錦州濱海新區西海污水處理廠的擴容改造設計

曹立業，蘇煒

（1.山東省輕工業設計院，濟南250010；2.山東博控機電有限公司，濟南250010）

1 錦州濱海新區西海污水處理廠簡介

錦州濱海新區西海污水處理廠于2009年建設完成，設計處理規模40 000t/d，采用A/A/O生化處理工藝，服務范圍為濱海新區渤海大道以西區域。原工藝流程如圖1所示。

圖1 A/A/O生化處理工藝流程

2 污水處理廠運行管理過程中發現的問題

2.1 實際進水水質與原設計進水水質存在較大偏差

本項目原設計進水水質如表1所示。

表1 原設計進水水質mg/L

本項目原設計服務范圍內排放的污水中，工業污水比例約為60%，生活污水比例約為40%，進水水質B/C（B為生化需氧量BOD5；C為化學需氧量COD）為0.5，屬于較易生化廢水，且污水中炭、氮、磷營養較均衡。因此，本項目原始設計按照常規工藝進行設計，采用傳統的A/A/O處理工藝。但隨著錦州濱海新區的逐步建設發展，開發區的定位與規劃也隨之發生了變化。目前，錦州經濟技術開發區已經由省級開發區升級為國家級經濟技術開發區，是遼寧省西部唯一的國家級開發區。

目前，污水處理廠接納的污水中，工業廢水占比達到90%以上，只有少量的生活污水。工業廢水主要包括：光伏廢水、機械加工廢水、糧食加工廢水、煤炭及其他貨物儲運廢水等，由于工業生產不穩定，導致廢水排放不穩定，原有工藝流程難以適應[1]。

2.2 實際處理水量與設計規模之間存在較大偏差

原污水處理廠一期工程建設規模為40 000m3/d，生化段分為2個單元，每個單元處理能力為20 000m3/d。但目前實際進水量已超過20 000m3/d。隨著濱海新區的日益發展，至2025年水量可達到60 000m3/d。因此，現有污水處理廠設施已不能滿足處理要求，急需進行擴容改造。

2.3 進水SS較高且波動較大

由于進水中懸浮物比設計值高，進水懸浮物較細密，靜置易沉淀，累積在生化池中，導致生化池內活性污泥比重變大，長期淤積在生化池底部，不但影響曝氣器的充氧效率，還導致出水水質波動，對出水穩定達標排放影響較大[2]。

3 污水廠擴容改造方案

從本項目進水水質及實際運行狀況來看，擴容改造工程的主要任務如下：（1）改造生化系統。提高生化段生物脫氮除磷的能力，針對性地增加缺氧池池容和外加碳源投加措施，提高總氮去除效果，并對原有設備設施進行維護，改善好氧池曝氣效果。（2）改造深度處理系統。原有深度處理系統采用平流式二沉池，表面負荷較大，池型不合理，SS去除率較低。本次改造采用磁加載絮凝沉淀工藝，去除難生物降解的COD、SS和總磷。

由于西海污水處理廠進水懸浮物較高，原平流沉淀池SS去除率效果不佳，本次改造深度處理系統采用磁絮凝沉淀池工藝。磁絮凝沉淀池主要包括：磁粉投加模塊、磁絮凝反應模塊、污泥快速沉降分離模塊、磁粉回收循環利用模塊、混凝劑制備存儲以及定量投加模塊和智能自動化控制模塊6部分組成。

3.1 工藝原理

根據混凝沉淀的反應原理，投加混凝劑的目的是改變膠體或懸浮顆粒的表面電荷性質，使膠體或懸浮顆粒的吸引能大于排斥能而促進膠體或懸浮顆粒凝聚。加入高分子絮凝劑的目的是通過架橋作用使絮體凝聚。相關文獻中對磁絮凝的反應機理也進行了闡述，含磁粉絮體的形成與不含磁粉絮體的形成過程基本一樣，都是在混凝劑的作用下完成[3]。對磁粉顆粒表面電位的測試結果證明，磁粉顆粒表面呈現負電性屬性。含磁粉絮體的形成過程為：首先投加的混凝劑進行水解，水解產生的正離子因為吸附電中和作用集聚在帶有負電荷的懸浮顆粒和磁粉顆粒周圍，然后因為靜電斥力的消失或減弱，通過懸浮顆粒與磁粉顆粒之間以及它們自身之間的范得華引力逐漸吸引變大；最后，通過高分子絮凝劑的架橋連接作用逐步將形成的絮體變成更大密度的絮團，從而使水中的懸浮顆粒沉淀。從這個過程可以看出，有磁粉參與的磁絮凝反應與沒有磁粉參與的絮凝反應沒有本質區別，磁粉顆粒與其他的懸浮顆?；蚰z體一樣，混凝劑的反應機理對它同樣是有效的，過去的混凝反應理論同樣對加磁絮凝反應具有較強的指導作用，其他強化混凝反應的措施也都適用于促進加磁絮凝反應。

采用磁絮凝反應工藝處理污水時，應充分考慮污水的水質特點，選擇合適的混凝劑，然后投加磁粉顆粒作為載體強化絮凝反應過程。由于投加的磁粉顆粒密度較大，投加后可有效增加絮體密度，提高絮體沉降速度，這樣就相當于變相增加沉淀池的表面負荷，經測算表面負荷可增大2～3倍。磁絮凝沉淀池對比傳統混凝沉淀池，減小用地面積，節省了土建投資。

沉降后含有磁粉顆粒的絮體在池底污泥斗中形成剩余污泥，污泥經過磁鼓吸附后，將絮體中的絕大部分磁粉分離回收，然后重新投加到污水中，進行再次循環利用。

3.2 典型應用

山東省廣饒某污水處理廠提標改造工程，設計規模：平均水量60 000m3/d，2組并聯運行，工業混合污水占比高達70%，經過生化處理后進入加磁絮凝沉淀池池進行深度處理。工程目標：去除COD、SS、TP。實際運行效果：COD、懸浮物、總磷P等指標均穩定達到一級A排放標準。

3.3 本工程設計參數

設計規模：已有20 000t/d磁絮凝沉淀池，新建二期磁絮凝沉淀池按40 000t/d規模實施。表面負荷：20～40m3/（m2·h）；沉淀池停留時間HRT=20min；磁粉回收率≥99%；裝機功率：28kW/套。

3.4 主要構筑物表

主要構筑物如表2所示。

表2 二期工程主要構筑物表

4 結語

針對錦州濱海新區西海污水處理廠進水水質特點及現狀工藝流程，本次改造設計采用磁絮凝沉淀處理工藝配合生化系統改造，可有效解決污水處理廠出水水質不穩定的問題。

另外，污水處理廠運管人員應加強監管污水進水水質，杜絕對污水廠運行有較大影響的污染物，如SS、色度、有毒有害物質等超標污水進入污水處理廠。結合本次改造工程，補充完善儀表和自控系統，增加在線MLSS儀、在線DO儀、在線ORP儀等過程儀表，及時掌握工藝運行參數，實現全廠實時監控和自動運行。