磁混凝工艺在山东某污水处理厂提标改造中的应用

改造后工艺流程

随着国家和地方排放标准的日益严格，我国污水处理厂的提标改造迫在眉睫。

山东某污水处理厂进水工业废水占比大，水质波动大，出水TP、SS难以稳定达标。为响应当地环保政策，满足出水标准，现将原有混凝沉淀系统中的1组斜管沉淀池原位改造为磁混凝系统。

改造前2组斜管沉淀池实际处理量为25 000 m ³ /d，改造后1组磁混凝系统处理量即可达到43 000 m ³ /d，且磁混凝出水超越V型滤池进入后续消毒单元进行处理后，出水TP、SS不但明显优于一级A标准，甚至可满足地表水Ⅳ类标准。

经济性分析表明，改造后聚合硫酸铁（PFS）和PAM投加量分别节省40%和30%左右，实际运行功率降低6.12%，吨水运行能耗降低45.45%，共计可节约成本0.056 4元/t。

通过将山东某污水处理厂混凝沉淀系统中的1组斜管沉淀池原位改造为磁混凝系统对废水进行磁混凝深度处理，解决了污水厂进水超负荷，出水TP、SS不能稳定达标及土地受限问题。

磁混凝出水可不经过V型滤池过滤即能稳定达到一级A出水标准，甚至达到地表水Ⅳ类标准，可见磁混凝工艺有代替传统混凝沉淀池+V型滤池的潜力。

山东某污水处理厂始建于2005年5月，污水厂进水来源主要为县区生活污水及来自伊利乳业、齐鲁制药、热电厂、机械加工等企业的工业废水，重点排污企业废水均经过预处理后排入本污水处理厂，废水中不含有毒有害物质及重金属离子，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准。

2009年升级改造后，污水厂设计处理规模为40 000 m ³ /d，主体工艺采用“粗格栅+提升泵站+细格栅+旋流沉砂池+A2/O生化池+二沉池+二次提升泵站+混凝沉淀池+V型滤池+次氯酸钠消毒”组合工艺。

因其后期服务范围内工业废水排放量增大，实际进水水质高于设计进水水质，尤其进水CODCr、SS、TP指标变化大，超出设计值30%以上，污水厂实际处理污水能力为25 000 m ³ /d，出水水质也出现超标问题，具体见表1。

表1 执行标准与出水水质

注：当水温≤12℃时执行括号内标准。

随着城市发展，当地小区、工业企业数量增多，排入厂内的生活污水和工业废水增加，目前污水厂实际进水量可达43 000 m ³ /d，污水厂实际处于超负荷运行状态，出水水质急剧恶化。为使出水水质满足排放要求，拟定对该污水处理厂进行提标改造。

1.现状问题及难点分析

（1）污水厂进水工业废水占比约3/4，水质波动偏大，SS偏高，对污水厂冲击较大，造成混凝沉淀沉淀效果差，出水TP、SS不能稳定达标。

（2）实际处理规模仅为25 000 m ³ /d，远远达不到设计负荷40 000 m ³ /d。

（3）现状V型滤池石英砂出现板结问题，已无法起到相应的过滤出水作用，从而无法保障出水SS稳定达标。

（4）污水厂总占地面积仅3万m ² ，厂区内用地紧张，只能进行原位提标改造。

2.提标改造方案

（1）针对污水厂出水TP、SS不能稳定达标，扩建土地受限问题，将混凝沉淀池2组中的1组改造为磁混凝沉淀池，另1组不做改造，由改造后的1组磁混凝处理污水厂全部进水，并将磁混凝产生的化学污泥排入原系统污泥调蓄池，经污泥干化机脱水至含水率60%以下外运处置；

（2）针对现有V型滤池滤料出现板结问题，将其滤料更换为新的石英砂滤料；

（3）改造后污水厂可以利用现有高程实施磁混凝，节省污水提升和反冲洗能源消耗；

（4）排泥管道采用压力流外排，防止含有磁粉的高密度化学污泥堵塞管道；

（5）刮泥机更换为高功率及高扭矩的四臂式全齿轮中心刮泥机，刮除高黏度和密度的底层污泥；

（6）为保护机电设备及减少水藻产生，对磁混凝池顶采取遮盖防光措施。

3.运行效果

工程提标改造前实际处理量约25 000 m ³ /d，并且出水TP、SS时常超标，提标改造后处理规模为43 000 m ³ /d。

提标改造前后进水水质相差不大，TP为1.0~1.3 mg/L，SS为20~40 mg/L，改造后出水水质变化明显，其中改造前出水TP为0.46~1.053 mg/L，SS为10~20 mg/L，改造后出水TP为0.11~0.25 mg/L，SS为5~8 mg/L。

可知经磁混凝处理后，可实现磁混凝出水超越Ⅴ型滤池后TP、SS出水指标大幅降低，明显优于一级A出水标准，甚至能达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅳ类标准，这充分体现出磁混凝在污水厂改造中深度去除TP、SS的巨大优势。

本工程改造后需要投加磁粉Fe ₃ O ₄ ，但由于磁粉的回收率高达99%，所以完成初次2.5 kg/m ³ 的磁粉投加后，后续Fe ₃ O ₄ 补加量极少。改造前需投加混凝剂PFS 0.20 kg/m ³ 、PAM 1.0~1.2 g/m ³ ，改造后需投加PFS 0.12 kg/m ³ 、PAM 0.7~1.0 g/m ³ 、磁粉2.5 g/m ³ 。PFS、PAM投加量分别比改造前节省40%、30%左右。

能源消耗主要在搅拌机、污泥泵以及磁粉回收系统。提标改造后，只需运行1组磁混凝便可满足污水厂实际进水量及出水水质要求。相较于改造前，实际运行功率及日运行能耗比改造前降低6.12%，吨水运行能耗比改造前降低45.45%。