。磁場(chǎng)短時(shí)間的作用起著“催化”水系活化能改變的 作用，最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性質(zhì)的變化。3磁化處理對(duì)水體生物效應(yīng)的影響（1）磁化處理對(duì)藻類初級(jí)生產(chǎn)能力的影響及機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)磁化的水體中藻類的生產(chǎn)能力明顯高于沒(méi)有處理的水體中的藻 類。藻類屬于光合自養(yǎng)型微生物，磁化處理引起其光合作用的生物效應(yīng)，可以從以 下幾個(gè)方面進(jìn)行解

8、釋。第一，光合自養(yǎng)微生物在無(wú)機(jī)環(huán)境中吸收無(wú)機(jī)鹽，利用光能 同化CO2和H2O合成自身物質(zhì)。而水體磁化可以使BOD，COD降低，使部分有 機(jī)物礦化，礦化程度高，有利于藻類的生長(zhǎng)。第二，磁化處理導(dǎo)致水體的光學(xué)性質(zhì) 發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)磁化處理的水比未處理的水對(duì)光的吸收率高30%，水體透光性的改 善，保證了光合自養(yǎng)生物的能源。這是磁化處理引起藻類迅速生長(zhǎng)的原因之一。第 三，磁化水的硬度、pH值、電導(dǎo)率都明顯的高于非磁化水，無(wú)機(jī)鹽在磁化水中可 以較好的溶解，這有利于藻類對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽類的吸收。第四，磁化處理后的污水，能引 起生物膜滲透性的增加，從而改善了藻類對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)和生 產(chǎn)能力的增加。（2

9、）磁化處理對(duì)水中異養(yǎng)細(xì)菌總數(shù)的影響異養(yǎng)型細(xì)菌是以有機(jī)物作為能源和 碳源的一大類微生物，它的總數(shù)隨水中有機(jī)物濃度的升高而升高，所以水中異養(yǎng)菌 總數(shù)可間接反映水中有機(jī)物的污染的程度及水的凈化程度。污水經(jīng)過(guò)不同強(qiáng)度磁場(chǎng) 的處理后，水中的細(xì)菌總數(shù)均明顯下降。其原因機(jī)理還沒(méi)有完全清楚，初步認(rèn)為： 第一，在磁場(chǎng)的直接作用下，引起水體BOD，COD的降低，使異養(yǎng)生物的能源和 C素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，導(dǎo)致水體異養(yǎng)菌的死亡速度大于增殖速度，于是出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)現(xiàn) 象。第二，磁場(chǎng)力直接作用于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的水和酶，使酶鈍化或失活。所以污水 磁化處理以后，不僅直接改善其耗養(yǎng)特性的作用，而且磁化后的水體具有新的生物 特性。4磁化用于

10、有機(jī)廢水的處理有機(jī)廢水處理是當(dāng)前污染治理的一個(gè)普遍問(wèn)題，傳統(tǒng)方法有活性污泥法、生物 膜法、厭氧反應(yīng)器法、氧化塘法等。前兩種方法是目前二級(jí)處理廠應(yīng)用最廣泛的方 法，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)比較成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，出水可達(dá)允許排放標(biāo)準(zhǔn)，但缺點(diǎn)也很突出， 基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高昂，尤其運(yùn)行費(fèi)之高，使許多單位望而生畏，無(wú)力負(fù)擔(dān)如 此之高的運(yùn)行費(fèi)用，因此，常常對(duì)污水不加處理而直接排入江河湖海?；春恿饔?1994年發(fā)生的流域性污染災(zāi)害，就是傳統(tǒng)污水處理模式費(fèi)用太高所帶來(lái)的直接后 果。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)的國(guó)情要求我們必須開(kāi)發(fā)一種投資少、效率高、 運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理技術(shù)。針對(duì)這一實(shí)際，我們?cè)?0年代初，根據(jù)磁化水

11、能改 變水的一些物理特性，改善生物機(jī)能、促進(jìn)生物生長(zhǎng)、提高農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)產(chǎn)量和治療 保健等經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展磁化人工生態(tài)系統(tǒng)方法處理和利用有機(jī)廢水的研究，近10年的 大量實(shí)驗(yàn)研究和初步應(yīng)用證明，這一方法是行之有效的，實(shí)際應(yīng)用是成功的，有必 要廣泛推廣，并在實(shí)用中進(jìn)一步完善，以保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。（1）去除COD的效應(yīng)與分析在水中有氧的情況下，通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度、水 溫、磁化流速等對(duì)各種污水進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：水溫對(duì)污水瞬間通過(guò)磁 化器直接去除COD沒(méi)有影響。磁化流速2.5m/s時(shí)最好，這時(shí)對(duì)形成核磁共振比 較有利，磁化去除COD的能力較強(qiáng)。常溫下磁化流速2.5m/s左右，磁感應(yīng)強(qiáng)度

12、0 .2620 .315T下，上述各類污水的COD直接去除率平均醫(yī)院污水為2 5. 4%，印 染廢水為21. 2 %，城鎮(zhèn)污水為16.4% （磁化流速為2.5m/s時(shí)為20.0 % ）、橡 膠業(yè)廢水為11.3 %，造紙廢水為8. 1%，葡萄糖水為17.8%，淀粉水為11 .1%， 氨水為8.1% .另外，為查明瞬間磁化直接使COD減少的原因，還對(duì)去離子水、自 來(lái)水和城鎮(zhèn)污水磁化前后的溶解氧進(jìn)行測(cè)試。常溫下磁化流速2.0m/ s，最佳磁感 應(yīng)強(qiáng)度0 .315T，4組去離子水磁化前后的溶解氧濃度不變，磁處理對(duì)溶解氧無(wú)影響； 5組自來(lái)水磁化后溶解氧略有降低，平均減少4. 1 % ； 12組城鎮(zhèn)污水，

13、磁化后溶 解氧平均減少24. 7%.這種瞬間磁化使污水有機(jī)物降解和溶解氧減少的現(xiàn)象，稱磁 處理污水的直接效應(yīng)。這一作用并非水中微生物酶引起的有機(jī)物分解，也非磁化使 水中有機(jī)物分子的化學(xué)鍵斷裂，而是磁處理引起核磁共振激活了水中的溶解氧，促 使部分有機(jī)物氧化分解。這可從三個(gè)方面來(lái)分析：一是上述實(shí)驗(yàn)中，葡萄糖、水、 淀粉水、氨水均為蒸餾水配制，其中沒(méi)有微生物，顯然瞬間磁化使污水COD降低 并非微生物酶的作用；二是水和有機(jī)物分子的化學(xué)鍵斷裂，需要消耗相當(dāng)大的能量， 如水分子的氫鍵斷裂需46千卡/克分子的能量，如此之低的磁感應(yīng)強(qiáng)度所提供 的能量很小，無(wú)法使化學(xué)鍵斷裂；最后，帕特羅夫的實(shí)驗(yàn)一定程度上證實(shí)了

14、上述論 斷，他使有溶解氧的水連續(xù)從感應(yīng)磁場(chǎng)中通過(guò)，水中則產(chǎn)生5x10-5%的h2O2，這 是一種很強(qiáng)的氧化劑，可使水中的有機(jī)物直接氧化分解。另外，我們還做了對(duì)污水 多次連續(xù)反復(fù)磁化的實(shí)驗(yàn)，可見(jiàn)隨著磁化次數(shù)的增加，每次去除COD的比率急劇 變小，并趨于水平。因此，將磁處理技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際時(shí)，應(yīng)使磁處理器間水流有一 段時(shí)間的恢復(fù)過(guò)程。經(jīng)驗(yàn)表明，水力滯留時(shí)間約23d以上為佳。厭氧條件下磁化對(duì)提高水中有機(jī)物分解也有很好的效果，且更為顯著。我們?nèi)?4組城鎮(zhèn)生活污水做實(shí)驗(yàn)，溫度保持在 40C,最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度仍為0 .315 0 .368T，厭氧培養(yǎng)10d測(cè)試COD,表明磁化使COD的去除率提高21 %2 8

15、% , 平均為24.5% .其效果即使肉眼也能清楚看出，但機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。(2)水磁處理生態(tài)效應(yīng)及間接凈化影響外加磁場(chǎng)對(duì)生物影響稱生物磁效應(yīng)， 可分為生物分子效應(yīng)、細(xì)胞效應(yīng)、組織器官效應(yīng)及整體效應(yīng)，例如病毒為單純的大 分子微生物、細(xì)菌、真菌基本上為單細(xì)胞微生物、原生動(dòng)物、高等生物為不同功能 器官所構(gòu)成，其組織器官又為細(xì)胞組成。污水中生物種類繁多，構(gòu)造與功能各異， 它們通過(guò)某一強(qiáng)度的磁場(chǎng)時(shí)，受到的影響也很不相同。從整體上說(shuō)，有些被抑制， 甚至死亡；有些被激活，加快新陳代謝和生長(zhǎng)，間接上提高了凈化污水的作用。對(duì) 此，做了以下幾個(gè)方面的系列實(shí)驗(yàn)和分析：污水磁化具有很強(qiáng)的滅菌作用。磁感應(yīng)強(qiáng)度0.3

16、150 .420T下，磁化流 速2 .02.5m/s，3組水樣的情況基本一致，滅菌率為74%81 % .連續(xù)反復(fù)磁化， 滅菌率則提高不大，說(shuō)明有些種類的菌群能夠抵御磁場(chǎng)的作用，甚至激活其代謝能 力，會(huì)更快地生長(zhǎng)和降解有機(jī)物。磁化處理滅菌原因，可歸納為：一是在磁場(chǎng)的直 接作用下，引起B(yǎng)OD、COD降低，使異養(yǎng)微生物的能源和C素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少， 導(dǎo)致水體異養(yǎng)菌死亡速度大于增殖速度，于是出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)現(xiàn)象，二是磁場(chǎng)力直接作 用于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的水和酶，使酶鈍化或失活。而B(niǎo)OD數(shù)值的降低是細(xì)菌總數(shù)減少 的反映，一方面在外加磁場(chǎng)直接作用下，BOD隨COD指標(biāo)的降低而降低，另一方 面，在外加磁場(chǎng)作用下，水體中功能微

17、生物(以細(xì)菌為主)受到影響，一部分細(xì) 菌適應(yīng)能力強(qiáng)，生命代謝活動(dòng)不受到干擾，或者雖受到干擾但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后可以 恢復(fù)到正常狀態(tài)，這部分細(xì)菌以更強(qiáng)的適應(yīng)能力生存下去，大部分細(xì)菌受到外界磁 場(chǎng)作用下，由于體內(nèi)外水的理化性質(zhì)的變化(如電導(dǎo)率、表面張力等)以及酶的 鈍化、失活，不能適應(yīng)而發(fā)生死亡現(xiàn)象，功能細(xì)菌數(shù)目的急劇減少，造成了BOD 指標(biāo)的降低，因此認(rèn)為磁處理后BOD降低是水中細(xì)菌總數(shù)減少的反映。綜上所述， 可以得出這樣一種認(rèn)識(shí)，外界磁場(chǎng)作用于微生物，對(duì)微生物的影響存在有害的一面， 也存在有利的一面。磁處理具有殺菌效果，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度加大到2100 GS (4A)以上， 可以使70 %以上的細(xì)菌死亡。

18、施加磁場(chǎng)可以看作微生物生存環(huán)境的突發(fā)改變，能 夠經(jīng)得起周圍環(huán)境及體內(nèi)離子、電子傳遞速度變化的細(xì)菌繼續(xù)生存下來(lái)并且維持正 常的生命代謝活動(dòng)，這部分細(xì)菌具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，或者說(shuō)具有更強(qiáng)的生物活性?；钚晕勰啻呕瘯?huì)明顯提高其活性，從而增強(qiáng)污水的處理效率。我們?nèi)? 組活性污泥，在37C恒溫下觀測(cè)不同磁強(qiáng)處理后的甲基蘭脫色時(shí)間，表明0.367T 下脫色時(shí)間由無(wú)磁化的2 9h減少至24h，污泥活性增強(qiáng)1 7%，原因就在于磁化 后生存下來(lái)的微生物有更大的增殖和代謝能力。為證明這一論斷，又取3組造紙中 段廢水稀釋水樣，分別在不磁化和磁化處理后標(biāo)準(zhǔn)溫度下培養(yǎng)，測(cè)得它們的BOD5, 后者均比前者高，平均高13 %

19、，可見(jiàn)磁處理既有滅菌作用，也有激活某些功能微 生物的作用，并加速有機(jī)物的降解。（c）磁化使藻類光合作用大大增強(qiáng)，顯著地提高了水中的溶解氧。常溫下取 2組同樣的污水實(shí)驗(yàn)，3天后磁化水中綠藻生長(zhǎng)旺盛，非磁化水幾乎看不到藻類。 另外，又取3組生活污水用明暗瓶對(duì)比實(shí)驗(yàn)磁處理對(duì)藻類產(chǎn)氧能力的影響，都表明 磁感應(yīng)強(qiáng)度0.367T時(shí)污水的藻類產(chǎn)氧能力最高，比非磁化的平均高出1.1倍，按 藻類固炭生產(chǎn)力與產(chǎn)氧能力的關(guān)系推算，藻類的生產(chǎn)力也將提高1.1倍，這與農(nóng)業(yè) 上磁化水使作物顯著增產(chǎn)和大大提高種子的發(fā)芽率的結(jié)論一致。其原因主要是： 磁化污水使有機(jī)物分解加快，為藻類生長(zhǎng)提供了充足的C，N，p等營(yíng)養(yǎng)物；磁 化使

20、生物膜滲透性增加，給藻類吸收營(yíng)養(yǎng)元素創(chuàng)造了有利條件；磁化使水的透光 性增強(qiáng)，為藻類光合作用提供了更好的光能。水中溶解氧的增加，又促進(jìn)了水中微 生物的生長(zhǎng)和有機(jī)物分解，二者相互促進(jìn)，導(dǎo)致有機(jī)廢水加速分解。（d）污水磁化可促進(jìn)高等水生生物生長(zhǎng)，有利于污染物的去除。我們以泥鰍 做實(shí)驗(yàn)，在3個(gè)水桶（10L）中，1個(gè)未磁化，2個(gè)被磁化，磁強(qiáng)分別為0 .03T和 0 .25T，分別放養(yǎng)1.5kg的泥鰍，其他條件相同，3個(gè)月后所有磁化的水中泥鰍產(chǎn) 量均高于未磁化的，平均產(chǎn)量提高15%2 0 %.另外，還對(duì)泥鰍的耐污能力和同 化COD進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，表明未磁化水桶中放養(yǎng)的50條泥鰍到第5天時(shí)全部死去，磁化 的水桶中

21、的50條在第7天時(shí)還有23條存活下來(lái)。由于高等水生動(dòng)物通過(guò)食物鏈?zhǔn)?有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化，間接上提高了污水的凈化能力3組水樣測(cè)定7天后的COD，表 明被磁化且養(yǎng)有泥鰍的2、3號(hào)水桶的COD去除率比無(wú)磁化、無(wú)泥鰍的提高2 0%），并使之以更高的速度轉(zhuǎn)化為對(duì)人類有用的產(chǎn)物，變廢為寶，防止了二次污 染。（3）磁化人工生態(tài)系統(tǒng)方法凈化污水應(yīng)用實(shí)例1980年在原污水站基礎(chǔ)上，建 成了一個(gè)磁化人工生態(tài)處理系統(tǒng)工程，主要由二級(jí)磁化和3個(gè)生態(tài)池組成。該處理 系統(tǒng)有效占地面積770m2，平均日處理醫(yī)院生活污水和病房污水700t,污水直接排 入預(yù)沉調(diào)節(jié)生態(tài)池，水力滯留時(shí)間約4. 0h，經(jīng)水泵提升和一級(jí)磁化，進(jìn)入放養(yǎng)大

22、量魚(yú)類的生態(tài)轉(zhuǎn)化池，水力滯留2 .02.5d，再次磁化并自流到設(shè)有許多垂直生 態(tài)濾管的金魚(yú)池，滯留時(shí)間2.53.0d，通過(guò)生態(tài)濾管集中后排出，出水達(dá)三級(jí)地 面水標(biāo)準(zhǔn)，供醫(yī)院綠化和清洗之用。該站運(yùn)用多年來(lái)，僅1994年在預(yù)沉池排過(guò)一 次池污，且數(shù)量不多，足見(jiàn)污染物降解轉(zhuǎn)化率之高。該系統(tǒng)中：預(yù)沉調(diào)節(jié)生態(tài)池 面積180m2，平均水深1. 12 .5m，為兼氧池，池面風(fēng)眼蓮覆蓋，吸收污水分 解的N，p等營(yíng)養(yǎng)鹽；生態(tài)轉(zhuǎn)化池，直徑25m，由中心園池、環(huán)形復(fù)氧溝、環(huán) 形外池組成，接納來(lái)自預(yù)沉池并進(jìn)行一級(jí)磁化的污水，池中放養(yǎng)數(shù)萬(wàn)尾羅非魚(yú)，吞 食大量生長(zhǎng)的菌、藻及原生動(dòng)物，使水體快速凈化，并流入中心園池；生態(tài)濾

23、池 100m2，平均水深2 .3m，其中放養(yǎng)約6萬(wàn)條金魚(yú)和布設(shè)許多生態(tài)濾管，接納中心 園池流來(lái)并經(jīng)二級(jí)磁化的水流，繼續(xù)生態(tài)轉(zhuǎn)化后經(jīng)生態(tài)濾管過(guò)濾后排放，完成整個(gè) 凈化過(guò)程。該系統(tǒng)對(duì)BOD (Biological Oxygendemand)，COD，N， p去除率全年 平均分別為89.9%，87. 6 %，6 9.6 %和73 .6 % .該系統(tǒng)工程基建總投資2 7萬(wàn)元， 折合日處理污水1t/d的基建投資單價(jià)為3 86元；年運(yùn)行費(fèi)用7500元，折合處理污 水1t/d的年運(yùn)行單價(jià)10 .7元，遠(yuǎn)低于表1所列的常規(guī)二級(jí)處理的投資單價(jià)和運(yùn)行 單價(jià)。不僅如此，由于污水處理過(guò)程中的牛蛙、金魚(yú)、羅非魚(yú)、中藥材

24、、葡萄等收 入，每年還可收益1.8萬(wàn)元，比年運(yùn)行費(fèi)還多出1.0萬(wàn)元，形成污水處理過(guò)程的負(fù) 投入。該法由于生態(tài)處理中的磁化效應(yīng)，大大加速和提高了污染物轉(zhuǎn)化速度和效率， 且變廢為寶，使之成為投資少、占地小、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染，并有 一定產(chǎn)出收益的污水處理新途徑。結(jié)論磁處理廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、養(yǎng)殖、工業(yè)等諸多領(lǐng)域，尤其生命 科學(xué)?；谶@些經(jīng)驗(yàn)，我們提出將磁處理技術(shù)與人工生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用于有機(jī)廢 水的凈化處理，并著重對(duì)磁處理問(wèn)題開(kāi)展了一系列的實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)際應(yīng)用，從中獲 得一些有益的認(rèn)識(shí)。(a )有機(jī)廢水磁處理，在水體有氧條件下，污水瞬間通過(guò)合適的磁場(chǎng)(0.315 0.368 T)后，視

25、水質(zhì)成分的差異，可直接去除COD8%2 5%，且不受水溫影響， 但連續(xù)反復(fù)磁化，每次的去除率會(huì)隨磁化次數(shù)急劇下降。實(shí)際應(yīng)用初步表明，磁處 理器相隔的水力滯留時(shí)間以23d為宜。磁處理直接去除COD的原因，是污水被 磁化中產(chǎn)生的h2o2等強(qiáng)氧化劑所致，并非生物酶作用或有機(jī)物分子結(jié)合鍵直接斷 裂的結(jié)果。(b )厭氧條件下，污水磁化對(duì)COD降解也很顯著，實(shí)驗(yàn)表明，水溫40C在 上述適宜磁場(chǎng)下，可使COD的去除率比不磁化的提高2 1 %2 8%，但其機(jī)理尚 需進(jìn)一步研究。(c)污水磁化，直接滅菌率可達(dá)70 %80 % (可能是形體很小的病毒、細(xì) 菌等)，但不能使所有的微生物死亡，尤其功能微生物，生存下來(lái)

26、的還會(huì)被激活， 以更大的活力提高污水凈化能力(初步實(shí)驗(yàn)約1 7% )。（d）磁處理的污水，有利于菌藻系統(tǒng)生長(zhǎng)和光合作用，可使水體產(chǎn)氧率和藻 類（綠藻）生產(chǎn)力增加一倍之多，從而促進(jìn)生物鏈對(duì)污水的凈化作用。（e）磁處理宜與人工生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合使用，上述污水處理站就是這一結(jié)合的成 功范例，處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，污水資源化和變廢為寶，為可持續(xù)發(fā)展和推廣 展示了廣闊的應(yīng)用前景。5磁化效應(yīng)在含酚廢水處理中的應(yīng)用由于各工廠含酚廢水的具體生成過(guò)程千差萬(wàn)別，其組成和性質(zhì)各不相同，并非 任一處理方法都適用，需相應(yīng)地根據(jù)實(shí)際情況尋求和采取有效的治理方法和技術(shù)。 由于磁化效應(yīng)能夠改善混凝效果和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，所以采取先將含酚廢水經(jīng)過(guò)微弱 磁場(chǎng)的磁化后，再運(yùn)用絮凝氧化法進(jìn)行處理會(huì)提高其處理的效果。含酚廢水在經(jīng)過(guò) 微弱磁場(chǎng)的磁化作用后，再運(yùn)用絮凝氧化法處理，處理效果與未經(jīng)磁化的廢水相比 略有差別，而且隨著磁化條件的改變存在不同的變化規(guī)律。主要結(jié)論有：廢水經(jīng)磁化后，與未經(jīng)磁化相比絮凝效果和氧化處理大都有不同 程度的