改良UNITANK 工藝+磁混凝高效沉淀工藝在污水處理廠的應用

張疆 蔣燕

（深圳市楠柏環(huán)境科技有限公司，廣東 深圳 580000）

一、項目概括

合水口污水處理站建設目的是解決光明核心片區(qū)污水干管高水位運行現(xiàn)狀，防止高峰期干管內污水溢流至河道同時消除河道黑臭水體。于2020年6 月29 日通水運營，設計處理水量為5 萬m3/d，最大處理量為9 萬m3/d，總變化系數(shù)Kz 為1.8，取水點為DN1200 燕川污水干管。設計出水水質執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》GB 3838-2002 中的準Ⅳ類水質標準（不考核TN，且SS ≤10 mg/L）并滿足河道黑臭水體考核。設計進水水質標準：COD ≤450 mg/L，BOD ≤150 mg/L，NH3-N ≤40 mg/L，TP ≤8 mg/L，SS ≤300 mg/L；設計出水水質標準：COD ≤30 mg/L，BOD ≤6 mg/L，NH3-N ≤1.5 mg/L，TP ≤0.3 mg/L，SS ≤10 mg/L。

（一）污水處理流程

污水通過干管進入鋼絲繩牽引式格柵去除污水中大塊垃圾，并由潛污泵將污水輸送至主廠區(qū)內進流細格柵，進一步去除污水中小塊垃圾，在平流沉砂池中通過氣提抽砂的方式去除污水中的無機砂粒，在UNITANK 生化池（簡稱生化池）進行二級處理，通過進水、厭氧、好氧、精曝、沉淀、反洗、出水周期往復運行，利用活性污泥去除污水中污染物，最后流入磁混凝高效沉淀池（簡稱磁混池）進行深度處理，通過加入聚合氯化鋁鐵（PAFC）、磁粉、聚丙烯酰胺（PAM）進一步去除污水中的污染物，并在沉淀池絮體與水分離，處理完成。

（二）污泥處理流程

生化池和磁混池的污泥通過污泥輸送泵輸送至儲泥池，再通過切割機、泥泵輸送至離心脫水機脫水至80%以下，外運至深圳楠柏能源環(huán)保有限公司二次脫水并能源化。

工藝流程如下圖1 所示

圖1 污水處理流程圖

二、改良UNITANK 生化池

（一）基本構造

UNITANK生化池共有兩組，單組規(guī)模2.5萬m3/d，峰值流量4.5萬m3/d，每組由3 個方形池（兩個邊池（30m×28m），一個中間池（31m×28m）和1 個出水槽組成，設計水深6m，每池安裝了4 個攪拌器，鋪設了進水管道和曝氣管道，六個池共鋪設7088 個曝氣盤，單池可單獨進水和曝氣，邊池鋪設斜管充當沉淀池和曝氣池，并設排泥系統(tǒng)定期排泥。每組UNITANK平均設計流量為0.289m3/s，污泥負荷為0.095kgBOD5/(kgMLVSS·d)，沉淀池表面負荷為1.69m3/(m2·h)，容積負荷為3.5kgBOD5/m3·d，出水堰負荷為1.3 L/(s·m)，總停留時間為13.5h，每組有效容積為14748m3。

（二）運行方式

UNITANK 工藝按矩陣走周期，一周期4-6 個小時，各階段的時段可根據(jù)水量、水質進行調整。為更好去除TP 和NH3-N，通過運行調試優(yōu)化UNITANK 工藝工況，延長了厭氧階段和精曝階段的時間，將原設計厭氧階段時間45 分鐘和精曝階段時間30 分鐘，調整為厭氧1 個小時和精曝1 個小時。工況的切換和運行周期的調整等，由鼓風系統(tǒng)、攪拌機和進出水閘相應的控制系統(tǒng)調控。兩池組反洗時間間隔需大于1h。

工藝矩陣圖如表1所示：

表1 UNITANK 工藝矩陣圖

（三）UNITANK 生化池的除磷原理及效果

厭氧階段聚磷菌水解釋放磷合成PHB（聚-β-羥基丁酸鹽），利用釋磷過程中產生的能量降解污水中的污染物；好氧階段聚磷菌降解PHB 攝入過量磷合成聚合磷酸鹽。生化池出水TP 均值在1.80mg/L 左右≥0.3mg/L，去除率為50%，達不到出水水質標準，深度處理工藝的加入輔助除磷,同時進一步去除COD、SS 等污染物。

三、磁混凝高效沉淀池

（一）基本構造

磁混池為鋼結構池體，共兩組成對稱模式，單組規(guī)模3.5 萬m3/d，單組峰值處理量4.55 萬m3/d，池體尺寸32m×13m，沉淀池直徑11m，水深6.15m，表面負荷17.9m3/(m2.h)。由快混區(qū)、磁混區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)、磁回收系統(tǒng)及污泥回流系統(tǒng)等組成。

（二）運行方式

生化池出水流入快混區(qū)，快混區(qū)投加液體PAFC，與污水中的正磷酸鹽反應生成沉淀，同時使膠體脫穩(wěn)、聚集形成微小絮體；自流入磁混區(qū)，投加一定量的磁粉，在攪拌器的快速攪拌下，磁粉絮體充分結合增大絮體的比重。最后流入絮凝區(qū)，在PAM的吸附架橋作用下絮體集聚形成大的絮體，在斜管沉淀池泥水分離。

（三）參數(shù)控制

1.藥劑的投加量和反應時間。不同反應池藥劑的投加量不同，液體PAFC 投加量控制在60～150mg/L，PAM 與水配比濃度控制在2～3‰，投加量控制在0.4～1mg/L，通過控制加藥泵的頻率控制藥量的投加，磁粉量保持在5～10g/L；不同反應池藥劑的反應時間也不同，快混區(qū)反應時間為1.68min、磁混區(qū)反應時間為1.68min、絮凝區(qū)反應時間5.48min，需根據(jù)緩沖區(qū)絮體的大小調整攪拌器的轉速，控制藥劑的反應時間。

2.回流污泥及剩余污泥流量。污泥回流泵輸送的污泥：一部分回流至磁混區(qū)增加磁混區(qū)的污泥濃度使污泥中殘有的藥量及大量磁粉再次利用；另一部分通過磁回收系統(tǒng)，磁粉回收污泥排入污泥池。污泥回流泵最大流量為110m3/h,回流流量控制在80m3/h 左右，剩余污泥流量控制在20m3/h左右。

3.刮泥機扭矩。刮泥機扭矩的大小顯示著泥量的多少，刮泥機數(shù)值到達500 時會報警，達到1000 時刮泥機自動停機。扭矩控制在500 以下。

4.運行效果

對運營期間2020年11 月到2021年4 月的水質化驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2：

表2 水質化驗數(shù)據(jù) 單位（mg/L)

從表2 數(shù)據(jù)中可知：磁混池出水TP 去除率達到了95%，比生化池出水TP的去除率增加了40%，COD、SS、BOD 都有很好的去除效果。

四、結論

1.持續(xù)性進水及攪拌器的運轉，生化池沒有絕對的厭氧區(qū)；2.生化池三池相通節(jié)省了污泥回流設計成本；3.上一周期污泥中含有大量的硝酸鹽，率先利用污水中的有機物進行反硝化，導致UNITANK 工藝除磷的效果不理想；4.反沖洗時的動能，源于兩池間的液位差，通過一定的液位差使排水槽上的污泥被沖洗，保證了出水水質，節(jié)省了一定的電耗；5.PAFC 集鋁鹽和鐵鹽的優(yōu)點，提升了絮體的聚合速度以及密實性，磁粉的投加使絮體的密度比水大易于沉降；6.磁混凝高效沉淀工藝作為UNITANK 工藝的深度處理工藝，很好的除去了TP 等污染物，保證了出水水質穩(wěn)定達標，甚至可以達到地表Ⅲ類水質排放標準；7.設污泥回流系統(tǒng)和磁回收系統(tǒng)使藥劑、磁粉得到再次利用，節(jié)省了一定的成本；8.鋼結構池體和設備一體化，節(jié)省了一定占地面積，操作簡單，得到污水處理廠廣泛應用。