磁混凝沉淀+两级BAF在黑臭水体中的应用研究

磁混凝沉淀+两级BAF在黑臭水体中的应用研究

石建伟

（中节能铁汉环保集团有限公司 广州 510000）

摘要：由于截污管网建设不完善，绝大部分生活污水未经处理直接排入河渠，导致城市河道内水质长年处于黑臭状态。以某河道黑臭水体净化工程为例，设计采用磁混凝沉淀－两级BAF为核心的组合工艺。对该组合工艺流程进行了论述，介绍了主要设计参数及技术特点。实际运行结果表明，该工艺对COD、NH3-N和TP的平均去除率分别达71.7%、96.1%、81.4%，均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》V类标准。该工艺组合简单高效，建设周期短，占地面积小，具有良好的污染物去除效果。

关键词：黑臭水体；磁混凝沉淀；两级BAF

Application of magnetic coagulation and precipitation two-stage BAF in urban black and smelly water bodies

Shi Jianwei

(CECEP TECHAND ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP COMPANY LIMITED, Guangzhou, 51000)

Abstract:Due to the imperfect construction of the pollution interception network, most of the domestic sewage is discharged directly into the river without treatment, resulting in the water quality in the urban river is black and smelly for a long time. Taking the black and smelly water purification project of a river as an example, the combined process of magnetic coagulation precipitation and two-stage BAF as the core is designed. The process flow of the combination is discussed, and the main design parameters and technical characteristics are introduced. The actual operation results show that the average removal rates of COD, NH3-N and TP are up to 70.7%, 93.3% and 80.5% respectively, all of which meet the Category V standard of GB 3838-2002 《Surface Water Environmental Quality Standard》. The process combination is simple and efficient, the construction period is short, the floor area is small, and the pollutant removal effect is good.

Keywords:Black and smelly water;Magnetic coagulation precipitation;Two-stage BAF

1 引言

城市黑臭水体是城市建成区内呈现令人不悦的颜色（黑色或泛黑色）和（或）散发出令人不适气味（臭或恶臭）的水体的统称[1]。城市黑臭水体产生的主要原因是城市生活污水和工业污水的通过管网排入河道水体，以及城镇废弃物的随意丢弃，排入河道的污染物超过了河道水体生态自净能力，产生的大量污染物质，超出了河道水体的环境容量和自净能力。大块污染物质在水中腐败发酵，由于缺氧的原因，大量厌氧微生物繁殖增多，厌氧微生物新陈代谢产生甲烷、氨、硫化氢等气体并使河水散发出臭味[2]。

根据城市黑臭水体形成的各种不同原因，城市黑臭水体的治理应该参照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的常规技术路线进行合理实施[2-3]。针对控源截污，通常对截流式合流制溢流污水进行旁路治理，以缓解河道水体的污染。如张璇等采用快滤－MBR工艺对黑臭河道水体进行净化[4]，孟令鑫等采用超磁混凝/接触氧化/稳定塘工艺处理河道黑臭水体[5]，李捍东等采用曝气/微生物/人工湿地组合工艺处理理黑臭河水[6]，出水水质达到GB 3838－2002《地表水环境质量标准》V类要求。以上各种工艺对治理黑臭水体均有一定的效果，但多数工艺均存在设施占地面积较大或者运营费用偏高的问题。

惠州市博罗县某排渠为沙河园洲镇镇流域内的一级支流，由于片区管网建设不完善，绝大部分生活污水未经处理直接排入河渠，导致该排渠水质长年处于黑臭状态，严重污染沙河水质。结合该河道黑臭水体治理工程，本文研究分析磁混凝沉淀-两级BAF组合工艺在截流污水治理工程应用方面的优劣点，为以旁路治理方式净化黑臭水体提供依据

2 工程概况

为解决排渠黑臭问题，本项目采用“控源截污+旁路治理”的技术路线，通过沿渠挂管截污，将沿渠生活污水收集接入新建一体化化污水处理站，有效降低明渠外源污泥负荷，改善明渠水体生态环境，逐步消除明渠水体黑臭现象。

一体化化污水处理站采用磁混凝沉淀+两级BAF为主的处理工艺，处理水量为1500 m3/d,项目目标为主要指标（COD、NH3-N、TP）出水水质达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》V类水标准，设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质

Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 工艺流程

本项目采用磁混凝沉淀+两级曝气生物滤池为核心的组合工艺。磁混凝沉淀技术是通过物化反应和投加磁种形成磁絮体，再利用超强磁力实现磁絮体与水的快速分离，达到去除目标污染物目的的一种高效吸附净化技术[7]。BAF是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备，与给水处理的快速滤池相类似，曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体，能有效去除水中有机物和氨氮。具有抗冲击能力强，占地面积少，投资运行成本低，自动化程度高，出水水质好且稳定的优点[8]。两者组合使用，能充分发挥各自优势，提高系统污染物去除率工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

Fig.1 Process flow diagram

污水经过管网截流收集后进入格栅井，通过格栅截留大粒径的漂浮物和悬浮物，然后进入调节池调蓄，污水经过一个均质均量的过程。通过提升泵将污水提升至磁混凝沉淀设备中，加入磁粉、混凝剂和絮凝剂后，然后经过斜管沉淀池沉淀，通过物理化学反应作用去除污水中大部分的COD、TP和SS等污染物。经过斜管沉淀池后，上清液通过提升泵增压进入高效生物反应器，污泥和磁粉回流至磁分离机进行分选，将污泥和磁粉分开，磁粉回收至混凝池，污泥流至污泥储存；然后通过叠螺脱水机进行污泥脱水处理后，泥饼外运处理，滤液回流至调节池。

污水流经高效生物反应器，利用高效生反应器中滤料的强氧化降解能力，快速降解污水中大量的COD和部分NH3-N，并通过滤料截留污水中大部分的SS后进入高效脱氮反应器，高效脱氮反应器集生物硝化及物理吸附于一体，其内部独特的结构及生物载体，使其具有高效的氨氮去除能力和较高的水力负荷。经高效脱氮反应器后，出水COD、NH3-N、SS、TP指标达到地表V类水标准排放要求，最终出水达标排放。

4 主要构筑物及工艺参数

（1）调节池。1座，钢筋混凝土，尺寸为12.0×10.0×6.0 m，有效水深为2.0 m，停留时间为HRT=3.96 h。设置提升泵2台，1用1倍，流量为62.5 m3/h，扬程为15.5 m，功率为5.5 kw；不锈钢提篮格栅1套，格栅栅隙10mm。

（2）磁混凝沉淀一体化设备。1座，钢结构，尺寸为4.0×3.0×3.3 m，表面负荷为5 m3/m2.h，设置污水提升泵2台，1用1备，流量为62.5 m3/h，扬程为10.5 m，功率为3.7 kw；污泥回流泵2台，1用1备，流量为10.0 m3/h，扬程为10.5 m，功率为0.75 kw；磁分离机1台。

（3）高效生物反应器。3座，钢结构，尺寸为Φ3.2×6.0 m，滤速为2.9 m/h，空床水力停留时间为81 min，COD负荷为1.7 kg COD/（m3·d），滤料高度为3.5 m，气水比为3:1，设置自控控制系统1套。

（4）高效脱碳反应器。3座，钢结构，尺寸为Φ3.2×5.0 m，滤速为2.9 m/h，空床水力停留时间为59 min，硝化负荷为0.5 Kg NH3-N）/m³.d，滤料高度为2.5 m，气水比为2:1，设置自控控制系统1套。

（5）清水池。1座，钢结构，尺寸为6.0×2.5×3.0 m，停留时间：36 min，设置反洗水泵1台，流量为18.0 m3/h，扬程为14 m，功率为11 kw。

（6）鼓风机房。1间，框架结构，尺寸为5.5×5.0×3.8 m，设置曝气风机3台，2用1备，流量为4.05 m3/min，风压为58.8 kPa，功率为7.5 kw；反洗风机1台，流量为7.5 m3/min，风压为58.8 kPa，功率为15 kw；空压机1台。

（7）加药间及脱水机房。1间，框架结构，尺寸为8.5×5.0×3.8 m，设置叠螺脱水机1台，PAC、PAM加药装置各1套，流量为60 L/h，压力为10 bar，功率为0.37 kw。

5运行效果分析

该工程自调试通水以来，一直稳定运行，工程运行稳定后持续对进、出水水质进行了半年（2019年12月-2020年6月）的连续监测，出水水质满足GB3838-2002《地表水环境质量标准》V类水标准。

表2 实际进、出水水质

Tab.2 Actual influent and effluent quality

由监测数据可知，该污水处理系统处理后出水COD，NH3-N，TP能稳定达到地表Ⅴ类水标准。出水COD最高值为39.2 mg/L，最低值为6.02 mg/L，平均值为17.91 mg/L，平均去除率达71.3%；出水NH3-N最高值为1.98 mg/L，最低值为0.07 mg/L，平均值为0.54 mg/L，平均去除率达96.1%；出水TP最高值为0.39 mg/L，最低值为0.03 mg/L，平均值为0.18 mg/L，平均去除率达81.4%；该工程实际运行效果良好，特别是去除氨氮效果优异。

6 技术经济分析

该截污治理工程占地面积约为1500 m2，工程总投资为451万元，运行费用为1.17元／m3。

7 结论

采用磁混凝-两级BAF组合工艺处理截污管网生活污水，系统运行稳定，出水达到地表V类水标准。该工艺具有建设周期短、占地面积小、简单高效的特点，符合黑臭水体治理工程需要，具有良好的生态环境效益和应用推广前景。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部, 环境保护部.城市黑臭水体整治工作指南[S/OL]. (2015-08-28)[2019-01-20]．

[2]张强. 黑臭水体形成原因及治理分析[J]. 资源节约与环保, 2021, 2: 107-108．

[3]朱韻洁, 李国文, 张列宇. 黑臭水体治理思路与技术措施[J]. 环境工程技术学报, 2018, 8(5): 495-501．

[4]张璇, 蒋伟勤, 范晓宇. 快滤-MBR原位直接净化黑臭河道水体工艺研究[J]. 水处理技术, 2017, 43(4): 105-108．

[5]孟令鑫, 胡天媛, 宫政. 超磁混凝/接触氧化/稳定塘工艺应急处理黑臭水体[J]. 中国给水排水, 2018, 34(16): 93-96．

[6]李捍东, 朱健, 王平. 曝气/微生物/人工湿地组合工艺处理黑臭河水[J]. 中国给水排水, 2019, 25(11): 22-24．

[7]吴秀伟, 蒲文鹏, 等. 超磁分离净化技术在J河道治理中的应用研究[J]. 绿色科技, 2017, 22: 49-52．

[8]唐少宇, 周如金, 等. 曝气生物滤池技术的研究进展[J]. 现代化工, 2013, 33(2): 24-27．

作者简介：石建伟（1990.10-  ），男，广东清远，本科，中级工程师，从事环境保护工程设计工作；