高效沉淀池在污水廠提標(biāo)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用評(píng)價(jià)

董超

摘要：文章闡述了高效沉淀池的工藝構(gòu)造、特點(diǎn)，通過對某城市污水處理廠深度處理部分高效沉淀池的工藝設(shè)計(jì)案例介紹，對北方和南方地區(qū)多個(gè)高效沉淀池工藝從運(yùn)行效果、藥耗情況、運(yùn)行相關(guān)問題等進(jìn)行對比和總結(jié)，對設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，為運(yùn)行工作者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：高效沉淀池；污水處理廠；提標(biāo)設(shè)計(jì)；應(yīng)用評(píng)價(jià)；深度處理 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X703 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.045

為進(jìn)一步改善水環(huán)境、防止水域發(fā)生富營養(yǎng)化，國家環(huán)保部明確要求城鎮(zhèn)生活污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉式、半封閉水域時(shí)，應(yīng)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。原執(zhí)行低標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠面臨提標(biāo)改造，在深度處理技術(shù)單元選擇上，主要有混凝沉淀、過濾、膜處理等深度處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污染物深度去除的主要功能也不盡相同。對于大多城市污水廠來說，由于雨污合流的排水體制等原因，大部分城市污水廠影響一級(jí)A達(dá)標(biāo)的主要因素集中在SS、TP、有機(jī)物等方面。對此在深度處理單元技術(shù)的選擇上，綜合考慮處理的穩(wěn)定性、投資和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等因素，一般選擇混凝沉淀或過濾，或2種組合的工藝。由于污水廠用地限制，改造難度大，為此，一種占地面積小、表面負(fù)荷高、處理效率高的新技術(shù)——高效沉淀池，在國內(nèi)污水處理提標(biāo)改造中得到了推廣應(yīng)用和發(fā)展。

1 高效沉淀池介紹

高效沉淀池（Densadeg）是以體外污泥回流循環(huán)為主要特征的一項(xiàng)水質(zhì)沉淀澄清新技術(shù)，因其具有絮凝效果好、沉降分離快、表面負(fù)荷高、出水水質(zhì)好、排泥濃度高等特點(diǎn)，在國內(nèi)給水凈化處理和污水深度處理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1.1 工藝構(gòu)造

高效沉淀池是“混合凝聚，絮凝反應(yīng)、沉淀分離、污泥濃縮”四個(gè)單元的綜合體。它是在傳統(tǒng)的斜管式混凝沉淀池的基礎(chǔ)上，增加了污泥回流系統(tǒng)，充分利用加速混合原理、接觸絮凝原理和淺池沉淀原理，把機(jī)械混合凝聚、機(jī)械強(qiáng)化接觸絮凝、斜管沉淀分離、污泥濃縮四個(gè)過程進(jìn)行優(yōu)化組合，從而獲得常規(guī)技術(shù)所無法比擬的優(yōu)良性能。

1.2 性能特點(diǎn)

（1）抗沖擊負(fù)荷較強(qiáng)，對進(jìn)水濁度波動(dòng)不敏感，對低溫低濁度原水的適應(yīng)能力強(qiáng)；（2）絮凝能力強(qiáng)，絮體沉淀速度快，出水水質(zhì)穩(wěn)定，這主要得益于絮凝劑、助凝劑、活性污泥同流的聯(lián)合應(yīng)用以及合理的機(jī)械混凝手段；（3）占地面積小。因?yàn)槠渖仙魉俑?，沉淀效率是普通沉淀池?～10倍，且為一體化構(gòu)筑物布置緊湊，約為傳統(tǒng)工藝的1/10；（4）水力負(fù)荷大，產(chǎn)水率高，水力負(fù)荷可達(dá)23m3/m2·h。因?yàn)槌恋硭俣瓤?、絮凝沉淀時(shí)間短，分離區(qū)的上升流速高達(dá)6mm/s，比常規(guī)工藝高出很多；（5）藥耗投加量相對較低。通過污泥內(nèi)循環(huán)，可節(jié)約10%～30%的藥劑投加；（6）排泥濃度高，一般可達(dá)20g/L以上，高濃度的排泥可減少水量損失。

2 工程設(shè)計(jì)案例

2.1 工藝設(shè)計(jì)概況

某城市污水處理廠工程建設(shè)規(guī)模為18萬m3/d，總變化系數(shù)KZ=1.3。污水處理提標(biāo)的主要工藝為高效沉淀池+活性砂濾池，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 工藝構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)

高效沉淀工藝由3個(gè)功能塊組成：快速混合池、絮凝反應(yīng)池、接觸沉淀池。

2.2.1 第一功能模塊：快速混合池。在快速混合池內(nèi)安裝一個(gè)快速攪拌器對原水與混凝劑進(jìn)行快速混合攪拌。混合反應(yīng)時(shí)間取值0.3～2min。攪拌速度梯度G值一般取500～1000s-1。

本工程的混合反應(yīng)時(shí)間設(shè)為2.01min，通過計(jì)算混合反應(yīng)的速度梯度、體積循環(huán)次數(shù)等參數(shù)可取得合理的混合池尺寸、攪拌設(shè)備參數(shù)。該模塊設(shè)4座構(gòu)筑物，單池工藝尺寸為3.2×3.2×6.45（H）m。

2.2.2 第二功能模塊：絮凝反應(yīng)池。絮凝反應(yīng)池內(nèi)獨(dú)特的導(dǎo)流筒和絮凝攪拌機(jī)使本單元的效能更高?；旌弦和ㄟ^絮凝反應(yīng)池底部的管涵進(jìn)入導(dǎo)流管，并在一個(gè)專門設(shè)計(jì)的渦輪攪拌器作用下引發(fā)絮凝反應(yīng)，使水流在反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的速率是進(jìn)水速率的8～10倍，攪拌器的攪拌速度與絮凝過程相匹配。高效軸流式攪拌機(jī)采用弧形槳葉，其效率比普通推進(jìn)式高30%～40%。本模塊反應(yīng)時(shí)間控制在10～15min，攪拌速度梯度值G一般為30～60s-1。本工程的絮凝反應(yīng)時(shí)間設(shè)為12.58min，該模塊設(shè)4座構(gòu)筑物與混合池一一對應(yīng)，單池工藝尺寸為18×18×6.45（H）m。本模塊通過回流污泥（回流量1.5%～3.5%）。

2.2.3 第三功能模塊：接觸沉淀池。沉淀區(qū)表面負(fù)荷為10～5m3/m2·h，沉淀池底板坡度為0.05～0.07、斜管的長度取1～1.5m、口徑為40～80mm。本工程將接觸沉淀池表面負(fù)荷定為在8m3/m2·h。該模塊設(shè)置4座構(gòu)筑物與絮凝反應(yīng)池一一對應(yīng)，單池工藝尺寸為，18×18×6.45（H）m、斜管的長度取1.5m、口徑80mm、安裝傾度和水平方向呈60°。懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)直徑為14m、線速度≤2.5m/min、濃縮污泥深度為200mm、沉淀池底板坡度0.07。

3 工程應(yīng)用的運(yùn)行評(píng)價(jià)

在對高效沉淀池工藝的相關(guān)污水處理項(xiàng)目進(jìn)行了考察，收集到北部地區(qū)3個(gè)項(xiàng)目（均有工業(yè)污水進(jìn)入）和南部地區(qū)2個(gè)項(xiàng)目的部分相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，詳見3.1和3.2。

3.1 高效沉淀池對目標(biāo)污染物的去除情況

3.1.1 對SS（單位為mg/L）的去除情況。北方3個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水SS分別為19.4、24.0、18.0，出水SS分別為6.2、14.0、5.4，SS的去除量分別為13.2、10、12.6，去除率分別為68.0%、41.7%、70.0%。

南方2個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水SS分別為11.3（范圍6～17）、10.13（范圍9～15），出水SS分別為5.8、7，SS的去除量分別為5.5、3.13，SS的去除率分別為48.6%、44%。

3.1.2 對TP（單位為mg/L）的去除情況。北方3個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水TP分別為2.44、1.66、0.89，出水TP分別為0.40、0.61、0.41，TP的去除量分別為2.04、1.05、0.48，TP的去除率分別為83.6%、63.3%、53.9%。

南方2個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水TP分別為0.25（范圍0.28～0.06）、0.24（范圍0.27～0.1），出水TP分別為0.13、0.16，TP的去除量分別為0.12、0.08，TP的去除率分別為48%、33%。

3.1.3 對CODcr（單位為mg/L）的去除情況。北方3個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水CODcr分別為30.9、38.2、51.3，出水CODcr分別為21.9、25.9、32.2，CODcr的去除量分別為9.0、12.3、19.1，去除率分別為29.1%、32.2%、37.2%。

南方2個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)水CODcr分別為23.9（范圍27.2～20.6）、24.7（范圍21.4～28.1），出水CODcr分別為20.7、21.6，CODcr的去除量分別為3.2、3.1，CODcr的去除率分別為13.3%、12.7%。

3.2 藥劑消耗情況

通過以上3.1和3.2統(tǒng)計(jì)情況，可以看出：（1）高效沉淀池工藝對SS、TP、COD均有穩(wěn)定的去除，可以實(shí)現(xiàn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，并且多數(shù)項(xiàng)目在后段增加了過濾工藝單元，進(jìn)一步保證達(dá)標(biāo)；（2）由于北方和南方地區(qū)氣候、生活習(xí)性、工業(yè)污水因素等差異，北方污水廠較南方污水廠進(jìn)水濃度相對較高，對SS、TP、COD這些目標(biāo)污染物的去除量和去除效率，北方明顯高于南方，同時(shí)藥劑消耗量也隨之增加；（3）藥劑的消耗與控制。北方污水廠相對南方污水廠，高效沉淀池化學(xué)除磷所承受處理負(fù)荷較高，這是藥耗明顯高的主要原因。南方2個(gè)污水廠高效沉淀池承受的污染物去除負(fù)荷低，混凝劑和助凝劑的藥耗相對較低。此外，藥耗還與生產(chǎn)運(yùn)行控制水平有關(guān)。

3.3 相關(guān)問題

（1）斜板上SS堆積和藻類滋生問題。運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)斜板上懸浮物的堆積和藻類的滋生，需定期沖洗。有些項(xiàng)目在高效沉淀池上設(shè)置了遮陽棚，一定程度上減輕了藻類問題，另外斜板材料可以考慮新型材料，最大減少吸附聚集；（2）對運(yùn)行控制要求高。高效沉淀池對懸浮污泥層及污泥回流的控制，技術(shù)上要求較高。實(shí)際上，目前國內(nèi)的運(yùn)行管理水平相對較低，面對污水廠生產(chǎn)的波動(dòng)、污泥性能的下降等不穩(wěn)定的因素，高效處理工藝的應(yīng)用對污水廠生產(chǎn)管理要求也越來越高。

4 結(jié)語

（1）多個(gè)案例的實(shí)際應(yīng)用表明，高效沉淀池在實(shí)現(xiàn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的深度處理上是可行的，可實(shí)現(xiàn)對一些目標(biāo)污染物的穩(wěn)定去除，并體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)性、適用性，對運(yùn)行管理也提出更高的要求。有些項(xiàng)目在后段同時(shí)增加了過濾工藝，對出水水質(zhì)進(jìn)一步加強(qiáng)保證；（2）與傳統(tǒng)混凝沉淀工藝相比，高效沉淀工藝占地面積小、表面負(fù)荷高、處理效率高、排泥濃度高等優(yōu)點(diǎn)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，改擴(kuò)建中能節(jié)約工程用地；（3）本文通過對某城市污水處理廠深度處理部分高效沉淀池的工藝設(shè)計(jì)案例介紹及對北方和南方地區(qū)多個(gè)高效沉淀池工藝從運(yùn)行效果、藥耗情況、運(yùn)行相關(guān)問題等進(jìn)行對比和總結(jié)，對設(shè)計(jì)研究及運(yùn)行工作者提供參考借鑒。

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