基于RPIR和磁混凝技術的污水處理效果評價研究

賴耀平， 農晉琦

(深圳市寶安排水有限公司，廣東深圳518000)

1 污水廠概況

深圳市寶安區目前共有水質凈化廠6座、分散式污水處理設施6座(見圖1)，污水處理總規模為175.5×104m3/d，其中水質凈化廠128.5×104m3/d，應急處理設施47×104m3/d。某中途污水應急處理站主要服務區域為新橋街道以及松崗南部分片區，設計規模為50 000 m3/d，原設計出水標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準。

圖1 深圳市寶安區污水處理廠分布示意Fig.1 Distribution diagram of sewage treatment plants in Bao′an District, Shenzhen

2019年2月進行提標改造，采用RPIR生化工藝、磁高效沉淀工藝、紫外消毒技術、生物除臭工藝等[1](見圖2)，出水水質執行《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水標準(TN除外)，2019年10月投入運營。污水經處理達標后排入上寮河，在最大限度提高土地利用率的同時降低生產過程中對周邊環境的影響。

圖2 污水廠處理工藝流程Fig.2 Process flow of sewage treatment plant

2 提標改造工藝措施

某中途污水應急處理站共有365臺設備，其中關鍵生產設備65臺、閥門閘門147個、配電柜及控制柜73個、其他設備80臺，全廠設備完好率保持在99%以上。為提高管養效率以及自動化程度，處理站對廠內部分設施進行了一系列升級改造，包括：在前端加藥系統中投加液堿、碳源、PAC等藥劑，降低進水pH、NH3-N、TP異常波動對生化池的沖擊；采用次氯酸鈉消毒系統配合紫外燈增強消毒殺菌的能力，確保出水糞大腸桿菌指標達標；將中水回用系統用于細格柵、生化池、紫外消毒渠等設備，每月節省自來水2 000 t；使用刮泥機扭顯系統準確判斷磁混凝的污泥濃度，避免設備停機及出水TP和懸浮物超標。為了提升管理水平，實時掌握運營情況，進一步加強精細化管理工作，中途污水應急處理站建立了工況運營信息管理系統和大數據分析監控云平臺，將實時運行數據、日常運維表單、設備運行情況納入云平臺管理，初步實現了污水站管理的標準化和高效化。

該中途污水應急處理站提標改造主要的工藝特色是RPIR技術[2]和磁混凝沉淀技術[3-5]。RPIR技術是一種活性污泥處理技術，是主要針對曝氣區傳氧效率、污泥自動回流效果和沉淀負荷等研究出的集生化反應、沉淀出水于一體的快速生化污水處理技術。該方法整合了生化反應區和污泥沉淀區，實現了反應、沉淀、出水一體化。該中途污水應急處理站的運營顯示，應用RPIR技術達到了優化結構、降低能耗、節省投資、減少占地、穩定運行和保障出水水質的效果。磁混凝沉淀技術是一種在普通的混凝沉淀工藝中同步加入磁粉，使之與污染物絮凝結合，從而起到加強混凝、絮凝效果的技術。磁混凝過程中生成的絮體顆粒、密度、緊密度更大，實現了絮凝顆粒的加速沉降，而磁粉又可以通過磁鼓回收循環使用，對污水廠有效去除懸浮物、COD、濁度、氨氮等指標有較強的效果。

3 污水處理效果評價

2021—2022年對進水和出水進行每月1次的水質檢測，分析指標共5項：COD，重鉻酸鹽法；BOD5，稀釋與接種法；NH3-N，納氏試劑法；總磷，鉬酸銨分光光度法；懸浮物，重量法。

中途污水應急處理站進水COD濃度為75.0～600 mg/L，平均濃度為245.3 mg/L，中位值為201.5 mg/L；出水最小濃度為7.0 ～14.0 mg/L，平均濃度為10.5 mg/L，中位值為11.0 mg/L，平均去除率為94.6%；出水COD不僅優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的限值(50 mg/L)，更優于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的限值(30 mg/L)，見圖3。

圖3 進出水COD變化Fig.3 Change of COD in influent and effluent

中途污水應急處理站進水BOD5濃度為33.2～196 mg/L，平均濃度為83.0 mg/L，中位值為75.5 mg/L；出水濃度為1.0～2.8 mg/L，平均濃度為1.8 mg/L，中位值為1.8 mg/L，平均去除率為97.3%；出水BOD5不僅優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的限值(10 mg/L)，更優于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的限值(6 mg/L)，見圖4。

圖4 進出水BOD5變化Fig.4 Change of BOD5 in influent and effluent

中途污水應急處理站進水NH3-N濃度為8.46～29.9 mg/L，平均濃度為20.2 mg/L，中位值為20.5 mg/L；出水濃度為0.064～0.648 mg/L，平均濃度為0.292 mg/L，中位值為0.271 mg/L，平均去除率為98.4%；出水NH3-N不僅優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的限值(5 mg/L)，更優于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的限值(1.5 mg/L)，見圖5。

圖5 進出水NH3-N變化Fig.5 Change of NH3-N in influent and effluent

中途污水應急處理站進水TP濃度為1.22～7.55 mg/L，平均濃度為3.79 mg/L，中位值為3.43 mg/L；出水濃度為0.040～0.250 mg/L，平均濃度為0.121 mg/L，中位值為0.105 mg/L，平均去除率為96.3%；出水TP不僅優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的限值(0.5 mg/L)，更優于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的限值(0.3 mg/L)，見圖6。

圖6 進出水TP變化Fig.6 Change of TP in influent and effluent

此外，中途污水應急處理站進水懸浮物濃度為42～472 mg/L，平均濃度為197.1 mg/L，中位值為149 mg/L；出水最大濃度為8.0 mg/L，大部分月份出水濃度小于檢出限(4.0 mg/L)，去除率接近100%；出水懸浮物優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的限值(10 mg/L)和《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的限值(10 mg/L)。

4 結論

該中途污水應急處理站采用RPIR技術和磁混凝沉淀技術兩年來運行平穩，能有效去除污水中的污染物，在進水總體污染負荷較高的前提下，對懸浮物、COD、BOD5、TP、NH3-N等指標的平均去除率接近或超過95%，出水水質不僅優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中一級A的標準，還優于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)中Ⅳ類水的要求。