磁混凝沉淀技術在污水處理工藝提標改造中的運用分析

關鍵詞：污水處理廠；提標改造；磁混凝沉淀技術；水質穩定性中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0274-03DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.083

Abstract：To studythe application effectof magnetic coagulationand sedimentation technology in theupgrading and renovation of sewage treatment plants，taking a sewage treatment plant in Shandong province as an example，a systematic analysis was conductedfromthe aspects ofcurrent operating conditions，upgrading andrenovationideas and process design， processflow and parameter design of magnetic coagulation sedimentation units，and their operating effects.Research has shown that by introducing a magnetic coagulation sedimentationunit，the eficiencyof removing Total Phosphorus TP）and Suspended Solids （SS）fromthe sewage treatmentplant is significantly improved.The effuent qualityfullymeets the Class A discharge standard，especiallythe stability of key indicators such as Total Nitrogen （TN），TP，and NH ³ -Nissignificantly enhanced.

KeyWords：sewage treatmentplant; upgrading;magneticcoagulationandsedimentationtechnology;waterqualitystability

隨著水環境治理要求的日益提高，地方水質標準不斷趨嚴，傳統污水處理廠在滿足一級B排放標準的基礎上，面臨向一級A標準提標的技術挑戰。常規工藝在處理總磷（TotalPhosphorus，TP）、懸浮物（SuspendedSubstance，SS）等指標時存在一定的局限性，難以適應更高標準需求。近年來，磁混凝沉淀技術以其高效固液分離和顯著的污染物去除能力，引起了廣泛關注。以山東省某污水處理廠為例，通過分析其運行現狀及提標改造需求，詳細闡述了磁混凝沉淀技術的工藝設計、運行參數及實際應用效果，旨在為污水處理工藝優化與升級改造提供參考。

1污水處理廠現狀

1.1概況

山東省某污水處理廠一期工程設計處理能力為2萬 m³/d ，主要采用厭氧－缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，AAO）工藝，并通過紫外線消毒實現污水達標排放。污泥處理以帶式壓濾濃縮脫水一體機為主，最終出水水質能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級B標準。廠區布局通常依據功能劃分為預處理區、污水處理區和污泥處理區等，呈現由北向南的狹長形分布。已建構筑物包括粗細格柵、沉砂池、AAO反應池、二沉池、紫外消毒渠及儲泥池等，這些設施共同構成污水處理的核心體系。該廠區進水水質設計值如下：化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）為 300mg/L ，五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD₅ ）為 180mg/L ，SS為 180mg/L ，總氮（TotalNitro-gen，TN）為 40mg/L_? 。出水水質控制在COD 40mg/L 、BOD₅20mg/L_?SS20mg/L_?TN20mg/L_?NH₃-N8mg/L_? 目前，污水處理廠雖然滿足一級B排放要求，但面臨著地方水環境質量提升需求及新污染物排放標準的嚴控壓力，迫切需要通過技術改造提升工藝能力，保障SS、TN和TP的穩定達標排放。

1.2 運行情況

當前，污水處理廠的出水水質能夠達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級B標準要求，但對一級A標準的部分指標仍存在不穩定性，尤其是SS、TN、TP等。運行中進水水質存在顯著波動，化學需氧量（ COD_Cr ）和 SS接近設計值，但其他指標如 BOD₅ 、 NH₃–N 、TP均明顯低于設計濃度，這主要與污水管網建設滯后導致污水濃度較低有關。此外，由于污水廠原設計以處理一級B標準出水為目標，對脫氮除磷能力的優化不足，在面臨更高排放標準時潛在風險顯著。例如，現狀出水TN為 12～15mg/L ，TP雖已低于 0.8mg/L ，但仍距更高標準要求有一定差距。運行過程中主要通過投加外加碳源和調整工藝運行模式提升脫氮除磷能力，但這些措施的提升幅度有限，且增加了運行成本[1]。因此，提升處理能力和適應更高標準成為改造的主要目標，這也為磁混凝沉淀技術的應用提供了現實需求。

2 提標改造工藝設計

2.1設計進出水水質

在污水處理廠提標改造中，進水水質設計需基于區域污水特點，綜合考慮季節變化、工業排放比例及生活污水濃度，設計值為COD 300mg/L 、 BOD₅ 180mg/L 、S 、 TN40mg/L 、 NH₃-N25mg/L 、TP3mg/L 。然而，實際運行中的 BOD₅ 和 NH₃–N 濃度偏低，需適當提高COD和TN設計值以應對高負荷水質，并通過提升管網收集效率和改進預處理系統穩定進水水質。本次改造出水目標為全面滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準[2。為實現此目標，需優化脫氮除磷工藝，精準投加化學藥劑，優化深度處理單元及紫外消毒設施，確保關鍵指標的穩定性，以滿足更高的水質監管要求。

2.2 提標改造思路

本次提標改造遵循“源頭優化、過程強化、深度處理”原則，立足當前工藝設施布局，重點解決工藝能力不足、運行成本高及水質波動大等問題。首先，通過精準調整AAO工藝中的厭氧-缺氧-好氧停留時間和內回流比例，提升脫氮除磷能力，同時增加外加碳源投放的靈活性，以應對進水中TN和 BOD₅ 濃度不足的問題。其次，深度處理單元引入磁混凝沉淀技術，以其高效固液分離能力彌補傳統工藝中TP和SS 去除效率的不足，進一步提升污水處理廠的出水水質穩定性。最后，應重點優化污泥處理系統，通過提升污泥脫水性能和降低含水率，降低污泥外運處置成本。

2.3 設計工藝流程

改造后的工藝流程涵蓋從預處理到深度處理的全流程優化設計。污水經泵站提升后依次進入轉鼓格柵和旋流沉砂池，去除大顆粒雜質和漂浮物，隨后進入AAO工藝單元，通過厭氧、缺氧及好氧的生物反應過程實現有機污染物降解和初步脫氮除磷。AAO單元出水進入磁混凝沉淀單元進行深度處理，通過藥劑投加和磁介質的引入，完成快速混合、絮凝及泥水分離，實現TP和SS的進一步去除。經過沉淀池處理的上清液流入紫外消毒渠，確保水質達標后通過巴氏計量槽排放。剩余污泥則經濃縮脫水后外運處置。與傳統工藝相比，該流程在深度處理環節大幅提升了處理效率[3]

2.4磁混凝沉淀單元

磁混凝沉淀單元是本次提標改造的核心技術環節，其流程分為快速混凝、磁粉絮凝及高效沉淀3個階段。首先，生化池出水進入快速混合反應池 T₁ ，在此投加聚合氯化鋁和助凝劑聚丙烯酰胺，通過強力攪拌形成初步絮體。隨后水流進入磁粉混合池 T₂ ，添加磁介質以增強絮凝顆粒的沉降性能，并利用解絮機對回流磁粉進行再生。進入絮凝反應池 T₃ 反應池后，累體進一步成熟并完成泥水分離準備。分離出的清水通過沉淀池的溢流槽排出，底部污泥經磁回收機處理后回流至 T₂ 或外排[4]

磁混凝沉淀單元包含4座反應沉淀池，每座單元的處理能力為2.5萬 m³/d ，總處理規模達到10萬 m³/d P能夠滿足地方污水處理需求。各核心反應池在尺寸與停留時間設計上進行了優化。 T₁ 的尺寸為 2.8m×2.8m× 4.5m ，水力停留時間設定為 2min ，可實現混凝劑的快速擴散與顆粒初步聚合； T₂ 與 T₁ 的尺寸相同，停留時間也為 2min ，用于均勻混合磁粉； T₃ 的尺寸為3.6m×3.6m×4.5m ，停留時間為 3.4min ，保證絮體穩定形成。沉淀單元采用尺寸為 9.6m×9.6m×4.9m 的結構設計，表面水力負荷為 11.4m³/（m²?h） ，在保證高效泥水分離的同時兼顧占地面積。藥劑投加方面，聚合氯化鋁用量為 120mg/L ，聚丙烯酰胺用量為2mg/L ，磁粉用量為 3mg/L ，通過優化配比，實現了成本控制與效果兼顧的目標。

3磁混凝沉淀單元生產運行效果

3.1 進出水水質

磁混凝沉淀單元的引人顯著提升了污水處理廠的出水水質穩定性和整體處理效果。通過連續監測，改造后系統進水水質保持在穩定范圍。出水水質各項指標均滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中的一級A標準[5，具體表現為COD 降至 2028mg/L 、 BOD₅ 降至 58mg/L 、SS 控制在810mg/L 、TN 維持在 810mg/L 、 NH₃–N 低于 1.2mg/L 、TP降至 0.3～0.5mg/L 。此外，磁混凝沉淀單元對 SS和TP的去除率分別在 95% 和 85% 以上，顯著優于傳統沉淀技術。

3.2 工藝控制

磁混凝沉淀單元運行過程中，精準工藝控制有效保障了處理效果和運行經濟性。 T₁ 中的聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺投加量分別優化至 115125mg/L 和182.2mg/L ，確保初級絮體的形成速率和穩定性;T₂ 中的磁粉用量控制在 283.2mg/L ，同時解絮機和磁回收機的聯動運行，使磁粉循環利用率達 98% ，大幅降低了耗材成本。 T₃ 通過精確控制停留時間，結合攪拌器轉速的動態調整，進一步促進了絮體成熟和泥水分離效率的提升。

3.3 設備情況

磁混凝沉淀單元的設備運行穩定，能夠滿足高負荷連續作業需求。 ΔT₁ 的槳葉式攪拌器功率為 2kW ，運行能耗控制在 18.22kW?h/d ；磁回收機的處理能力為 10m³/h ，運行功率為 1012kW ，保證了磁粉的高效回收和再利用；解絮機的功率為 1.1kW ，工作頻率調控范圍靈活，運行故障率低于 0.5% ，充分保障了磁粉分離與絮凝效率。此外，污泥回流泵的流量維持在 80100m³/h ，出泥含水率穩定控制在 65% 以下，有效減少了污泥外運量和后續處置成本。

4結論

對山東省某污水處理廠提標改造的研究，驗證了磁混凝沉淀技術在提升污水處理效率方面的顯著優勢。研究表明，該技術不僅有效解決了傳統工藝對TP和SS去除能力不足的問題，還顯著提升了出水水質的穩定性和處理能力，能夠滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的一級A標準。此外，磁介質的高效回收和再利用進一步降低了運行成本，為污水處理廠提標改造提供了可推廣的技術方案。

參考文獻

1史凱瑩，郭中偉，張文生．“磁混凝沉淀 + 反硝化深床濾池”在污水廠深度處理改造中的應用[J].環境科技，2024（3）：47-51.

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3 汪心怡，朱嘉睿，涂菊菊.磁混凝沉淀技術原理及在污水處理工藝提標中的應用[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023（2）：136-138.

4武國柱，陳銳睿.MagCS磁介質混凝沉淀集約化技術在水電工程施工廢水處理中的應用分析[J].水電與抽水蓄能，2023（6）：76-79.

5 國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局.城鎮污水處理廠污染物排放標準：GB18918—2002[S].北京：中國標準出版社，2003.