錦州濱海新區(qū)西海污水處理廠的擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)

曹立業(yè)，蘇煒

（1.山東省輕工業(yè)設(shè)計(jì)院，濟(jì)南250010；2.山東博控機(jī)電有限公司，濟(jì)南250010）

1 錦州濱海新區(qū)西海污水處理廠簡介

錦州濱海新區(qū)西海污水處理廠于2009年建設(shè)完成，設(shè)計(jì)處理規(guī)模40 000t/d，采用A/A/O生化處理工藝，服務(wù)范圍為濱海新區(qū)渤海大道以西區(qū)域。原工藝流程如圖1所示。

圖1 A/A/O生化處理工藝流程

2 污水處理廠運(yùn)行管理過程中發(fā)現(xiàn)的問題

2.1 實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)與原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)存在較大偏差

本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)mg/L

本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)服務(wù)范圍內(nèi)排放的污水中，工業(yè)污水比例約為60%，生活污水比例約為40%，進(jìn)水水質(zhì)B/C（B為生化需氧量BOD5；C為化學(xué)需氧量COD）為0.5，屬于較易生化廢水，且污水中炭、氮、磷營養(yǎng)較均衡。因此，本項(xiàng)目原始設(shè)計(jì)按照常規(guī)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用傳統(tǒng)的A/A/O處理工藝。但隨著錦州濱海新區(qū)的逐步建設(shè)發(fā)展，開發(fā)區(qū)的定位與規(guī)劃也隨之發(fā)生了變化。目前，錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)已經(jīng)由省級開發(fā)區(qū)升級為國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，是遼寧省西部唯一的國家級開發(fā)區(qū)。

目前，污水處理廠接納的污水中，工業(yè)廢水占比達(dá)到90%以上，只有少量的生活污水。工業(yè)廢水主要包括：光伏廢水、機(jī)械加工廢水、糧食加工廢水、煤炭及其他貨物儲運(yùn)廢水等，由于工業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定，導(dǎo)致廢水排放不穩(wěn)定，原有工藝流程難以適應(yīng)[1]。

2.2 實(shí)際處理水量與設(shè)計(jì)規(guī)模之間存在較大偏差

原污水處理廠一期工程建設(shè)規(guī)模為40 000m3/d，生化段分為2個單元，每個單元處理能力為20 000m3/d。但目前實(shí)際進(jìn)水量已超過20 000m3/d。隨著濱海新區(qū)的日益發(fā)展，至2025年水量可達(dá)到60 000m3/d。因此，現(xiàn)有污水處理廠設(shè)施已不能滿足處理要求，急需進(jìn)行擴(kuò)容改造。

2.3 進(jìn)水SS較高且波動較大

由于進(jìn)水中懸浮物比設(shè)計(jì)值高，進(jìn)水懸浮物較細(xì)密，靜置易沉淀，累積在生化池中，導(dǎo)致生化池內(nèi)活性污泥比重變大，長期淤積在生化池底部，不但影響曝氣器的充氧效率，還導(dǎo)致出水水質(zhì)波動，對出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放影響較大[2]。

3 污水廠擴(kuò)容改造方案

從本項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)及實(shí)際運(yùn)行狀況來看，擴(kuò)容改造工程的主要任務(wù)如下：（1）改造生化系統(tǒng)。提高生化段生物脫氮除磷的能力，針對性地增加缺氧池池容和外加碳源投加措施，提高總氮去除效果，并對原有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行維護(hù)，改善好氧池曝氣效果。（2）改造深度處理系統(tǒng)。原有深度處理系統(tǒng)采用平流式二沉池，表面負(fù)荷較大，池型不合理，SS去除率較低。本次改造采用磁加載絮凝沉淀工藝，去除難生物降解的COD、SS和總磷。

由于西海污水處理廠進(jìn)水懸浮物較高，原平流沉淀池SS去除率效果不佳，本次改造深度處理系統(tǒng)采用磁絮凝沉淀池工藝。磁絮凝沉淀池主要包括：磁粉投加模塊、磁絮凝反應(yīng)模塊、污泥快速沉降分離模塊、磁粉回收循環(huán)利用模塊、混凝劑制備存儲以及定量投加模塊和智能自動化控制模塊6部分組成。

3.1 工藝原理

根據(jù)混凝沉淀的反應(yīng)原理，投加混凝劑的目的是改變膠體或懸浮顆粒的表面電荷性質(zhì)，使膠體或懸浮顆粒的吸引能大于排斥能而促進(jìn)膠體或懸浮顆粒凝聚。加入高分子絮凝劑的目的是通過架橋作用使絮體凝聚。相關(guān)文獻(xiàn)中對磁絮凝的反應(yīng)機(jī)理也進(jìn)行了闡述，含磁粉絮體的形成與不含磁粉絮體的形成過程基本一樣，都是在混凝劑的作用下完成[3]。對磁粉顆粒表面電位的測試結(jié)果證明，磁粉顆粒表面呈現(xiàn)負(fù)電性屬性。含磁粉絮體的形成過程為：首先投加的混凝劑進(jìn)行水解，水解產(chǎn)生的正離子因?yàn)槲诫娭泻妥饔眉墼趲в胸?fù)電荷的懸浮顆粒和磁粉顆粒周圍，然后因?yàn)殪o電斥力的消失或減弱，通過懸浮顆粒與磁粉顆粒之間以及它們自身之間的范得華引力逐漸吸引變大；最后，通過高分子絮凝劑的架橋連接作用逐步將形成的絮體變成更大密度的絮團(tuán)，從而使水中的懸浮顆粒沉淀。從這個過程可以看出，有磁粉參與的磁絮凝反應(yīng)與沒有磁粉參與的絮凝反應(yīng)沒有本質(zhì)區(qū)別，磁粉顆粒與其他的懸浮顆?；蚰z體一樣，混凝劑的反應(yīng)機(jī)理對它同樣是有效的，過去的混凝反應(yīng)理論同樣對加磁絮凝反應(yīng)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，其他強(qiáng)化混凝反應(yīng)的措施也都適用于促進(jìn)加磁絮凝反應(yīng)。

采用磁絮凝反應(yīng)工藝處理污水時(shí)，應(yīng)充分考慮污水的水質(zhì)特點(diǎn)，選擇合適的混凝劑，然后投加磁粉顆粒作為載體強(qiáng)化絮凝反應(yīng)過程。由于投加的磁粉顆粒密度較大，投加后可有效增加絮體密度，提高絮體沉降速度，這樣就相當(dāng)于變相增加沉淀池的表面負(fù)荷，經(jīng)測算表面負(fù)荷可增大2～3倍。磁絮凝沉淀池對比傳統(tǒng)混凝沉淀池，減小用地面積，節(jié)省了土建投資。

沉降后含有磁粉顆粒的絮體在池底污泥斗中形成剩余污泥，污泥經(jīng)過磁鼓吸附后，將絮體中的絕大部分磁粉分離回收，然后重新投加到污水中，進(jìn)行再次循環(huán)利用。

3.2 典型應(yīng)用

山東省廣饒某污水處理廠提標(biāo)改造工程，設(shè)計(jì)規(guī)模：平均水量60 000m3/d，2組并聯(lián)運(yùn)行，工業(yè)混合污水占比高達(dá)70%，經(jīng)過生化處理后進(jìn)入加磁絮凝沉淀池池進(jìn)行深度處理。工程目標(biāo)：去除COD、SS、TP。實(shí)際運(yùn)行效果：COD、懸浮物、總磷P等指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 本工程設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)規(guī)模：已有20 000t/d磁絮凝沉淀池，新建二期磁絮凝沉淀池按40 000t/d規(guī)模實(shí)施。表面負(fù)荷：20～40m3/（m2·h）；沉淀池停留時(shí)間HRT=20min；磁粉回收率≥99%；裝機(jī)功率：28kW/套。

3.4 主要構(gòu)筑物表

主要構(gòu)筑物如表2所示。

表2 二期工程主要構(gòu)筑物表

4 結(jié)語

針對錦州濱海新區(qū)西海污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)及現(xiàn)狀工藝流程，本次改造設(shè)計(jì)采用磁絮凝沉淀處理工藝配合生化系統(tǒng)改造，可有效解決污水處理廠出水水質(zhì)不穩(wěn)定的問題。

另外，污水處理廠運(yùn)管人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管污水進(jìn)水水質(zhì)，杜絕對污水廠運(yùn)行有較大影響的污染物，如SS、色度、有毒有害物質(zhì)等超標(biāo)污水進(jìn)入污水處理廠。結(jié)合本次改造工程，補(bǔ)充完善儀表和自控系統(tǒng)，增加在線MLSS儀、在線DO儀、在線ORP儀等過程儀表，及時(shí)掌握工藝運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)全廠實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動運(yùn)行。