許魯亮，胡 飛，黃生昆，高東東

（合肥中盛水務(wù)發(fā)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(guī)模5 萬噸/天，出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》一級A 標(biāo)準。為進一步加強巢湖流域水污染防治，改善地表水環(huán)境質(zhì)量，依據(jù)省環(huán)保部門要求，巢湖流域已建城鎮(zhèn)污水廠自2018 年7 月1 日后出水考核執(zhí)行DB 34/2710—2016《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》城鎮(zhèn)污水處理廠I 排放標(biāo)準。

1 工藝流程和進出水水質(zhì)

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(huán)境質(zhì)量，依據(jù)省環(huán)保部門要求，巢湖流域已建城鎮(zhèn)污水廠自2018 年7 月1 日后出水考核執(zhí)行《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》城鎮(zhèn)污水處理廠I 排放標(biāo)準。其中，總磷、總氮、氨氮、化學(xué)需氧量4 項指標(biāo)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(shè)計進、出水水質(zhì)主要指標(biāo)

為使污處理廠滿足新的排放標(biāo)準要求，需對原有5 萬噸/天污水處理流程進行調(diào)整，原有主體工藝保持不變，提標(biāo)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(xiàn)狀活性砂濾池增加碳源投加措施。由于現(xiàn)場無法新增用地，需在原有場地內(nèi)新建構(gòu)筑物，所以對新建處理設(shè)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(gòu)筑物設(shè)計

2.1 設(shè)計總流量

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

2.2 新建二次提升泵房及磁混凝高效沉淀池

為節(jié)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(jié)構(gòu)，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(shè)置混凝、絮凝、沉淀3 區(qū)。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(qū)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(qū)、絮凝區(qū)及沉淀區(qū)合建為1 座構(gòu)筑物，采用鋼砼結(jié)構(gòu)。

2.3 加藥系統(tǒng)復(fù)核

加藥系統(tǒng)負責(zé)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(jù)化學(xué)除磷2 molAL/molP 計算，相當(dāng)于投加量29.6 mg/L，每日固體PAC 需求量為1480 kg，當(dāng)配置溶液濃度為10%時，每日溶液投加量為14.8 m3/d?，F(xiàn)狀加藥間存有鋁鹽制備及投加系統(tǒng)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(xiàn)有固體聚丙烯酰胺高分子絮凝劑制備系統(tǒng)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(diào)理，新增PAM 制備量為1 kg/h，可利用現(xiàn)有制備設(shè)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(shè)計

本項目深度處理目的是去除部分SS 和TP，考慮現(xiàn)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(jié)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(jié)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(zhì)好，穩(wěn)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(tǒng)回收循環(huán)使用。整個工藝的停留時間很短，系統(tǒng)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(tǒng)工藝要好。同時由于其高速沉淀的性能，使其與傳統(tǒng)工藝相比，具有速度快、效率高、占地面積小、投資小等諸多優(yōu)點。

污水進入快速混合區(qū)并投加液態(tài)聚合氯化鋁（PAC）助凝劑，混凝區(qū)內(nèi)設(shè)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(qū)。在磁粉混合區(qū)內(nèi)設(shè)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(jīng)底部導(dǎo)流孔進入絮凝反應(yīng)區(qū)。絮凝反應(yīng)區(qū)內(nèi)投加絮凝劑（PAM），由絮凝攪拌機進行充分的絮凝反應(yīng)后溢流到沉淀區(qū)。

充分絮凝的磁團混合體進入沉淀區(qū)，快速沉降在沉淀池底部，由刮泥機刮集至區(qū)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(qū)，另一路由剩余污泥泵抽出并送至磁粉回收系統(tǒng)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(qū)繼續(xù)參與反應(yīng)。剩余污泥則進入后續(xù)污泥處理系統(tǒng)。

沉淀區(qū)上部設(shè)有斜管，在增加處理能力的同時使出水水質(zhì)更好。經(jīng)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(wěn)定，出水各項指標(biāo)均達到或優(yōu)于設(shè)計標(biāo)準。采用磁混凝沉淀工藝對污水廠出水的SS、TP 的穩(wěn)定達標(biāo)效果明顯。通過投加磁粉加速沉降，SS 可穩(wěn)定地達到＜5 mg/L，TP可穩(wěn)定達到＜0.3 mg/L，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 運行期進、出水水質(zhì)表 mg/L

5 結(jié)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(xiàn)同步高效去除磷、SS，適合用地緊張的原址改造項目使用。結(jié)合后端反硝化作用濾池聯(lián)用，可以確保出水各項指標(biāo)均優(yōu)于國標(biāo)一級A 標(biāo)準，其中COD、BOD5、氨氮、TN 及TP 指標(biāo)可以穩(wěn)定達到《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》城鎮(zhèn)污水處理廠I 排放標(biāo)準。