高梯度磁分離技術(shù)對(duì)船舶壓載水的處理效能研究

發(fā)布時(shí)間：2020-04-13 19:51

【摘要】：隨著IMO公約正式實(shí)施,履約國(guó)船舶排放壓載水必須滿足嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求,港口、港區(qū)也應(yīng)設(shè)置壓載水應(yīng)急處理系統(tǒng)以降低外來生物入侵風(fēng)險(xiǎn)。因此,根據(jù)我國(guó)對(duì)船舶壓載水的高效處理技術(shù)的需求,論文采用磁絮凝與高梯度磁分離技術(shù)耦合處理方法,展開對(duì)船舶壓載水高效梯級(jí)分離的試驗(yàn)研究和機(jī)制分析,對(duì)相應(yīng)工藝提出優(yōu)化建議。本研究選用麥秸稈粉末作為基礎(chǔ)材料,將Fe_3O_4顆粒植入在麥秸稈表面,從而實(shí)現(xiàn)麥秸稈磁種在吸附完水中有害物質(zhì)后可以通過外加磁場(chǎng)的方式將其除去�？疾觳煌苽錀l件對(duì)麥秸稈磁種性能的影響,確定麥秸稈磁種最優(yōu)制備參數(shù)。通過SEM、EDS、XRD、磁滯回線四種方法對(duì)麥秸稈磁種性質(zhì)進(jìn)行分析。在最優(yōu)條件下制備的麥秸稈磁種相對(duì)于普通磁粉對(duì)藻類的去除率提升了34.14%,濁度去除率提升16.63%。利用靜態(tài)試驗(yàn)分析不同絮凝劑+麥秸稈磁種組合藥劑及其投加量對(duì)壓載水的處理效果,確定最優(yōu)絮凝劑種類及其投加量。當(dāng)PFS與麥秸稈磁種投加量分別為400mg/L和25mg/L時(shí),藻類及濁度去除效果均為最優(yōu)。其中,相對(duì)于單獨(dú)使用麥秸稈磁種,PFS+麥秸稈磁種組合藥劑使藻類去除率提高了19.86%,濁度去除率提高了17.81%。設(shè)計(jì)高梯度磁分離裝置并對(duì)裝置性能進(jìn)行了測(cè)試,然后通過單因素動(dòng)態(tài)試驗(yàn)定性的考察在高梯度磁分離裝置中,磁場(chǎng)強(qiáng)度、水流速度、濾片數(shù)目三個(gè)影響因素對(duì)藻類及濁度去除效果的影響。對(duì)本研究結(jié)果進(jìn)行分析,得到高梯度磁分離技術(shù)處理船舶壓載水時(shí)的工況宜控制在:磁場(chǎng)強(qiáng)度為7.47mT~20mT,水流速度為1L/h~5L/h,濾片數(shù)目為28個(gè),麥秸稈磁種投加量為400mg/L,此時(shí)藻類及濁度去除率可達(dá)到70%以上。采用響應(yīng)曲面試驗(yàn)優(yōu)化磁絮凝—高梯度磁耦合處理船舶壓載水工藝,具體分析麥秸稈磁種投加量、PFS投加量、磁場(chǎng)強(qiáng)度、水流速度對(duì)船舶壓載水中藻類去除效果的影響,得到影響因素中磁場(chǎng)強(qiáng)度水流速度麥秸稈磁種投加量PFS投加量,并確定最佳模擬運(yùn)行條件為:PFS投加量為25.8mg/L,麥秸稈磁種投加量為398.98mg/L,磁場(chǎng)強(qiáng)度為20mT,水流速度為6.91L/h,此時(shí)藻類去除率為88.32%。本研究采用改良廉價(jià)磁種用于磁絮凝—高梯度磁分離耦合處理船舶壓載水,在降低磁種成本的同時(shí)增大了磁種對(duì)于水中微生物與懸浮雜質(zhì)的吸附能力,在磁種吸附雜后又可利用高梯度磁分離裝置快速的將其與壓載水分離,滿足了港口、港區(qū)對(duì)于船舶壓載水高效綠色的處理需求,具有較高的應(yīng)用效能與工程價(jià)值。
【圖文】：

制備裝置,麥秸稈,磁種