浅论磁混凝工艺设计在污水处理中的应用

浅谈磁混凝沉淀工艺在污水处理中的应用

广饶康达环保水务有限公司宋立堂

快速磁沉淀池工艺是混凝、沉淀、过滤的替代工艺，主要去除SS、浊度与TP，以及SS带来的COD。鉴于以上功能，广饶县污水处理厂在2012年提标扩建时采用了此工艺，并通过这些年的运行，该工艺运行工况良好，出水SS、TP达标排放，COD去除效果良好。下面就广饶县污水处理厂磁沉淀工艺设计、运行情况做如下简单介绍。

一、概况

广饶县污水处理厂采用AAO+深度处理工艺（芬顿、磁沉淀、纤维转盘滤池和接触消毒池），设计规模日处理污水7.5万吨，现平均日处理污水5.5万吨。由于进水以工业污水为主（工业废水占比70%左右），污水可生化性很差，单纯靠生物处理已很难达到国家一级A排放标准的要求。为此，2012年，该厂实施了提标、扩建及污泥处置工程项目，新增水处理规模2.5万吨/日，并建设了进一步去除SS、TP指标的快速磁沉淀工艺，经进一步去除后出水SS和TP达国家一级A排放标准。

二、快速磁沉淀池工艺原理

在混凝沉淀中增加了磁粉，并使得混凝产生的絮体与磁粉有效结合。由于磁粉的比重为 5.2~5.3，因此大大增加了混凝絮体的比重，从而大大加快了絮体的沉降速度，同时设置了污泥回流系统，使得污泥中的大部分磁粉直接循环使用，剩余污泥经过磁粉回收后排出本系统，磁粉回收率为99%左右。

三、工艺流程：

污水首先进入T1絮凝池，在絮凝池投加聚合硫铁，经搅拌后进入T2搅拌池进一步搅拌。之后进入T3搅拌池，在此投加磁粉，经搅拌后进入T4搅拌池。在T4搅拌池投加PAM阴离子进行混凝，混凝后进入澄清池，在此沉淀后出水进入下一道水处理单元。总水力停留时间20分钟。澄清池产生的沉淀物80%左右回流到T3搅拌池进一步对投加的药剂进行再利用，另20%左右的沉淀物进入磁分离机进行磁粉回收，回收的磁粉再次进入T3搅拌池进行利用，剩余污泥则进入污泥脱水系统进行深度脱水。

四、系统组成

该系统由2组相互独立、相互平行的混凝反应系统、沉淀分离系统、加药系统、污泥及磁粉回收系统、配电及自控系统组成，每组设计规模3.75万m³/日。当其中一组设备发生故障需要停产维修时，另一组可单独运行。实践证明，当单边运行时，日处理水量5-6万

m³出水SS、TP完全达标。

1、混凝反应系统

该系统设置混凝池2座，每座分为4个池子，每个池子安装搅拌机一台，水力停留时间8-10分钟。

2、沉淀分离系统（澄清池）

设置澄清池2座，每座按上部方形、底部圆形单泥斗形式设计，为中间进水、周边出水形式，安装刮泥机1台。设计平均表面水力负荷11m3/m2·h,最大水力负荷15 m3/m2·h。

3、加药系统

本工艺所需药剂为聚合硫酸铁（11%）、聚丙烯酰胺阴离子（PAM）和磁粉。设计投加量如下：

3.1聚铁投加系统

该系统由卸料泵2台、35m³药剂储罐2座、加药泵4台和电控系统组成。药剂投加系统采用变频控制，可根据进水流量、出水水质、絮凝效果实时控制计量泵流量，并上传至中控室实现远程监控。

3.2 PAM阴离子投加系统

PAM阴离子采用干粉现场配置，设置PAM自动配药机1套，配套4台螺杆加药泵，计量泵流量由自控系统根据进水流量自动调节。

3.3 磁粉

磁粉为袋装投加，每袋20公斤，通过人工进行投加。

4 、污泥及磁粉回收系统

该系统包括污泥回流泵、污泥输送泵、磁粉分离机和电控系统组成。其中污泥回流泵4台，每组2台，为1备1用；污泥输送泵2台，1备1用；磁分离机2台，每组各1台，安装剪切机2台。

5、配电及自控系统

该系统装机容量169kw，运行功率91.4kw。配套PLC控制系统，可用于控制混凝系统的自动运行，并根据检测信号自动控制药剂投加量。PLC控制系统留有远程通讯接口，并与污水处理厂中控室联网，实现了远程监控运行。其配套仪表有：进水流量计、剩余污泥流量、回流污泥流量、在线浊度仪检测、加药泵运行频率及加药量、药剂储罐液位监测、搅拌机运行频率等。

五、运行经济指标

该项目自2013年投产运行至今，运行工况良好。

1、药耗：

2、药耗分析：

2.1 聚铁：实际投加量比设计聚铁投加量250mg/l多200mg/l，原因是磁沉淀工艺前端为芬顿工艺，该工艺主要去除COD，但由于运行成本高（约1.3元/m³），县政府一直不同意使用。因此，当二沉池出水大于50mg/l时，广饶厂一直用磁沉淀工艺来去除COD，从而造成聚铁用量比设计值要多。

2.2 PAM阴离子：药耗基本符合设计标准。

2.3 磁粉：实际投加量比设计投加量5mg/l多1-2mg/l，原因同聚铁一样，皆因为进一步去除COD增加了磁粉用量。但磁粉成本并未超出设计运行成本0.01元/m³，实际为0.00945元/m³。

2、出水指标

从上表分析，该工艺对SS、TP有很高的去除率，完全达到设计要求。另外，对COD也有30%左右的去除率，当二沉池出水COD在65mg/l左右时可以不通过芬顿工艺直接通过磁沉淀工艺去除COD。

3、运行成本

该工艺主要直接运行成本为药剂费、电费和维修费，以2016年为例，其运行费用构成如下：

3.1 药剂费

3.2 电费

运行功率为76.2kw，若按80%效率运行，则电成本为：

91.4 kw×24h×80%×0.08024元/kwh÷5.39万m³/天=0.0026元/m

³

3.3维修费

本年度共产生维修费10.5万元，处理污水1967.79万m³，折合维修成本0.0053元/m³。

3.4 直接运行费合计

0.13元/m³+0.0026元/m³+0.0053元/m³=0.138元/m³

六、工艺优缺点

1、优点：

1.1工艺表面负荷可达15m/h以上，具有优良的沉淀效果，出水SS﹤5mg/L，浊度﹤1.0NTU，TP﹤0.5mg/L；

1.2 极短的混凝与沉淀时间，总计20分钟左右；

1.3 由于系统内部具有5g/L的磁粉，因此耐受流量及固体负荷冲击；

1.4 水力条件要求简单，与常规混凝沉淀相同；

1.5 磁粉损耗很低，磁粉回收率为99%以上，折合费用﹤0.01元/吨水；

1.6 占地面积小，设计7.5万m³/天规模占地约300㎡；

1.7 操作简单，运行稳定。

2、缺点：

2.1 管道、阀门、泵类必须耐腐蚀和耐磨损材质，特别是污泥回流泵叶轮、通道内衬胶处理；

2.2 维修费较高，特别是污泥回流泵叶轮更换费用较高，每个约