磁混凝沉淀技術(shù)在污水處理工藝提標(biāo)中的應(yīng)用

莊建成

摘 要：針對(duì)污水處理廠由設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，需對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)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(qiáng)，處理后出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：提標(biāo)改造;磁混凝;污水處理

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(xiàng)目概況

江西省吉安市螺子山污水處理廠二期工程規(guī)模為8萬(wàn)m3/d，位于吉安市吉州工業(yè)園，主要處理大部分生活污水和少量工業(yè)廢水。第一階段于2019年建成運(yùn)行，處理規(guī)模為4萬(wàn)m3/d。第二階段4萬(wàn)m3/d尚未建成，采用改良型氧化溝處理工藝，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。隨著吉安市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水收集管網(wǎng)不斷完善，污水廠進(jìn)水濃度不斷增加，對(duì)污水處理廠運(yùn)行造成了較大困難，加上國(guó)家和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對(duì)出水水質(zhì)提出了更高要求，因此需對(duì)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造。本次提標(biāo)改造工程土建按8萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備按4萬(wàn)m3/d規(guī)模配置，提標(biāo)改造后出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 改造難點(diǎn)

1.2.1 進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大，生化段去除率有限。根據(jù)螺子山污水處理廠2019年自行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)性大?？紤]到管網(wǎng)不斷完善，今后工業(yè)園有大量污水接入污水處理廠，進(jìn)水水質(zhì)變得更加復(fù)雜，生化性也較差。

1.2.2 改造周期短。提標(biāo)改造項(xiàng)目從2020年5月開(kāi)始著手規(guī)劃，按要求2020年底需完成進(jìn)水調(diào)試試運(yùn)行，改造周期短。此外，改造過(guò)程中需考慮其他各種不利因素，時(shí)間較為倉(cāng)促。

1.2.3 污水廠占地有限。現(xiàn)有廠區(qū)圍墻內(nèi)占地面積為10.27 hm2，無(wú)其他可利用新征用地。今后含有大量工業(yè)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(guī)劃用地，將無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成本項(xiàng)目提標(biāo)改造工程。

2 方案設(shè)計(jì)與項(xiàng)目改造

2.1 技術(shù)路線

針對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)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(wèn)題，擬采用以下技術(shù)方案。一方面，生化處理段現(xiàn)有改良型氧化溝改為MBBR工藝，以達(dá)到強(qiáng)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(xué)耗氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）指標(biāo)，采用磁混凝高密度沉淀池替代“高效沉淀池+過(guò)濾”組合工藝。

磁混凝高密度沉淀池主要具有3個(gè)工藝特點(diǎn)。①混凝時(shí)間短。采用磁混凝的混凝沉淀總時(shí)間在15 min以下，而傳統(tǒng)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(qiáng)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(jié)實(shí)的絮凝體，在重力作用下高速沉降，從而達(dá)到去除出水SS的效果。③磁粉可回收重復(fù)利用，節(jié)約運(yùn)行成本。通過(guò)剩余污泥泵將磁混凝沉淀池的污泥傳輸?shù)酱殴姆蛛x成污泥和磁粉。分離出來(lái)的污泥可排放至儲(chǔ)泥池進(jìn)行干化處理，分離出來(lái)的磁粉再進(jìn)入磁混凝系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)使用，減少了磁粉損耗量，節(jié)約了運(yùn)行成本[1-2]。

2.2 工藝確認(rèn)

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

廢水經(jīng)過(guò)粗、細(xì)格柵去除較大塊狀物、枝狀物、軟性物質(zhì)和軟塑料等物質(zhì)，通過(guò)重力流流入MBBR生化池，通過(guò)懸浮載體的充分流化，實(shí)現(xiàn)污水的高效處理。經(jīng)過(guò)生化處理后的污水通過(guò)二沉池泥水分離后，流到磁混凝高密度沉淀池，進(jìn)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(jīng)過(guò)消毒處理后排放。經(jīng)上述工藝處理后，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)外排。

2.3 項(xiàng)目改造

建一座磁混凝高密度沉淀池，工程土建按8萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備按4萬(wàn)m3/d規(guī)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(yīng)池，2格，單格3.00 m×3.00 m×5.35 m;絮凝反應(yīng)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(shè)計(jì)參數(shù)如下[3]：①混合、絮凝、反應(yīng)時(shí)間為10.3 min，沉淀區(qū)水力停留時(shí)間為32 min;②表面負(fù)荷為11.57 m3/（m2·h），最大表面負(fù)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(yùn)行效果分析

3.1 調(diào)試運(yùn)行

磁混凝高密度沉淀池工藝調(diào)試流程如圖2所示。首先向2級(jí)混合池投加約10 t磁粉，使磁粉布滿池體各個(gè)角落;其次開(kāi)啟污泥回流泵、高剪切機(jī)、PAC加藥泵以及PAM加藥泵，使污水進(jìn)入處理裝置的1級(jí)混合池，與混凝劑PAC充分混合后進(jìn)入2級(jí)混合池，在此與回收的磁粉和回流污泥混合絮凝;再次進(jìn)入3級(jí)混合池與助凝劑PAM反應(yīng)生成較大的絮體顆粒;最后進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀池沉淀下來(lái)的污泥部分經(jīng)污泥回流泵回流到2級(jí)混合池繼續(xù)參與反應(yīng)，另一部分則經(jīng)高剪切機(jī)進(jìn)行磁粉回收再次進(jìn)入2級(jí)混合池繼續(xù)參與反應(yīng)，剩余污泥排入儲(chǔ)泥池。運(yùn)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(bǔ)充125 kg，投加量約為3.1 mg/L，基本和設(shè)計(jì)相差不大。1級(jí)混合池投加藥劑PAC，主要功能是除去總磷。2級(jí)混合池是磁分離機(jī)的回收池和磁粉的投加池。3級(jí)混合池是藥劑陰離子PAM，主要功能是絮凝成泥。

根據(jù)出水總磷及斜管上水的清澈度情況，對(duì)投加藥劑PAC到1級(jí)混合池投加量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)根據(jù)絮凝成泥情況相應(yīng)調(diào)整PAM的藥量[4-5]。

3.2 污水處理廠運(yùn)行情況

污水處理廠提標(biāo)改造工程于2020年5月開(kāi)始動(dòng)工，2020年12月竣工。按協(xié)議要求，2021年1月至2021年6月進(jìn)水檢測(cè)、調(diào)試設(shè)備、試運(yùn)行，2021年7月通過(guò)環(huán)?？⒐を?yàn)收。1月至6月實(shí)測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)均值如表1所示。

由表1可以看出：COD、TP和SS磁混凝進(jìn)出水有明顯的去除效果;NH3-N和TN有稍微降低，相對(duì)其他指標(biāo)去除效果相對(duì)有限。要根據(jù)水質(zhì)具體情況，及時(shí)調(diào)整PAC和PAM的使用量，確保各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)除磷除SS的提標(biāo)增效效果。

3.3 運(yùn)行成本費(fèi)用

實(shí)際日處理量基本滿負(fù)荷運(yùn)行，為4萬(wàn)m3/d，主要運(yùn)行藥劑費(fèi)用涉及PAC、PAM以及鐵磁粉等。系統(tǒng)主要運(yùn)行藥劑成本計(jì)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(jīng)計(jì)算，磁混凝高密度沉淀的提標(biāo)改造后，主要運(yùn)行藥劑每立方米成本為0.115元。

4 結(jié)論

①本項(xiàng)目工藝的選擇結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，最終確認(rèn)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(qiáng)，減少了占地面積，實(shí)現(xiàn)了提標(biāo)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(jìn)水含部分工業(yè)廢水除磷除SS要求高、用地緊湊的污水處理廠。提標(biāo)改造后，藥劑成本約為每立方米0.115元，在技術(shù)方案、經(jīng)濟(jì)效益等方面均有優(yōu)勢(shì)。此外，項(xiàng)目建成對(duì)改善水環(huán)境起到了關(guān)鍵作用，社會(huì)效益顯著。

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