改良UNITANK 工艺+磁混凝高效沉淀工艺在污水处理厂的应用

张疆 蒋燕

（深圳市楠柏环境科技有限公司，广东 深圳 580000）

一、项目概括

合水口污水处理站建设目的是解决光明核心片区污水干管高水位运行现状，防止高峰期干管内污水溢流至河道同时消除河道黑臭水体。于2020年6 月29 日通水运营，设计处理水量为5 万m³/d，最大处理量为9 万m³/d，总变化系数Kz 为1.8，取水点为DN1200 燕川污水干管。设计出水水质执行《地表水环境质量标准》GB 3838-2002 中的准Ⅳ类水质标准（不考核TN，且SS ≤10 mg/L）并满足河道黑臭水体考核。设计进水水质标准：COD ≤450 mg/L，BOD ≤150 mg/L，NH3-N ≤40 mg/L，TP ≤8 mg/L，SS ≤300 mg/L；设计出水水质标准：COD ≤30 mg/L，BOD ≤6 mg/L，NH3-N ≤1.5 mg/L，TP ≤0.3 mg/L，SS ≤10 mg/L。

（一）污水处理流程

污水通过干管进入钢丝绳牵引式格栅去除污水中大块垃圾，并由潜污泵将污水输送至主厂区内进流细格栅，进一步去除污水中小块垃圾，在平流沉砂池中通过气提抽砂的方式去除污水中的无机砂粒，在UNITANK 生化池（简称生化池）进行二级处理，通过进水、厌氧、好氧、精曝、沉淀、反洗、出水周期往复运行，利用活性污泥去除污水中污染物，最后流入磁混凝高效沉淀池（简称磁混池）进行深度处理，通过加入聚合氯化铝铁（PAFC）、磁粉、聚丙烯酰胺（PAM）进一步去除污水中的污染物，并在沉淀池絮体与水分离，处理完成。

（二）污泥处理流程

生化池和磁混池的污泥通过污泥输送泵输送至储泥池，再通过切割机、泥泵输送至离心脱水机脱水至80%以下，外运至深圳楠柏能源环保有限公司二次脱水并能源化。

工艺流程如下图1 所示

图1 污水处理流程图

二、改良UNITANK 生化池

（一）基本构造

UNITANK生化池共有两组，单组规模2.5万m3/d，峰值流量4.5万m3/d，每组由3 个方形池（两个边池（30m×28m），一个中间池（31m×28m）和1 个出水槽组成，设计水深6m，每池安装了4 个搅拌器，铺设了进水管道和曝气管道，六个池共铺设7088 个曝气盘，单池可单独进水和曝气，边池铺设斜管充当沉淀池和曝气池，并设排泥系统定期排泥。每组UNITANK平均设计流量为0.289m3/s，污泥负荷为0.095kgBOD5/(kgMLVSS·d)，沉淀池表面负荷为1.69m3/(m2·h)，容积负荷为3.5kgBOD5/m³·d，出水堰负荷为1.3 L/(s·m)，总停留时间为13.5h，每组有效容积为14748m³。

（二）运行方式

UNITANK 工艺按矩阵走周期，一周期4-6 个小时，各阶段的时段可根据水量、水质进行调整。为更好去除TP 和NH3-N，通过运行调试优化UNITANK 工艺工况，延长了厌氧阶段和精曝阶段的时间，将原设计厌氧阶段时间45 分钟和精曝阶段时间30 分钟，调整为厌氧1 个小时和精曝1 个小时。工况的切换和运行周期的调整等，由鼓风系统、搅拌机和进出水闸相应的控制系统调控。两池组反洗时间间隔需大于1h。

工艺矩阵图如表1所示：

表1 UNITANK 工艺矩阵图

（三）UNITANK 生化池的除磷原理及效果

厌氧阶段聚磷菌水解释放磷合成PHB（聚-β-羟基丁酸盐），利用释磷过程中产生的能量降解污水中的污染物；好氧阶段聚磷菌降解PHB 摄入过量磷合成聚合磷酸盐。生化池出水TP 均值在1.80mg/L 左右≥0.3mg/L，去除率为50%，达不到出水水质标准，深度处理工艺的加入辅助除磷,同时进一步去除COD、SS 等污染物。

三、磁混凝高效沉淀池

（一）基本构造

磁混池为钢结构池体，共两组成对称模式，单组规模3.5 万m³/d，单组峰值处理量4.55 万m³/d，池体尺寸32m×13m，沉淀池直径11m，水深6.15m，表面负荷17.9m³/(m².h)。由快混区、磁混区、絮凝区、沉淀区、磁回收系统及污泥回流系统等组成。

（二）运行方式

生化池出水流入快混区，快混区投加液体PAFC，与污水中的正磷酸盐反应生成沉淀，同时使胶体脱稳、聚集形成微小絮体；自流入磁混区，投加一定量的磁粉，在搅拌器的快速搅拌下，磁粉絮体充分结合增大絮体的比重。最后流入絮凝区，在PAM的吸附架桥作用下絮体集聚形成大的絮体，在斜管沉淀池泥水分离。

（三）参数控制

1.药剂的投加量和反应时间。不同反应池药剂的投加量不同，液体PAFC 投加量控制在60～150mg/L，PAM 与水配比浓度控制在2～3‰，投加量控制在0.4～1mg/L，通过控制加药泵的频率控制药量的投加，磁粉量保持在5～10g/L；不同反应池药剂的反应时间也不同，快混区反应时间为1.68min、磁混区反应时间为1.68min、絮凝区反应时间5.48min，需根据缓冲区絮体的大小调整搅拌器的转速，控制药剂的反应时间。

2.回流污泥及剩余污泥流量。污泥回流泵输送的污泥：一部分回流至磁混区增加磁混区的污泥浓度使污泥中残有的药量及大量磁粉再次利用；另一部分通过磁回收系统，磁粉回收污泥排入污泥池。污泥回流泵最大流量为110m³/h,回流流量控制在80m³/h 左右，剩余污泥流量控制在20m³/h左右。

3.刮泥机扭矩。刮泥机扭矩的大小显示着泥量的多少，刮泥机数值到达500 时会报警，达到1000 时刮泥机自动停机。扭矩控制在500 以下。

4.运行效果

对运营期间2020年11 月到2021年4 月的水质化验数据统计如表2：

表2 水质化验数据 单位（mg/L)

从表2 数据中可知：磁混池出水TP 去除率达到了95%，比生化池出水TP的去除率增加了40%，COD、SS、BOD 都有很好的去除效果。

四、结论

1.持续性进水及搅拌器的运转，生化池没有绝对的厌氧区；2.生化池三池相通节省了污泥回流设计成本；3.上一周期污泥中含有大量的硝酸盐，率先利用污水中的有机物进行反硝化，导致UNITANK 工艺除磷的效果不理想；4.反冲洗时的动能，源于两池间的液位差，通过一定的液位差使排水槽上的污泥被冲洗，保证了出水水质，节省了一定的电耗；5.PAFC 集铝盐和铁盐的优点，提升了絮体的聚合速度以及密实性，磁粉的投加使絮体的密度比水大易于沉降；6.磁混凝高效沉淀工艺作为UNITANK 工艺的深度处理工艺，很好的除去了TP 等污染物，保证了出水水质稳定达标，甚至可以达到地表Ⅲ类水质排放标准；7.设污泥回流系统和磁回收系统使药剂、磁粉得到再次利用，节省了一定的成本；8.钢结构池体和设备一体化，节省了一定占地面积，操作简单，得到污水处理厂广泛应用。