基于RPIR和磁混凝技术的污水处理效果评价研究

赖耀平， 农晋琦

(深圳市宝安排水有限公司，广东深圳518000)

1 污水厂概况

深圳市宝安区目前共有水质净化厂6座、分散式污水处理设施6座(见图1)，污水处理总规模为175.5×104m3/d，其中水质净化厂128.5×104m3/d，应急处理设施47×104m3/d。某中途污水应急处理站主要服务区域为新桥街道以及松岗南部分片区，设计规模为50 000 m3/d，原设计出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准。

图1 深圳市宝安区污水处理厂分布示意Fig.1 Distribution diagram of sewage treatment plants in Bao′an District, Shenzhen

2019年2月进行提标改造，采用RPIR生化工艺、磁高效沉淀工艺、紫外消毒技术、生物除臭工艺等[1](见图2)，出水水质执行《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水标准(TN除外)，2019年10月投入运营。污水经处理达标后排入上寮河，在最大限度提高土地利用率的同时降低生产过程中对周边环境的影响。

图2 污水厂处理工艺流程Fig.2 Process flow of sewage treatment plant

2 提标改造工艺措施

某中途污水应急处理站共有365台设备，其中关键生产设备65台、阀门闸门147个、配电柜及控制柜73个、其他设备80台，全厂设备完好率保持在99%以上。为提高管养效率以及自动化程度，处理站对厂内部分设施进行了一系列升级改造，包括：在前端加药系统中投加液碱、碳源、PAC等药剂，降低进水pH、NH3-N、TP异常波动对生化池的冲击；采用次氯酸钠消毒系统配合紫外灯增强消毒杀菌的能力，确保出水粪大肠杆菌指标达标；将中水回用系统用于细格栅、生化池、紫外消毒渠等设备，每月节省自来水2 000 t；使用刮泥机扭显系统准确判断磁混凝的污泥浓度，避免设备停机及出水TP和悬浮物超标。为了提升管理水平，实时掌握运营情况，进一步加强精细化管理工作，中途污水应急处理站建立了工况运营信息管理系统和大数据分析监控云平台，将实时运行数据、日常运维表单、设备运行情况纳入云平台管理，初步实现了污水站管理的标准化和高效化。

该中途污水应急处理站提标改造主要的工艺特色是RPIR技术[2]和磁混凝沉淀技术[3-5]。RPIR技术是一种活性污泥处理技术，是主要针对曝气区传氧效率、污泥自动回流效果和沉淀负荷等研究出的集生化反应、沉淀出水于一体的快速生化污水处理技术。该方法整合了生化反应区和污泥沉淀区，实现了反应、沉淀、出水一体化。该中途污水应急处理站的运营显示，应用RPIR技术达到了优化结构、降低能耗、节省投资、减少占地、稳定运行和保障出水水质的效果。磁混凝沉淀技术是一种在普通的混凝沉淀工艺中同步加入磁粉，使之与污染物絮凝结合，从而起到加强混凝、絮凝效果的技术。磁混凝过程中生成的絮体颗粒、密度、紧密度更大，实现了絮凝颗粒的加速沉降，而磁粉又可以通过磁鼓回收循环使用，对污水厂有效去除悬浮物、COD、浊度、氨氮等指标有较强的效果。

3 污水处理效果评价

2021—2022年对进水和出水进行每月1次的水质检测，分析指标共5项：COD，重铬酸盐法；BOD5，稀释与接种法；NH3-N，纳氏试剂法；总磷，钼酸铵分光光度法；悬浮物，重量法。

中途污水应急处理站进水COD浓度为75.0～600 mg/L，平均浓度为245.3 mg/L，中位值为201.5 mg/L；出水最小浓度为7.0 ～14.0 mg/L，平均浓度为10.5 mg/L，中位值为11.0 mg/L，平均去除率为94.6%；出水COD不仅优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的限值(50 mg/L)，更优于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的限值(30 mg/L)，见图3。

图3 进出水COD变化Fig.3 Change of COD in influent and effluent

中途污水应急处理站进水BOD5浓度为33.2～196 mg/L，平均浓度为83.0 mg/L，中位值为75.5 mg/L；出水浓度为1.0～2.8 mg/L，平均浓度为1.8 mg/L，中位值为1.8 mg/L，平均去除率为97.3%；出水BOD5不仅优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的限值(10 mg/L)，更优于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的限值(6 mg/L)，见图4。

图4 进出水BOD5变化Fig.4 Change of BOD5 in influent and effluent

中途污水应急处理站进水NH3-N浓度为8.46～29.9 mg/L，平均浓度为20.2 mg/L，中位值为20.5 mg/L；出水浓度为0.064～0.648 mg/L，平均浓度为0.292 mg/L，中位值为0.271 mg/L，平均去除率为98.4%；出水NH3-N不仅优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的限值(5 mg/L)，更优于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的限值(1.5 mg/L)，见图5。

图5 进出水NH3-N变化Fig.5 Change of NH3-N in influent and effluent

中途污水应急处理站进水TP浓度为1.22～7.55 mg/L，平均浓度为3.79 mg/L，中位值为3.43 mg/L；出水浓度为0.040～0.250 mg/L，平均浓度为0.121 mg/L，中位值为0.105 mg/L，平均去除率为96.3%；出水TP不仅优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的限值(0.5 mg/L)，更优于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的限值(0.3 mg/L)，见图6。

图6 进出水TP变化Fig.6 Change of TP in influent and effluent

此外，中途污水应急处理站进水悬浮物浓度为42～472 mg/L，平均浓度为197.1 mg/L，中位值为149 mg/L；出水最大浓度为8.0 mg/L，大部分月份出水浓度小于检出限(4.0 mg/L)，去除率接近100%；出水悬浮物优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的限值(10 mg/L)和《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的限值(10 mg/L)。

4 结论

该中途污水应急处理站采用RPIR技术和磁混凝沉淀技术两年来运行平稳，能有效去除污水中的污染物，在进水总体污染负荷较高的前提下，对悬浮物、COD、BOD5、TP、NH3-N等指标的平均去除率接近或超过95%，出水水质不仅优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A的标准，还优于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类水的要求。