磁混凝在5 万吨污水厂提标改造中的应用

许鲁亮，胡 飞，黄生昆，高东东

（合肥中盛水务发展有限公司，安徽合肥 230601）

0 引言

肥西县中派污水厂一期采用氧化沟+活性砂滤池工艺，处理规模5 万吨/天，出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准。为进一步加强巢湖流域水污染防治，改善地表水环境质量，依据省环保部门要求，巢湖流域已建城镇污水厂自2018 年7 月1 日后出水考核执行DB 34/2710—2016《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》城镇污水处理厂I 排放标准。

1 工艺流程和进出水水质

原工艺流程如图1 所示：

图1 改造前工艺流程

为进一步加强巢湖流域水污染防治，改善地表水环境质量，依据省环保部门要求，巢湖流域已建城镇污水厂自2018 年7 月1 日后出水考核执行《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》城镇污水处理厂I 排放标准。其中，总磷、总氮、氨氮、化学需氧量4 项指标浓度值分别不高于0.3 mg/L、10 mg/L、2 mg/L 和40 mg/L，详见表1。

表1 设计进、出水水质主要指标

为使污处理厂满足新的排放标准要求，需对原有5 万吨/天污水处理流程进行调整，原有主体工艺保持不变，提标改造工程在污水深度处理段新增加高效沉淀池处理单元，现状活性砂滤池增加碳源投加措施。由于现场无法新增用地，需在原有场地内新建构筑物，所以对新建处理设施的占地要求很高，最终选择磁混凝沉淀池（图2）。

图2 改造后工艺流程

2 主要构筑物设计

2.1 设计总流量

项目流量Qavg=50 000 m3/d，即2083 m3/h，按照排水设计规范确定总变化系数Kz=1.4。

2.2 新建二次提升泵房及磁混凝高效沉淀池

为节省占地，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）钢筋砼结构，平面尺寸9.8 m×7 m，有效水深2.5 m。配置潜水水平轴流泵作为穿墙泵使用，流量Q=1460 m3/h，扬程H=1.2 m，功率P=10 kW，2 用1 备。

磁混凝高效沉淀池的流量Qavg=2083 m3/h，设置混凝、絮凝、沉淀3 区。其中混凝池共2 格，单格尺寸2.5 m×2.5 m×4 m，单格池容25 m3，停留时间88 s；絮凝池共2 格，单格尺寸3.5 m×3.5 m×4 m，单格池容49 m3，停留时间175 s；沉淀区共2 格，单格尺寸Φ7×5 m，单格表面积49 m3，水力负荷21 m/h；混凝区、絮凝区及沉淀区合建为1 座构筑物，采用钢砼结构。

2.3 加药系统复核

加药系统负责向污水处理除磷过程和深度反硝化脱氮投加药剂。PAC 加药量根据化学除磷2 molAL/molP 计算，相当于投加量29.6 mg/L，每日固体PAC 需求量为1480 kg，当配置溶液浓度为10%时，每日溶液投加量为14.8 m3/d。现状加药间存有铝盐制备及投加系统1 套，包括溶解箱1 个，有效容积V=1.25 m3；溶液箱1 个，有效容积V=2.5 m3，计量泵2 台，流量Q=0～1000 L/h，扬程P=0.30 MPa，每天配置药剂6 次可满足使用要求。

PAM 加药量0.5 mg/L，固体PAM 需求量为25 kg/d，污泥脱水机房现有固体聚丙烯酰胺高分子絮凝剂制备系统1 套，PAM 用量W=3～5 gPAM/kgDS，制备量Q=5.4～7.5 kgPAM/h，制备浓度c=0.50%，配备3 台计量泵，主要用于污泥调理，新增PAM 制备量为1 kg/h，可利用现有制备设备，但需另增1 台计量泵（Q=300～1000 L/h，P=0.30 MPa）专门用于磁混凝高效沉淀池加药。

3 磁混凝沉淀池工艺设计

本项目深度处理目的是去除部分SS 和TP，考虑现场用地紧张的情况，选择使用水力负荷更高的磁混凝高效沉淀池，磁混凝是在沉淀池运行中同步加入磁粉，使之成为絮凝体的颗粒核心，与絮凝物结合成一体，从而加强混凝、絮凝的效果，使生成的絮体密度更大、更结实，从而达到高速沉降的目的。其水力负荷高，可做到15～35 m/h 的上升流速，大大减少了占地。并且SS去除率高，出水水质好，稳定地小于8 mg/L。

剩余污泥中的磁粉可以通过磁粉回收系统回收循环使用。整个工艺的停留时间很短，系统中投加的磁粉和絮凝剂多种微小粒子都有很好的吸附作用，因此对该类污染物的去除效果比传统工艺要好。同时由于其高速沉淀的性能，使其与传统工艺相比，具有速度快、效率高、占地面积小、投资小等诸多优点。

污水进入快速混合区并投加液态聚合氯化铝（PAC）助凝剂，混凝区内设有快速混合搅拌机，污水与助凝剂快速混合后进入磁粉混合区。在磁粉混合区内设置搅拌器，污水与补充磁粉及回收利用的磁粉充分混合后经底部导流孔进入絮凝反应区。絮凝反应区内投加絮凝剂（PAM），由絮凝搅拌机进行充分的絮凝反应后溢流到沉淀区。

充分絮凝的磁团混合体进入沉淀区，快速沉降在沉淀池底部，由刮泥机刮集至区中心的污泥斗并分为二路，一路由回流泵提升至磁粉混合区，另一路由剩余污泥泵抽出并送至磁粉回收系统进行磁团剥离和磁粉回收，回收的磁粉再次进入磁粉混合区继续参与反应。剩余污泥则进入后续污泥处理系统。

沉淀区上部设有斜管，在增加处理能力的同时使出水水质更好。经过斜管澄清后出水由“U”齿形堰控制，保证出水平均及每根斜管的负荷大致相同，出水堰槽流至出水收集渠后汇合流至下一步处理工段，工艺如图3 所示。

图3 磁混凝沉淀池工艺

4 运行效果分析

中派污水处理厂扩建工程于18 年12 月动工，4 月进入试运行。2019 年全年进水量均值为47 400 m3/d，其中部分月份（如2 月、9 月、12 月）中派污水厂的进水水量均值已超过50 000 m3/d。在此过程中，污水厂运行稳定，出水各项指标均达到或优于设计标准。采用磁混凝沉淀工艺对污水厂出水的SS、TP 的稳定达标效果明显。通过投加磁粉加速沉降，SS 可稳定地达到＜5 mg/L，TP可稳定达到＜0.3 mg/L，具体数据见表2。

表2 运行期进、出水水质表 mg/L

5 结语

磁混凝高效沉淀池工艺水力负荷高，停留时间短，占地极小，可实现同步高效去除磷、SS，适合用地紧张的原址改造项目使用。结合后端反硝化作用滤池联用，可以确保出水各项指标均优于国标一级A 标准，其中COD、BOD5、氨氮、TN 及TP 指标可以稳定达到《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》城镇污水处理厂I 排放标准。