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浅谈磁混凝沉淀工艺在污水处理中的应用

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:


药剂名称

聚铁

PAM阴离子

磁粉

投加量(mg/l

250

1-2

5

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:

药剂名称

聚铁

PAM阴离子

磁粉

平均投加量(mg/l

450

1.2

6-7

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

SS

TP

COD

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

平均值(mg/l

14.28

1.27

91.1%

1.43

0.05

96.5%

66.06

44.62

32.5%

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

药剂名称

聚铁

PAM阴离子

磁粉

成本合计

单耗(mg/l)

单价(/)

成本(元/m³)

单耗(mg/l)

单价(/)

成本(元/m³)

单耗(mg/l)

单价(/)

成本(元/m³)

/m³

平均值

485

220

0.107

1.05

12500

0.013

7.3

1380

0.01

0.13


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/m³

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1.2万元,每年更换一次,4个近5万元;

2.3 絮凝效果受进水PH影响严重,当PH﹤7时,絮凝效果不好,PH﹤6时基本不絮凝,造成澄清池瞬间浮泥,严重影响出水水质。

七、总结 

通过这几年运行,该工艺对SS、TP去除效果很好,对COD也有25%左右的去除率,在出水达标方面发挥了重要作用。该工艺占地面积小、处理水量大、运行成本低,非常适合用地紧张的污水厂新建、改建或提标改造,因此,建议推广使用。


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