磁混凝沉淀技術(shù)在污水處理工藝提標(biāo)改造中的運用分析

關(guān)鍵詞：污水處理廠；提標(biāo)改造；磁混凝沉淀技術(shù)；水質(zhì)穩(wěn)定性中圖分類號：X703 文獻標(biāo)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(huán)境治理要求的日益提高，地方水質(zhì)標(biāo)準不斷趨嚴，傳統(tǒng)污水處理廠在滿足一級B排放標(biāo)準的基礎(chǔ)上，面臨向一級A標(biāo)準提標(biāo)的技術(shù)挑戰(zhàn)。常規(guī)工藝在處理總磷（TotalPhosphorus，TP）、懸浮物（SuspendedSubstance，SS）等指標(biāo)時存在一定的局限性，難以適應(yīng)更高標(biāo)準需求。近年來，磁混凝沉淀技術(shù)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(guān)注。以山東省某污水處理廠為例，通過分析其運行現(xiàn)狀及提標(biāo)改造需求，詳細闡述了磁混凝沉淀技術(shù)的工藝設(shè)計、運行參數(shù)及實際應(yīng)用效果，旨在為污水處理工藝優(yōu)化與升級改造提供參考。

1污水處理廠現(xiàn)狀

1.1概況

山東省某污水處理廠一期工程設(shè)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(xiàn)污水達標(biāo)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(zhì)能夠達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918—2002）中的一級B標(biāo)準。廠區(qū)布局通常依據(jù)功能劃分為預(yù)處理區(qū)、污水處理區(qū)和污泥處理區(qū)等，呈現(xiàn)由北向南的狹長形分布。已建構(gòu)筑物包括粗細格柵、沉砂池、AAO反應(yīng)池、二沉池、紫外消毒渠及儲泥池等，這些設(shè)施共同構(gòu)成污水處理的核心體系。該廠區(qū)進水水質(zhì)設(shè)計值如下：化學(xué)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(zhì)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(huán)境質(zhì)量提升需求及新污染物排放標(biāo)準的嚴控壓力，迫切需要通過技術(shù)改造提升工藝能力，保障SS、TN和TP的穩(wěn)定達標(biāo)排放。

1.2 運行情況

當(dāng)前，污水處理廠的出水水質(zhì)能夠達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918—2002）中的一級B標(biāo)準要求，但對一級A標(biāo)準的部分指標(biāo)仍存在不穩(wěn)定性，尤其是SS、TN、TP等。運行中進水水質(zhì)存在顯著波動，化學(xué)需氧量（ COD_Cr ）和 SS接近設(shè)計值，但其他指標(biāo)如 BOD₅ 、 NH₃–N 、TP均明顯低于設(shè)計濃度，這主要與污水管網(wǎng)建設(shè)滯后導(dǎo)致污水濃度較低有關(guān)。此外，由于污水廠原設(shè)計以處理一級B標(biāo)準出水為目標(biāo)，對脫氮除磷能力的優(yōu)化不足，在面臨更高排放標(biāo)準時潛在風(fēng)險顯著。例如，現(xiàn)狀出水TN為 12～15mg/L ，TP雖已低于 0.8mg/L ，但仍距更高標(biāo)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(diào)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(yīng)更高標(biāo)準成為改造的主要目標(biāo)，這也為磁混凝沉淀技術(shù)的應(yīng)用提供了現(xiàn)實需求。

2 提標(biāo)改造工藝設(shè)計

2.1設(shè)計進出水水質(zhì)

在污水處理廠提標(biāo)改造中，進水水質(zhì)設(shè)計需基于區(qū)域污水特點，綜合考慮季節(jié)變化、工業(yè)排放比例及生活污水濃度，設(shè)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(dāng)提高COD和TN設(shè)計值以應(yīng)對高負荷水質(zhì)，并通過提升管網(wǎng)收集效率和改進預(yù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定進水水質(zhì)。本次改造出水目標(biāo)為全面滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》中的一級A標(biāo)準[2。為實現(xiàn)此目標(biāo)，需優(yōu)化脫氮除磷工藝，精準投加化學(xué)藥劑，優(yōu)化深度處理單元及紫外消毒設(shè)施，確保關(guān)鍵指標(biāo)的穩(wěn)定性，以滿足更高的水質(zhì)監(jiān)管要求。

2.2 提標(biāo)改造思路

本次提標(biāo)改造遵循“源頭優(yōu)化、過程強化、深度處理”原則，立足當(dāng)前工藝設(shè)施布局，重點解決工藝能力不足、運行成本高及水質(zhì)波動大等問題。首先，通過精準調(diào)整AAO工藝中的厭氧-缺氧-好氧停留時間和內(nèi)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(yīng)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(shù)，以其高效固液分離能力彌補傳統(tǒng)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(zhì)穩(wěn)定性。最后，應(yīng)重點優(yōu)化污泥處理系統(tǒng)，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(shè)計工藝流程

改造后的工藝流程涵蓋從預(yù)處理到深度處理的全流程優(yōu)化設(shè)計。污水經(jīng)泵站提升后依次進入轉(zhuǎn)鼓格柵和旋流沉砂池，去除大顆粒雜質(zhì)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(yīng)過程實現(xiàn)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(zhì)的引入，完成快速混合、絮凝及泥水分離，實現(xiàn)TP和SS的進一步去除。經(jīng)過沉淀池處理的上清液流入紫外消毒渠，確保水質(zhì)達標(biāo)后通過巴氏計量槽排放。剩余污泥則經(jīng)濃縮脫水后外運處置。與傳統(tǒng)工藝相比，該流程在深度處理環(huán)節(jié)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(biāo)改造的核心技術(shù)環(huán)節(jié)，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(yīng)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(zhì)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(yīng)池 T₃ 反應(yīng)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(jīng)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(yīng)沉淀池，每座單元的處理能力為2.5萬 m³/d ，總處理規(guī)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(yīng)池在尺寸與停留時間設(shè)計上進行了優(yōu)化。 T₁ 的尺寸為 2.8m×2.8m× 4.5m ，水力停留時間設(shè)定為 2min ，可實現(xiàn)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(wěn)定形成。沉淀單元采用尺寸為 9.6m×9.6m×4.9m 的結(jié)構(gòu)設(shè)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(yōu)化配比，實現(xiàn)了成本控制與效果兼顧的目標(biāo)。

3磁混凝沉淀單元生產(chǎn)運行效果

3.1 進出水水質(zhì)

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(zhì)穩(wěn)定性和整體處理效果。通過連續(xù)監(jiān)測，改造后系統(tǒng)進水水質(zhì)保持在穩(wěn)定范圍。出水水質(zhì)各項指標(biāo)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918—2002）中的一級A標(biāo)準[5，具體表現(xiàn)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(yōu)于傳統(tǒng)沉淀技術(shù)。

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(jīng)濟性。 T₁ 中的聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺投加量分別優(yōu)化至 115125mg/L 和182.2mg/L ，確保初級絮體的形成速率和穩(wěn)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(lián)動運行，使磁粉循環(huán)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(jié)合攪拌器轉(zhuǎn)速的動態(tài)調(diào)整，進一步促進了絮體成熟和泥水分離效率的提升。

3.3 設(shè)備情況

磁混凝沉淀單元的設(shè)備運行穩(wěn)定，能夠滿足高負荷連續(xù)作業(yè)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(diào)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(wěn)定控制在 65% 以下，有效減少了污泥外運量和后續(xù)處置成本。

4結(jié)論

對山東省某污水處理廠提標(biāo)改造的研究，驗證了磁混凝沉淀技術(shù)在提升污水處理效率方面的顯著優(yōu)勢。研究表明，該技術(shù)不僅有效解決了傳統(tǒng)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(zhì)的穩(wěn)定性和處理能力，能夠滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準。此外，磁介質(zhì)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(biāo)改造提供了可推廣的技術(shù)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(yīng)用[J].環(huán)境科技，2024（3）：47-51.

2 易洋，陳立，唐珍建，等.磁混凝沉淀技術(shù)工藝應(yīng)用參數(shù)及磁介質(zhì)物理特性的確定[J].信息記錄材料，2023（10）：246-248.

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

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

5 國家環(huán)境保護總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準：GB18918—2002[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2003.