磁混凝在5 萬噸污水廠提標改造中的應用

許魯亮，胡 飛，黃生昆，高東東

（合肥中盛水務發展有限公司，安徽合肥 230601）

0 引言

肥西縣中派污水廠一期采用氧化溝+活性砂濾池工藝，處理規模5 萬噸/天，出水水質執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準。為進一步加強巢湖流域水污染防治，改善地表水環境質量，依據省環保部門要求，巢湖流域已建城鎮污水廠自2018 年7 月1 日后出水考核執行DB 34/2710—2016《巢湖流域城鎮污水處理廠和工業行業主要水污染物排放限值》城鎮污水處理廠I 排放標準。

1 工藝流程和進出水水質

原工藝流程如圖1 所示：

圖1 改造前工藝流程

為進一步加強巢湖流域水污染防治，改善地表水環境質量，依據省環保部門要求，巢湖流域已建城鎮污水廠自2018 年7 月1 日后出水考核執行《巢湖流域城鎮污水處理廠和工業行業主要水污染物排放限值》城鎮污水處理廠I 排放標準。其中，總磷、總氮、氨氮、化學需氧量4 項指標濃度值分別不高于0.3 mg/L、10 mg/L、2 mg/L 和40 mg/L，詳見表1。

表1 設計進、出水水質主要指標

為使污處理廠滿足新的排放標準要求，需對原有5 萬噸/天污水處理流程進行調整，原有主體工藝保持不變，提標改造工程在污水深度處理段新增加高效沉淀池處理單元，現狀活性砂濾池增加碳源投加措施。由于現場無法新增用地，需在原有場地內新建構筑物，所以對新建處理設施的占地要求很高，最終選擇磁混凝沉淀池（圖2）。

圖2 改造后工藝流程

2 主要構筑物設計

2.1 設計總流量

項目流量Qavg=50 000 m3/d，即2083 m3/h，按照排水設計規范確定總變化系數Kz=1.4。

2.2 新建二次提升泵房及磁混凝高效沉淀池

為節省占地，二次提升泵房和磁混凝高效沉淀池采用合建形式。其中二次提升泵房流量Qmax=2916 m3/h，集水池（地下）鋼筋砼結構，平面尺寸9.8 m×7 m，有效水深2.5 m。配置潛水水平軸流泵作為穿墻泵使用，流量Q=1460 m3/h，揚程H=1.2 m，功率P=10 kW，2 用1 備。

磁混凝高效沉淀池的流量Qavg=2083 m3/h，設置混凝、絮凝、沉淀3 區。其中混凝池共2 格，單格尺寸2.5 m×2.5 m×4 m，單格池容25 m3，停留時間88 s；絮凝池共2 格，單格尺寸3.5 m×3.5 m×4 m，單格池容49 m3，停留時間175 s；沉淀區共2 格，單格尺寸Φ7×5 m，單格表面積49 m3，水力負荷21 m/h；混凝區、絮凝區及沉淀區合建為1 座構筑物，采用鋼砼結構。

2.3 加藥系統復核

加藥系統負責向污水處理除磷過程和深度反硝化脫氮投加藥劑。PAC 加藥量根據化學除磷2 molAL/molP 計算，相當于投加量29.6 mg/L，每日固體PAC 需求量為1480 kg，當配置溶液濃度為10%時，每日溶液投加量為14.8 m3/d?，F狀加藥間存有鋁鹽制備及投加系統1 套，包括溶解箱1 個，有效容積V=1.25 m3；溶液箱1 個，有效容積V=2.5 m3，計量泵2 臺，流量Q=0～1000 L/h，揚程P=0.30 MPa，每天配置藥劑6 次可滿足使用要求。

PAM 加藥量0.5 mg/L，固體PAM 需求量為25 kg/d，污泥脫水機房現有固體聚丙烯酰胺高分子絮凝劑制備系統1 套，PAM 用量W=3～5 gPAM/kgDS，制備量Q=5.4～7.5 kgPAM/h，制備濃度c=0.50%，配備3 臺計量泵，主要用于污泥調理，新增PAM 制備量為1 kg/h，可利用現有制備設備，但需另增1 臺計量泵（Q=300～1000 L/h，P=0.30 MPa）專門用于磁混凝高效沉淀池加藥。

3 磁混凝沉淀池工藝設計

本項目深度處理目的是去除部分SS 和TP，考慮現場用地緊張的情況，選擇使用水力負荷更高的磁混凝高效沉淀池，磁混凝是在沉淀池運行中同步加入磁粉，使之成為絮凝體的顆粒核心，與絮凝物結合成一體，從而加強混凝、絮凝的效果，使生成的絮體密度更大、更結實，從而達到高速沉降的目的。其水力負荷高，可做到15～35 m/h 的上升流速，大大減少了占地。并且SS去除率高，出水水質好，穩定地小于8 mg/L。

剩余污泥中的磁粉可以通過磁粉回收系統回收循環使用。整個工藝的停留時間很短，系統中投加的磁粉和絮凝劑多種微小粒子都有很好的吸附作用，因此對該類污染物的去除效果比傳統工藝要好。同時由于其高速沉淀的性能，使其與傳統工藝相比，具有速度快、效率高、占地面積小、投資小等諸多優點。

污水進入快速混合區并投加液態聚合氯化鋁（PAC）助凝劑，混凝區內設有快速混合攪拌機，污水與助凝劑快速混合后進入磁粉混合區。在磁粉混合區內設置攪拌器，污水與補充磁粉及回收利用的磁粉充分混合后經底部導流孔進入絮凝反應區。絮凝反應區內投加絮凝劑（PAM），由絮凝攪拌機進行充分的絮凝反應后溢流到沉淀區。

充分絮凝的磁團混合體進入沉淀區，快速沉降在沉淀池底部，由刮泥機刮集至區中心的污泥斗并分為二路，一路由回流泵提升至磁粉混合區，另一路由剩余污泥泵抽出并送至磁粉回收系統進行磁團剝離和磁粉回收，回收的磁粉再次進入磁粉混合區繼續參與反應。剩余污泥則進入后續污泥處理系統。

沉淀區上部設有斜管，在增加處理能力的同時使出水水質更好。經過斜管澄清后出水由“U”齒形堰控制，保證出水平均及每根斜管的負荷大致相同，出水堰槽流至出水收集渠后匯合流至下一步處理工段，工藝如圖3 所示。

圖3 磁混凝沉淀池工藝

4 運行效果分析

中派污水處理廠擴建工程于18 年12 月動工，4 月進入試運行。2019 年全年進水量均值為47 400 m3/d，其中部分月份（如2 月、9 月、12 月）中派污水廠的進水水量均值已超過50 000 m3/d。在此過程中，污水廠運行穩定，出水各項指標均達到或優于設計標準。采用磁混凝沉淀工藝對污水廠出水的SS、TP 的穩定達標效果明顯。通過投加磁粉加速沉降，SS 可穩定地達到＜5 mg/L，TP可穩定達到＜0.3 mg/L，具體數據見表2。

表2 運行期進、出水水質表 mg/L

5 結語

磁混凝高效沉淀池工藝水力負荷高，停留時間短，占地極小，可實現同步高效去除磷、SS，適合用地緊張的原址改造項目使用。結合后端反硝化作用濾池聯用，可以確保出水各項指標均優于國標一級A 標準，其中COD、BOD5、氨氮、TN 及TP 指標可以穩定達到《巢湖流域城鎮污水處理廠和工業行業主要水污染物排放限值》城鎮污水處理廠I 排放標準。