磁混凝沉淀技術在污水處理工藝提標中的應用

莊建成

摘 要：針對污水處理廠由設計出水標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準提高到一級A排放標準的問題，需對污水處理廠進行提標改造。采用磁混凝高密度沉淀池作為除磷除SS工藝，處理效果更好，抗沖擊性更強，處理后出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級標準的A標準。

關鍵詞：提標改造;磁混凝;污水處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）23-0143-03

Abstract： Effluent standards for sewage treatment plant by the design of Urban Sewage Treatment Plant Pollutant Discharge Standard （GB 18918—2002） level 1 B standard， raise the level of emissions of A problem， to sewage treatment plant DiBiao renovation by using magnetic coagulation high-density tank as phosphorus removal in addition to the SS process treatment effect is better， stronger impact resistance， The effluent water quality after treatment reaches the A standard of the first class standard of Discharge Standard of Pollutants for Urban Sewage Treatment Plant （GB 18918—2002）.

Keywords： upgrade;magnetic coagulation;sewage treatment

1 污水處理廠概況

1.1 項目概況

江西省吉安市螺子山污水處理廠二期工程規模為8萬m3/d，位于吉安市吉州工業園，主要處理大部分生活污水和少量工業廢水。第一階段于2019年建成運行，處理規模為4萬m3/d。第二階段4萬m3/d尚未建成，采用改良型氧化溝處理工藝，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準。隨著吉安市社會經濟的發展，污水收集管網不斷完善，污水廠進水濃度不斷增加，對污水處理廠運行造成了較大困難，加上國家和當地環保部門對出水水質提出了更高要求，因此需對污水處理廠進行提標改造。本次提標改造工程土建按8萬m3/d規模設計，設備按4萬m3/d規模配置，提標改造后出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準。

1.2 改造難點

1.2.1 進水水質波動大，生化段去除率有限。根據螺子山污水處理廠2019年自行監測數據，進水水質波動性大。考慮到管網不斷完善，今后工業園有大量污水接入污水處理廠，進水水質變得更加復雜，生化性也較差。

1.2.2 改造周期短。提標改造項目從2020年5月開始著手規劃，按要求2020年底需完成進水調試試運行，改造周期短。此外，改造過程中需考慮其他各種不利因素，時間較為倉促。

1.2.3 污水廠占地有限。現有廠區圍墻內占地面積為10.27 hm2，無其他可利用新征用地。今后含有大量工業廢水接入污水處理廠，若采用“平流沉淀池+V形濾池”等作為深度處理工藝，需要重新規劃用地，將無法在規定時間內完成本項目提標改造工程。

2 方案設計與項目改造

2.1 技術路線

針對進水水質波動大、生化段去除率有限、改造周期短以及污水處理廠占地有限等問題，擬采用以下技術方案。一方面，生化處理段現有改良型氧化溝改為MBBR工藝，以達到強化生化效果。另一方面，深度處理段主要去除總磷（Total Phosphorus，TP）、懸浮物（Suspended Solids，SS）及部分化學耗氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）指標，采用磁混凝高密度沉淀池替代“高效沉淀池+過濾”組合工藝。

磁混凝高密度沉淀池主要具有3個工藝特點。①混凝時間短。采用磁混凝的混凝沉淀總時間在15 min以下，而傳統的混凝沉淀需要約1 h。②絮凝體高速沉降。磁混凝沉淀是在加聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）的中間加入磁粉，在充分混合下，磁粉能加強混凝和絮凝的效果，使大部分懸著物能絮凝成密度更大更結實的絮凝體，在重力作用下高速沉降，從而達到去除出水SS的效果。③磁粉可回收重復利用，節約運行成本。通過剩余污泥泵將磁混凝沉淀池的污泥傳輸到磁鼓分離成污泥和磁粉。分離出來的污泥可排放至儲泥池進行干化處理，分離出來的磁粉再進入磁混凝系統繼續循環使用，減少了磁粉損耗量，節約了運行成本[1-2]。

2.2 工藝確認

根據提出的技術路線，確定提標改造工藝，即保留現有預處理（粗細格柵及沉砂池），增加部分設備，改造現有改良型氧化溝為MBBR工藝，并新增磁混高密度沉淀池，同時尾水消毒采用電解食鹽消毒技術。提標改造工藝流程如圖1所示。

廢水經過粗、細格柵去除較大塊狀物、枝狀物、軟性物質和軟塑料等物質，通過重力流流入MBBR生化池，通過懸浮載體的充分流化，實現污水的高效處理。經過生化處理后的污水通過二沉池泥水分離后，流到磁混凝高密度沉淀池，進一步去除污水中的生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）、COD、SS以及TP等污染物，最后經過消毒處理后排放。經上述工藝處理后，出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準外排。

2.3 項目改造

建一座磁混凝高密度沉淀池，工程土建按8萬m3/d規模設計，設備按4萬m3/d規模配置，分為：混凝沉淀池，2格，單格3.00 m×3.00 m×5.35 m;磁混反應池，2格，單格3.00 m×3.00 m×5.35 m;絮凝反應池，2格，單格4.20 m×4.20 m×5.3 m;沉淀池2格，單格12.00 m×12.00 m×6.45 m。

設計參數如下[3]：①混合、絮凝、反應時間為10.3 min，沉淀區水力停留時間為32 min;②表面負荷為11.57 m3/（m2·h），最大表面負荷為15.04 m3/（m2·h）;③混凝劑投加量為30 mg/L，PAM投加量為1 mg/L，磁粉投加量為5 mg/L;④污泥回流量約為8%。

3 運行效果分析

3.1 調試運行

磁混凝高密度沉淀池工藝調試流程如圖2所示。首先向2級混合池投加約10 t磁粉，使磁粉布滿池體各個角落;其次開啟污泥回流泵、高剪切機、PAC加藥泵以及PAM加藥泵，使污水進入處理裝置的1級混合池，與混凝劑PAC充分混合后進入2級混合池，在此與回收的磁粉和回流污泥混合絮凝;再次進入3級混合池與助凝劑PAM反應生成較大的絮體顆粒;最后進入沉淀池，經沉淀池沉淀下來的污泥部分經污泥回流泵回流到2級混合池繼續參與反應，另一部分則經高剪切機進行磁粉回收再次進入2級混合池繼續參與反應，剩余污泥排入儲泥池。運行中，投加的混凝劑為液體聚合氯化鋁，投加量為25～30 mg/L。PAM為陰離子聚丙烯酰胺，投加量約為1.2 mg/L。磁粉每天補充125 kg，投加量約為3.1 mg/L，基本和設計相差不大。1級混合池投加藥劑PAC，主要功能是除去總磷。2級混合池是磁分離機的回收池和磁粉的投加池。3級混合池是藥劑陰離子PAM，主要功能是絮凝成泥。

根據出水總磷及斜管上水的清澈度情況，對投加藥劑PAC到1級混合池投加量進行相應的調整，同時根據絮凝成泥情況相應調整PAM的藥量[4-5]。

3.2 污水處理廠運行情況

污水處理廠提標改造工程于2020年5月開始動工，2020年12月竣工。按協議要求，2021年1月至2021年6月進水檢測、調試設備、試運行，2021年7月通過環保竣工驗收。1月至6月實測進、出水水質均值如表1所示。

由表1可以看出：COD、TP和SS磁混凝進出水有明顯的去除效果;NH3-N和TN有稍微降低，相對其他指標去除效果相對有限。要根據水質具體情況，及時調整PAC和PAM的使用量，確保各項指標均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A排放標準，實現除磷除SS的提標增效效果。

3.3 運行成本費用

實際日處理量基本滿負荷運行，為4萬m3/d，主要運行藥劑費用涉及PAC、PAM以及鐵磁粉等。系統主要運行藥劑成本計算如下：①聚合氯化鋁（PAC）每噸2 500元，每立方米成本0.09元，年總消耗511 t，投加量按35 mg/L投加;②陰離子聚丙烯酰胺（PAM）每噸10 000元，每立方米成本0.015元，年總消耗21.9 t，投加量按1.5 mg/L投加;③鐵磁粉每噸2 500元，每立方米成本0.01元，年總消耗73 t，投加量按39 mg/L投加。經計算，磁混凝高密度沉淀的提標改造后，主要運行藥劑每立方米成本為0.115元。

4 結論

①本項目工藝的選擇結合現場實際情況，最終確認采用磁混凝高密度沉淀池作為深度處理工藝，處理效果好，抗沖擊性強，減少了占地面積，實現了提標增效效果。

②磁混凝高密度沉淀池作為深度處理工藝，適用于進水含部分工業廢水除磷除SS要求高、用地緊湊的污水處理廠。提標改造后，藥劑成本約為每立方米0.115元，在技術方案、經濟效益等方面均有優勢。此外，項目建成對改善水環境起到了關鍵作用，社會效益顯著。

參考文獻：

[1]龔正.磁混凝澄清池在污水除磷中應用[J].江西建材，2017（8）：76.

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[5]駱麗君.聚合硫酸鋁鐵和PAM復合混凝劑處理造紙廢水的研究[J].安徽化工，2005（3）：54-56.