ELECTROMAGNETIC TECHNOLOGY ON SEWAGE TREATMENT
ABSTRACT
Magnetic treatments for water and wastewater attract a special attention due to their safety, ecological purity, simplicity and low operating costs. Thus this study was carried out in order to determine the feasibility and effectiveness of applying magnetic technology for a better understanding of the sewage characteristics. The main objectives of this research are to investigate the feasibility of magnetic technology in assisting sedimentation of suspended particles and to understand the mechanism and impact of magnetic application in sewage. The effects of various parameters, magnetic field strength, flow rate, usage of pin-jet and magnetic orientations are used to investigate their effectiveness on the suspended solids removal. A series of electromagnets magnets was used as a reactor in this study and the sewage was taken from Taman Sri Pulai, Johor with estimated PE of 10,300. Experiments indicate that suspended solids removal increases as magnetic field strength and exposure time are increased and flow rate is decreased. It was found out that magnetic field increases the suspended solids removal by 41 percent to 49 percent at 670 Gauss compared to untreated raw sewage. Besides that usage of pin-jet in the magnetically treatment reactors also help to increase another 6 percent of the suspended solids removal. Study carried out also shows that magnetic field enhances the suspended solids removal by accelerating the settling of sludge (settlement time) as well as increasing the sludge density. Hence this technology is definitely beneficial in reducing the volume of sedimentation tank as well as increasing the treatment plant efficiency.
1.INTRODUCTION
Magnetic technology has been shown in the past to be a promising treatment process that can be used to enhance water and wastewater quality. Magnetic water treatment is a process of water that does not require any chemical and filtration substitutes. The scientific explanation of magnetic water treatment has been the subject of investigation by many researchers. These studies involved the formation of scale and methods for its prevention (Florenstano, 1996). Magnetic treatment of water is an attractively simple approach by which the water to be treated flows through a magnetic field and consequently changes some of its physicochemical properties.
Some researchers use particle of higher magnetic susceptibility to flocculate with particles (weakly magnetic and nonmagnetic particles) in the suspension and subsequently form paramagnetic flocs that can be removed by a magnetic filter. (Ying et al., 1999). This process is called magnetically seeded filtration and has been widely applied in the industrial wastewater treatment such as filtration of nuclear reactor coolant (Heitmann, 1979), removal of phosphate from water (Shaikh amp; Dixit, 1992), recovery of hematite and chromites fines and ultra-fines (Wang amp; Forssberg, 1994) and separation of dissolved heavy metals from wastewater (Terashima et al., 1986).
Usages of magnetite slurry, magnetic particles and magnetic powder in treating wastewater have becoming the main interest of many researchers. Commonwealth of Australia Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) has conducted a research onto the application of magnetic particle technology to wastewater treatment with respect to absorption and coagulation process (Bolto, 1990). This study was made on various numbers of wastewater applications such as metal recovery from electroplating rinse water, sewage sludge and hydrometallurgical effluents. Magnets had been used as the core element of a complete system to eliminate phosphate, heavy metals and other pollutants from wastewater. This system is based on attachment of wastewater pollutants to a magnetic carrier material (magnetite). After separation the magnetic is recovered and reused in the process. On the similar approach Sakai (1994) has studied the submerged filter system consisting of magnetically anistropic tubular support media for sewage treatment with biofilm system. Activated sludge was supplemented with ferromagnetic powder for the preparation of the bilfilm. The biofilm was formed within 15 min on magnetic support media by magnetic attraction. The magnetic support media were able to treat wewage containing 0.2 g/l COD removing 72-94% COD with a retention time of 8h。
Previously most studies pertinent to magnetically treated wastewater were only concentrating on the usage of magnetite (magnetic particle and slurry). However, there are still lacks of studies that have been published regarding to the specific consumption of magnetic field effect on the sewage properties. Therefore it is the purpose of this study to investigate to the feasibility of magnetic technology in assisting sedimentation of suspended particles and to understand the mechanism and impact of magnetic application in the sewage.
Figure 1 Schematic Diagram of Electromagnets
A Schematic diagram of electromagnetic experimental apparatus is shown in Figure 1. The electromagnetic reactor is designed with sixteen solenoids (coils of insulated wires wound in the form of a helix with iron cores). An electric current passing through the coil would induce a strong invisible magnetic field along the axis of helix. Each pole is producing 670 gauss that covers the length of 8.7 cm of magnetic field. This model is designed in such a way so that it will project a perpendicular magnetic field towards the flow of the untreated sewage. The influent of raw sewage was channeled through the tube by a pumping machine that can be set at various flow rates. The magnetically effluent was collected at the end of the tube of suspended solids analysis. Figure 2 shows the schematic layout of the whole treatment process. Samples of raw sewage were taken from the oxid
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附录A 译文
电磁技术在污水处理中的应用
绪 论
水和废水的磁处理因其安全、生态纯度高、操作成本低等优点而备受关注。因此，本研究的目的是为了确定探讨了应用磁性技术的可行性和有效性，以更好地了解污水的特性。本研究的主要目的是探讨该研究的可行性。F磁性技术在辅助悬浮颗粒沉降和了解磁性在污水中应用的机理和影响。各种参数、磁场的影响采用强度、流量、针向射流和磁定向等方法研究了它们对悬浮固体去除的效果。一系列的电磁铁被用作电抗器。这项研究和污水取自柔佛塔曼Sri-PulaI，估计PE为10300。实验表明，悬浮物去除随磁场强度和曝光时间的增加而增加。增加了流量。结果表明，在670高斯条件下，与未处理的原水相比，磁场对悬浮固体的去除率提高了41%~49%。除了在磁处理反应器中使用引脚射流也有助于增加另外6%的悬浮固体去除量。研究还表明，磁场增强了sus。通过加快污泥沉降速度(沉降时间)和增加污泥密度来去除固体颗粒。因此，这项技术对减少沉积物的体积绝对是有益的。同时也提高了处理装置的效率。
1.介绍
磁力技术在过去已经被证明是一种很有前途的处理工艺，可用于改善水和废水的质量。磁水处理是一种没有水的过程。不需要任何化学和过滤替代品。磁水处理的科学解释一直是许多研究者研究的课题。这些研究都涉及到形式。“规模和预防方法”(Florenstano，1996年)。水的磁处理是一种简单而又吸引人的方法，它使要处理的水通过磁场流动。它的一些物理化学性质发生了变化。
一些研究人员使用较高磁化率的颗粒与悬浮液中的颗粒（弱磁性和非磁性颗粒）絮凝，随后形成顺磁性絮状物。可以用磁性过滤器去除。(英等人，1999年)。该工艺被称为磁种子过滤，已广泛应用于过滤等工业废水处理中。F核反应堆冷却剂(Heitmann，1979)，从水中去除磷酸盐(Shakhamp;Dixit，1992年)，赤铁矿和铬铁矿的回收和超细粉体(Wangamp;Forssberg，1994年)和分离废水中溶解的重金属(Terashima等人，1986年)。
磁铁矿浆、磁粉和磁粉在废水处理中的应用已成为众多研究人员的主要兴趣。澳大利亚联邦科学和工业研究aRCH组织(CSIRO)对磁粉技术在吸附和混凝处理废水中的应用进行了研究(Bolto，1990)。本篇对电镀漂洗水、污泥和湿法冶金废水中的金属回收等各种废水应用进行了研究。磁铁曾被用作铁芯。建立一个完整的系统来去除废水中的磷酸盐、重金属和其他污染物。该系统是基于将废水污染物附着在磁性载体材料(Magneti)之上的。)。分离后的磁性被回收，并在此过程中重复使用。关于类似方法酒井(1994)研究了由磁性消旋管组成的淹没过滤系统。用生物膜系统处理污水的pport培养基。以活性污泥为原料，添加铁磁性粉末制备了双层膜。在磁力作用下，生物膜在15 min内形成。磁性吸引支撑介质。磁支撑介质对含0.2g/l COD的废水进行处理，停留时间为8h，COD去除率为72-94%。
以前，大多数关于磁处理废水的研究都集中在磁铁矿(磁粉和浆料)的使用上。然而，目前还缺乏对HA的研究。Ilsquo;关于磁场对污水特性的比耗效应的研究已经发表。因此，研究磁技术的可行性是本研究的目的。协助悬浮物沉降，了解磁性在污水中的作用机理和影响。
图1显示了电磁实验装置的原理图
该电磁电抗器由16个螺线管(线圈的绝缘线绕成螺旋形)设计。(x带铁芯)。通过线圈的电流会在螺旋线轴上产生一个很强的不可见磁场。每杆产生670高斯，长度为8.7。厘米的磁场。该模型的设计方法是将垂直磁场投射到未经处理的污水中。原水的排入渠道。用一台能以不同流量设定的抽油机把管子抽出来。在悬浮固体分析管的末端采集磁性废水。图2显示了原理图Layo整个处理过程。柔佛新山塔曼SRI PulaI的氧化池取回了原污水样品。
图2：处理过程的原理图布局
本实验采用电磁反应器进行沉降分析，在整个处理过程中不断施加670高斯的磁场强度。固定流量为1.41ml/s。为了在进水和磁场之间创造3秒的间隔曝光时间。经过磁处理的废水被放置在一个高度为45厘米和直径的沉降塔中。7厘米这将消耗约275毫升经处理的污水。每隔30分钟定期取样进行悬浮固体分析。引脚喷射器在这方面被用作另一种装置。实验。引脚射流被放置在管子的末端(流出部分).图3显示了引脚喷射的原理图.安装这个装置的目的是制造湍流。流出物的流动。据认为，这样的急剧变化的水动力流将导致更好的减量悬浮固体
。
图3：喷针的原理图
2.实验结果与讨论
无磁效应现象
图4：污水在无磁系统中处理
从图4中可以看出，尽管在本实验中没有磁场，但悬浮固体浓度的降低仍然存在。本实验以0.145 ml/s进行。并使用0.4cm的玻璃管内径。悬浮固体的去除百分比范围为3%-6%。从理论上讲，不应减少暂停D固体，因为没有施加磁场。这是由于实验过程中出现的实验误差。另一个可能引起这些波动读数的原因是由于误差。实验仪器本身。这一结果可作为磁场应用实验的参考或指导。
图5：悬浮固体通过磁场后的浓度
磁场对悬浮固体浓度的影响是显著的。在670高斯条件下对这一现象进行了实验研究。还原行为是显而易见的。莱伊。如图5所示，磁场使悬浮固体的去除率从41%提高到49%。第一次取样时，生固体(153毫克/升)的悬浮固体急剧下降至78毫克/升。LE：第二样品84 mg/l，第三样品86 mg/l，第四样品82 mg/l，第五样品86 mg/l，第六样品78 mg/l。这是磁场效应的结果污水的理化性质。从这个结果可以比较未经磁处理的污水(图4)和磁处理的污水(图5)。
3.磁场如何作用于污水
根据图5，磁场被证明具有处理污水的能力。污水是一种多相系统，它含有有机和无机的微粒子和宏观颗粒，包括：丁离子、病原菌和微泡。迈克尔·法拉第发现，在流动的水中，即使没有磁场，电流也存在。这微弱的电流会这会导致一些带电粒子。暴露在磁场中会产生更大的离子电荷(额外的能量)。这种能量会使带电粒子振动e过分。因此，更多的粒子相互碰撞。这种反应会产生更多的离子(正负电荷)，从而产生一种天然的磁性。相对带电粒子之间的引力。然后粒子被吸引，并被包裹在一起。这种现象加强了凝血，使它们在凝血时絮凝沉淀变得更重。
4.流量效应
图6：在不同流量下测试的几个样本
流量对悬浮固体去除的影响实验结果如图6所示，通过将流量从0.145到ml/s到1.344 ml/s进行磁化。显示在悬浮固体时，随着流速的降低，去除率增加。增加的流量意味着阻力的增加。因此，污水中含有的颗粒不能在适当的磁化强度下磁化。这么高的流速。对于较低的流速，悬浮固体的减少是更高的。原因是在流速较慢的情况下，污水颗粒所接收的磁场较多，因而产生的磁场较多。被吸收的粒子被吸引并包裹在一起。因此，这种行为将有助于额外减少悬浮固体。如图6所示，实验观察到的去除再酶从20%(1.344 ml/l)降至40%(0.344 ml/l)，随着流速的进一步降低，悬浮液去除率从1.344 ml/l提高到0.145 ml/l，提高了约6%。
5.曝光时间的影响
图7：不同暴露时间的悬浮固体浓度
在本实验中，采用了几种流量来实现对系统的多次曝光时间。从流量中获得的曝光时间由以下公式描述：Q=V/t(1)
在方程(1)中，q是流量，V是管的体积，t是曝光时间。磁场强度为670高斯。据观察，接触时间的变化将显著增加。影响悬浮固体浓度。曝光时间较长的废水比较短的废水减少的效果更好。较长的暴露时间意味着带电污水的粒子接收到更多的IONic冲锋。这导致悬浮粒子(正负电荷粒子)之间产生更大的吸引力，当这种情况发生时，更多的粒子被掩蔽并沉降下来。是福而且，接触时间长达7.55秒将导致51%的悬浮固体减少.这说明曝光时间也是需要考虑的主要参数之一。据观察，第三和第四秒将是在这种磁处理中使用的最佳曝光时间。虽然第八秒的读数在s的百分比上是最高的。采用固体去除，但由于使用的流量太慢，因此不实用。
6.原水与磁处理污水的比较
图8：通过电磁反应器后悬浮固体浓度
在沉降分析中进行了磁处理污水与原水的对比试验。磁化对污水沉降时间的影响是显著的。如Figu所示与原水相比，磁化后的污水具有更好的去除悬浮固体的能力。这种情况从治疗的那一刻起一直持续到3小时的稳定时间。图8显示了磁场e当磁化强度达到49%时，悬浮物去除率从37%提高到63%。磁化污水)。沉淀1小时后，悬浮固体去除率从49%(生)增加到64%(磁化污水)。当沉降时间增加到2.5小时时从未经处理和磁化的污水中，对悬浮固体的百年去除率仅增加了4%至7%。
然而，3小时后，磁化强度对悬浮固体去除的影响开始减弱，悬浮固体去除率仅为2%。从这个结果可以清楚地发现，磁化可以加快磁化污水的沉降时间。造成这种现象的原因是磁力提高了悬浮粒子的沉降速度。定居区当更多的悬浮颗粒被遮蔽并锁定在一起时，地方性就增加了。磁化在污水颗粒上施加较大的离子电荷，从而增加了T之间的吸引力。粒子。然后这些粒子被包裹起来，并强化凝聚，使它们在变得更重时能够絮凝和沉淀。从结果(图8)可以应用这个ma污水处理厂的控制技术。由于磁力可以加速污泥的沉降和增加污泥密度，所以这项技术无疑是有益的。l减少沉淀池体积。
7.不同磁强度的影响
图9：几种磁场强度与悬浮固体的比较效应
实验研究了磁场强度在148~670高斯之间的变化对悬浮固体去除的影响。结果表明，悬浮固体去除率随磁场强度的增加而增大。图9显示，在零沉降时间，悬浮固体去除率从18%(148高斯)增加到22%(281高斯)。26%(433高斯)到34%(526高斯)，当磁场达到570高斯时，还原变成49%。从0.5小时到1.5小时的沉淀时间，暂停的百分比ED固体去除增加约12%，从148高斯到281高斯，9%从433高斯到526高斯和63%时达到670高斯。经过2小时的沉淀时间的差异磁场强度之间悬浮固体的去除似乎要小一些，直到沉降时间的第三个小时。
图10：磁系统中针喷的效果与原始的比较
在电磁反应器中安装引脚射流对悬空抛物的影响是显著的。可以清楚地发现，悬浮固体浓度降低到5。5%的污水通过安装有引脚射流的电磁反应堆。图10描述了系统中引脚喷射的使用效率.经磁处理的废水针射流去除悬浮固体的百分比最高，其次是安装无针的、经磁处理的废水和未经处理的污水。如图10所示，悬浮固体去除量增加从49%(磁性无针安装系统)到55%(磁引脚-喷射安装).磁销系统的增量值在每次实习后的4.5到29毫克/升之间。对于使用磁性非引脚的时间和使用范围为1.5~26.5mg/l。引脚射流的使用似乎有助于在磁性系统中再增加6%的悬浮固体去除量。原因这是在紧密的条件下（狭窄的空间），带电粒子之间的距离减小，引力更大。因此，更多的粒子被隐藏在一起，因此。导致更多的悬浮固体清除。
图11：几种磁性之间的累积关系
图11显示了几种磁取向之间的累积关系。采用针式射流进行磁处理后，去除悬浮固体的比例最高。采用无针安装，经磁处理出水，无磁系统安装湍流销，无磁系统无紊流销。所有取向的悬浮固体减少量S与沉降时间成正比。此外，在非磁性系统中使用引脚射流本身也有助于减少悬浮固体的17%，如果比较生料。第四在磁控系统中使用引脚射流时，悬浮固体的去除率较高(55%)。使用喷射器似乎有助于增加另外6%的悬浮固体去除在磁系统中。m.但是，磁场和针刺射流的结合必将有助于更好地处理污水质量。
结 束
磁力技术是一种很有前途的污水处理工艺，可以提高污水中悬浮物的去除效果。研究表明，磁场增强了悬浮固体。通过加快污泥沉降速度和增加污泥密度来去除污泥。因此，这项技术对减少沉淀池体积和增量是绝对有益的。提高处理厂的效率。
本研究的主要结论概述如下：用磁场处理的污水会导致悬浮固体的减少。
随着流速的降低，悬浮固体的去除率增加。暴露时间较长的废水(处理时间)使悬浮固体
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