用纳米絮凝剂解决雨季污水厂超负荷问题
来源：公众号 JIEI JIEI创新实验室
污水处理厂季节性问题——合流制污水溢流污染（CSO）
本公号此前推送的溢流污染系列专题文章中，全面剖析了合流制污水溢流污染造成的原因：由于径流污染物输送的非连续性和爆发性，其污染负荷所占比例在雨季会短时段内成倍升高，超过点源污染，对城市水体造成冲击性影响，严重制约城市水环境质量的彻底改善。
目前我国31省市区均分布有合流制排水管网，超过70% 的大城市雨污不分流。雨季污水处理厂瞬时流量剧增，水厂处理能力超过设计能力，经常超负荷运行。此外初雨及中后期雨水的COD、SS浓度波动大，会对污水厂造成瞬时负荷冲击。
应对措施可总结为两类，分别是完全分流制的市政排水管网建设和完全合流制管线的水厂方面的应对措施。
对于完全分流制的市政排水管网建设，投资成本比水厂投资成本高至少一个数量级，并且建设周期更长，不适用于短期应对合流制污水溢流污染的问题。
对于完全合流制的管线，水厂建设和工艺调整中一般采取的措施是建设调蓄池、旋流分离拦截悬浮物、强化生化池和扩建高密度沉淀池等，这些措施虽然能有效应对合流制污水溢流污染问题，但是有投资改造成本较高、建设周期长、设备维护成本高、应对冲击时工艺调整对运行人员素质要求高和设备利用率低等缺点。
污水处理厂季节性问题——我国污水处理厂运行负荷分析
我国污水处理厂平均处理流量仅有设计流量的50%，实际来水污染物浓度仅为设计接收浓度的一半，整体处理负荷不足设计值的一半。雨季进水浓度进一步降低后，负荷率降到了设计值的20-30%，雨季的来水污染物浓度负荷虽然降低了，但是进水流量却超过了设计值。污水厂生化处理的效率与污染物处理负荷有关，与流量关系不大，可利用富裕的负荷能力处理雨水。
那么雨季制约水量负荷进一步提高的主要原因就是二沉池污泥的沉降速率，因为二沉池的表面负荷与流量息息相关，超过设计流量后二沉池活性污泥来不及沉降就会排到出水口，造成出水水质变差并且活性污泥流失，严重影响了生化池的安全生产。
如果能有效解决二沉池的雨季负荷不足的问题，处理厂处理雨污水的流量可至少增加2-4倍，结合雨水存储池，总体可有效处理80%-90%的径流总量，有效杜绝合流制污水溢流污染的发生。
污水处理厂季节性问题——水厂药剂解决方案
要提升二沉池在雨季的污泥沉降效果，除了进行二沉池扩建或者增加高密沉淀池外，还有更快速更经济的方法，那就是在二沉池中投加絮凝剂，二沉池污泥沉降时间由30-60min降至1-10min，二沉池最大承载负荷得到提升，进而提升水厂处理能力。
NFSSS高效纳米复合絮凝剂是由清华大学环境学院研发，北京博泰至淳与清华大学环境学院产学研合作联合生产。该纳米絮凝剂是利用金属氧化物纳米颗粒与特别电荷有机载体结合，形成的以无机纳米铁为基础材料的高效纳米复合絮凝剂。
该产品广泛应用于：
1、污水初级沉淀；
2、提高二沉池污泥沉降速度；
3、治理污泥膨胀及悬浮污泥；
4、污泥高效脱水减容；
5、促进TP、硫化物及部分抗生素等微污染物的去除等
加入纳米絮凝剂后，污泥沉降速率上升明显，有助于二沉池污泥快速沉降。
污水处理厂季节性问题——絮凝剂投加案例分析
案例一：山西某污水处理厂
山西某污水处理厂主体工艺为AAO+高效沉淀池，设计水量16万吨/日，实际处理量在15万吨/日左右，且运行时二沉池表面负荷及堰口负荷处于设计最高值，冬季污泥沉降性差跑泥现象严重，处理规模达不到满负荷，高效沉淀池运行压力大，NFSSS絮凝剂投加浓度15-30μL/L，稀释十倍后加入生化池，0.5h后基本得到控制，1h后完全澄清。经对二沉池出水检测，该药剂对出水各项指标没有影响，并且处理水量提升后，二沉池污泥沉降效果依然显著。
案例二：北京某污水处理厂
北京某再生水厂工程设计远期规模16万吨/日，其中一期设计规模为8万吨/日，再生水处理采用多段AO+浸没式超滤工艺，并采用臭氧降低出水色度，最终出水水质达到北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准DB11/890-2012》中的B标准。
当进水量超过8万吨时，由于二沉池不能满足超负荷需求造成泥位升高，出现跑泥问题。为了实现超负荷下的达标需求，该厂采用二沉池投加纳米絮凝剂NFSSS的方式提高二沉池负荷，加药之后2h，泥位显著下降，处理水量提高了15%，且出水指标未受影响。示范应用证明，NFSSS絮凝剂可实现该厂处理规模提高至9万吨/日乃至更高。
案例三：包头某再生水厂
包头某再生水厂主体工艺为AAO工艺，设计水量7.5万吨/日，实际进水量8.3万吨/日，二沉池设计负荷无法满足污水厂超负荷运行，二沉池泥位较高，跑泥现象严重，通过在二沉池投加纳米絮凝剂NFSSS，泥位显著降低，二沉池出水清澈，而吨水药剂成本仅为6分钱。因此二沉池投加NFSSS，能够有效解决超负荷下二沉池负荷不足跑泥问题，为污水厂提供了有效解决方案。
加NFSSS絮凝剂之前
加NFSSS絮凝剂之后
小结
应对合流制污水溢流污染问题，可以在不新建市政雨水管网、不改造水厂构筑物的前提下，低成本更高效地解决，就是增加水厂二沉池的处理能力，能接收雨季80%以上的雨水。二沉池的污泥沉降性可以通过投加纳米絮凝剂来提高。
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