粉炭吸附+磁混凝沉淀組合工藝在污水廠提標(biāo)改造中的應(yīng)用

2022-08-17 09:59:57

蘇州市某工業(yè)園區(qū)污水處理廠，處理規(guī)模40000m3/d，主要接納工業(yè)園區(qū)內(nèi)生活污水和工業(yè)污水。為滿足新頒布的地標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步消減污染物的排放量，需對(duì)現(xiàn)有水廠深度處理段進(jìn)行提標(biāo)改造。本文介紹了提標(biāo)改造工藝的設(shè)計(jì)參數(shù)、改造措施和改造效果。結(jié)果表明，“粉炭吸附+磁混凝沉淀”工藝有很好去除COD、SS和TP效果，達(dá)到了當(dāng)?shù)氐牡胤脚潘畼?biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目背景
01

本污水處理廠于2004年8月正式開(kāi)工建設(shè)，2007年初建成，其中預(yù)處理部分土建工程按照遠(yuǎn)期規(guī)模8萬(wàn)m3/d一次建成。生化處理段采用CASS工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為（GB8978-1996）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。2010年完成一次提標(biāo)改造工程，使出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

隨著太湖流域水污染治理力度的加強(qiáng)，2018年6月1日起，江蘇省已頒布實(shí)施新版《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限制》（DB32/1072-2018），對(duì)太湖流域城鎮(zhèn)污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)提出了新的更高要求。2018年7月25日，蘇州市公布《關(guān)于高質(zhì)量推進(jìn)城鄉(xiāng)生活污水治理三年行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施意見(jiàn)》，其中明確了《蘇州市特別排放限值標(biāo)準(zhǔn)》，蘇州市將實(shí)施高于江蘇省的污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)。上述省市兩個(gè)文件均要求污水廠在2020年12月31日前出水水質(zhì)達(dá)到新的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中二次提標(biāo)改造后COD、SS和TP在深度處理段的設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如下：

表1 深度處理段二次提標(biāo)改造后進(jìn)出水水質(zhì)

原工藝介紹

02

原有深度處理工藝段為“混合反應(yīng)池+絮凝反應(yīng)池+平流式斜管沉淀池+濾布濾池”組合工藝，主要用于去除SS和TP。平流式斜管沉淀池系統(tǒng)分兩組并聯(lián)運(yùn)行，采用底部鏈條式刮泥機(jī)。在混凝反應(yīng)池中依次投加PAC和PAM，進(jìn)行混凝和絮凝反應(yīng)后自流進(jìn)入平流式斜管沉淀池進(jìn)行沉淀和泥水分離，出水自流進(jìn)入濾布濾池。濾布濾池出水達(dá)標(biāo)排放。

原平流式斜管沉淀池主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2，平面布置見(jiàn)圖1。

表2 原斜管沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)（單組，共2組）

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圖1 平流式斜管沉淀池系統(tǒng)平面布置

原深度處理系統(tǒng)，能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。但是斜管沉淀池底部配水孔堵塞率高，配水不均問(wèn)題嚴(yán)重；底部鏈條刮泥機(jī)機(jī)故障率高，檢修頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大；斜管堵塞較嚴(yán)重，需經(jīng)常沖洗恢復(fù)通量。并且，新的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COD的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，原系統(tǒng)對(duì)難生化降解的COD去除效率較低。綜上所述，原系統(tǒng)不能達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，需進(jìn)行針對(duì)性的提標(biāo)改造。但現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有空余場(chǎng)地，必須盡量利用現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造。

表3 原深度處理工藝平均進(jìn)出水水質(zhì)

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改造方案

03

根據(jù)污水廠要求和改造時(shí)間的急迫性，改造項(xiàng)目不可新增占地，需充分利用現(xiàn)有池體進(jìn)行改造。

大拇指環(huán)保公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多方案綜合比選，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在中試實(shí)驗(yàn)的成功數(shù)據(jù)支撐下，針對(duì)同步去除難生化COD、SS和TP的需求，在不增加占地的情況下，采用“粉炭吸附+磁混凝沉淀”組合工藝作為實(shí)施方案。

3.1粉炭吸附工藝
污水處理廠中工業(yè)污水（化工、機(jī)械加工、危廢和屠宰類廢水）占總水量約40%。根據(jù)水廠提供的出水水樣分析報(bào)告，污水廠現(xiàn)狀出水中含有約25～60mg/L難生化COD，無(wú)法通過(guò)常規(guī)的生物和普通混凝沉淀工藝實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低COD。

粉炭吸附COD工藝作為一種去除難降解COD應(yīng)急處理措施，在各地污水處理廠和自來(lái)水廠已有大量應(yīng)用。將現(xiàn)有平流式斜管沉淀池改造為粉炭吸附+磁混凝沉淀系統(tǒng)，利用粉炭的吸附作用，配合磁混凝沉淀作用，同步高效去除水中的難生化COD、TP和SS，對(duì)大拇指技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一次新的技術(shù)創(chuàng)新。

3.2磁混凝沉淀工藝
磁混凝沉淀技術(shù)是在常規(guī)絮凝沉淀分離工藝中引入磁性加載物，使絮凝產(chǎn)生的絮體與加載物有效結(jié)合，加強(qiáng)了絮凝效果，增加了絮體的比重（磁種比重5.2～5.3），絮體沉降速度加快（可達(dá)20～40m/h），對(duì)細(xì)小顆粒和膠體物質(zhì)的去除效率大幅度提高，具有占地少、藥耗低、凈化效率高等優(yōu)點(diǎn)，可使水體快速得到凈化，出水清澈透明。磁混凝沉淀池產(chǎn)生的污泥，部分經(jīng)過(guò)回流污泥泵回流至磁粉反應(yīng)池循環(huán)使用，部分剩余污泥，經(jīng)剩余污泥泵送至磁粉回收系統(tǒng)，回收的磁粉循環(huán)使用，同時(shí)回收磁粉后的污泥至污水處理廠現(xiàn)有污泥處理單元進(jìn)行脫水處理。

大拇指環(huán)保致力于磁混凝沉淀技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用已十二年，是磁混凝2.0技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者和引導(dǎo)者，大拇指環(huán)?？梢愿黝惉F(xiàn)有水池改造為磁混凝沉淀池。

天津大拇指環(huán)境工程有限公司開(kāi)發(fā)的磁混凝2.0技術(shù)，針對(duì)磁混凝1.0技術(shù)的不足之處進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)。特別是在磁混凝攪拌機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)、污泥泵耐磨防堵研制、SV泥位自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)、自控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，我司進(jìn)行了諸多研究工作。應(yīng)用磁混凝2.0技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定、出水水質(zhì)更優(yōu)，沉淀池可以取消斜管，磁混凝沉淀系統(tǒng)出水可以取消濾布濾池等過(guò)濾系統(tǒng)。

改造實(shí)施方案

04

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圖2 改造平面示意圖（上側(cè)為改造前，下側(cè)為改造后）

4.1粉炭吸附系統(tǒng)改造說(shuō)明
（1）增設(shè)一套粉炭?jī)?chǔ)存、溶解和投加系統(tǒng)；
（2）將現(xiàn)有的攪拌機(jī)更換為磁混凝攪拌機(jī)，以加強(qiáng)混合作用；
（3）將現(xiàn)有沉淀池部分容積改為粉炭吸附池，并增設(shè)攪拌機(jī)；

上述改造措施，粉炭吸附時(shí)間達(dá)到40分鐘，滿足粉炭高效吸附所需時(shí)間。

4.2磁混凝沉淀系統(tǒng)改造說(shuō)明
磁混凝沉淀技術(shù)在磁粉反應(yīng)段加載了重介質(zhì)磁粉，反應(yīng)攪拌機(jī)強(qiáng)度、水力停留時(shí)間、刮泥機(jī)扭矩、刮板材質(zhì)等參數(shù)都需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時(shí)，磁粉的引入也會(huì)對(duì)設(shè)備和管道產(chǎn)生磨損，因此本工程配套的設(shè)備和管道都需進(jìn)行特殊的耐磨設(shè)計(jì)。具體改造措施如下：

（1）原有沉淀池內(nèi)斜管支撐梁、斜管、刮泥機(jī)、集水槽等拆除；
（2）磁混凝沉淀池土建澆筑底坡，四周倒角，增加預(yù)埋管等；
（3）新增鋼結(jié)構(gòu)防腐隔板，將原沉淀池部分結(jié)構(gòu)分隔為磁混凝反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和污泥暫存區(qū)等。
（4）新增磁混凝沉淀設(shè)備，包含：磁混凝攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、耐磨污泥泵、磁粉回收系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等。
（5）加藥系統(tǒng)更換設(shè)備，加藥管道改造。
（6）磁混凝沉淀池未設(shè)置斜管或斜板。

上述改造完成后，各單元設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

表4 磁混凝系統(tǒng)參數(shù)表

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運(yùn)行效果

05

本項(xiàng)目?jī)山M改造依次進(jìn)行，于2020年11月改造完成并完成調(diào)試。調(diào)試和試運(yùn)行期間系統(tǒng)經(jīng)受了水質(zhì)和水量的沖擊，出水仍可保持穩(wěn)定。

水質(zhì)沖擊負(fù)荷：（1）COD負(fù)荷沖擊：系統(tǒng)進(jìn)水COD呈現(xiàn)明顯的晝夜變化，變化范圍為45～72mg/L,通過(guò)進(jìn)水COD變化，及時(shí)自動(dòng)調(diào)整粉炭加藥量和磁混凝運(yùn)行參數(shù)保證了在較低粉炭消耗量的前提下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行，粉炭的平均吸附率在15%以上。當(dāng)進(jìn)水COD45mg/L時(shí)，磁混凝沉淀出水COD低于30mg/L，此時(shí)不需投粉炭。（2）懸浮物負(fù)荷沖擊：其中一池CASS池伸縮縫處開(kāi)裂（兩周后排查出故障點(diǎn)），導(dǎo)致高濃度污泥間歇的進(jìn)入磁混凝沉淀系統(tǒng)，高濃度SS沖擊負(fù)荷狀況發(fā)生后，操作人員通過(guò)調(diào)整排泥時(shí)間和運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)在SV自動(dòng)檢測(cè)儀的輔助下（10分鐘可出一組泥量數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制排泥系統(tǒng)運(yùn)行，自動(dòng)穩(wěn)定出水水質(zhì)）保證了磁混凝沉淀系統(tǒng)的出水穩(wěn)定。水量沖擊負(fù)荷為，實(shí)驗(yàn)了單組運(yùn)行30000m3/d時(shí)，系統(tǒng)仍能保持出水穩(wěn)定。

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行6個(gè)月證明，磁混凝沉淀系統(tǒng)具備優(yōu)異的耐水量和水質(zhì)沖擊的能力。試運(yùn)行期間系統(tǒng)進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 試運(yùn)行改造系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)

結(jié)語(yǔ)

06

本工程將原有平流式斜管沉淀系統(tǒng)改造為“粉炭吸附+磁混凝沉淀”系統(tǒng)，充分利用了原有池體，只增加了活性炭投加系統(tǒng)占地（占地約18m2）。提標(biāo)改造后，系統(tǒng)對(duì)COD、SS和TP的去除效果均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，工程實(shí)踐表明，粉炭+磁混凝沉淀系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。

磁混凝沉淀技術(shù)，近幾年較多的應(yīng)用在新建項(xiàng)目和高密度沉淀池的改造上，主要針對(duì)SS和TP指標(biāo)。本工程在增加去除難生化COD指標(biāo)要求的前提下，對(duì)現(xiàn)有斜管沉淀池進(jìn)行改造，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中解決了很多困難和挑戰(zhàn)，圓滿的完成了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。也再次驗(yàn)證了大拇指環(huán)保磁混凝2.0技術(shù)的適應(yīng)性和先進(jìn)性，對(duì)同類項(xiàng)目改造有較大的借鑒意義。