高效沉淀池在污水廠提標中的設計與應用評價

董超

摘要：文章闡述了高效沉淀池的工藝構造、特點，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計案例介紹，對北方和南方地區多個高效沉淀池工藝從運行效果、藥耗情況、運行相關問題等進行對比和總結，對設計進行了研究，為運行工作者提供參考借鑒。

關鍵詞：高效沉淀池；污水處理廠；提標設計；應用評價；深度處理 文獻標識碼：A

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

為進一步改善水環境、防止水域發生富營養化，國家環保部明確要求城鎮生活污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉式、半封閉水域時，應執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級標準的A標準。原執行低標準的污水處理廠面臨提標改造，在深度處理技術單元選擇上，主要有混凝沉淀、過濾、膜處理等深度處理技術，實現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A達標的主要因素集中在SS、TP、有機物等方面。對此在深度處理單元技術的選擇上，綜合考慮處理的穩定性、投資和運行經濟性等因素，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、表面負荷高、處理效率高的新技術——高效沉淀池，在國內污水處理提標改造中得到了推廣應用和發展。

1 高效沉淀池介紹

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

1.1 工藝構造

高效沉淀池是“混合凝聚，絮凝反應、沉淀分離、污泥濃縮”四個單元的綜合體。它是在傳統的斜管式混凝沉淀池的基礎上，增加了污泥回流系統，充分利用加速混合原理、接觸絮凝原理和淺池沉淀原理，把機械混合凝聚、機械強化接觸絮凝、斜管沉淀分離、污泥濃縮四個過程進行優化組合，從而獲得常規技術所無法比擬的優良性能。

1.2 性能特點

（1）抗沖擊負荷較強，對進水濁度波動不敏感，對低溫低濁度原水的適應能力強；（2）絮凝能力強，絮體沉淀速度快，出水水質穩定，這主要得益于絮凝劑、助凝劑、活性污泥同流的聯合應用以及合理的機械混凝手段；（3）占地面積小。因為其上升流速高，沉淀效率是普通沉淀池的8～10倍，且為一體化構筑物布置緊湊，約為傳統工藝的1/10；（4）水力負荷大，產水率高，水力負荷可達23m3/m2·h。因為沉淀速度快、絮凝沉淀時間短，分離區的上升流速高達6mm/s，比常規工藝高出很多；（5）藥耗投加量相對較低。通過污泥內循環，可節約10%～30%的藥劑投加；（6）排泥濃度高，一般可達20g/L以上，高濃度的排泥可減少水量損失。

2 工程設計案例

2.1 工藝設計概況

某城市污水處理廠工程建設規模為18萬m3/d，總變化系數KZ=1.3。污水處理提標的主要工藝為高效沉淀池+活性砂濾池，出水水質執行《城鎮污水廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準。

2.2 工藝構筑物的設計參數

高效沉淀工藝由3個功能塊組成：快速混合池、絮凝反應池、接觸沉淀池。

2.2.1 第一功能模塊：快速混合池。在快速混合池內安裝一個快速攪拌器對原水與混凝劑進行快速混合攪拌?；旌戏磻獣r間取值0.3～2min。攪拌速度梯度G值一般取500～1000s-1。

本工程的混合反應時間設為2.01min，通過計算混合反應的速度梯度、體積循環次數等參數可取得合理的混合池尺寸、攪拌設備參數。該模塊設4座構筑物，單池工藝尺寸為3.2×3.2×6.45（H）m。

2.2.2 第二功能模塊：絮凝反應池。絮凝反應池內獨特的導流筒和絮凝攪拌機使本單元的效能更高?；旌弦和ㄟ^絮凝反應池底部的管涵進入導流管，并在一個專門設計的渦輪攪拌器作用下引發絮凝反應，使水流在反應器內部循環流動的速率是進水速率的8～10倍，攪拌器的攪拌速度與絮凝過程相匹配。高效軸流式攪拌機采用弧形槳葉，其效率比普通推進式高30%～40%。本模塊反應時間控制在10～15min，攪拌速度梯度值G一般為30～60s-1。本工程的絮凝反應時間設為12.58min，該模塊設4座構筑物與混合池一一對應，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。沉淀區表面負荷為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荷定為在8m3/m2·h。該模塊設置4座構筑物與絮凝反應池一一對應，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°。懸掛式中心傳動刮泥機直徑為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 工程應用的運行評價

在對高效沉淀池工藝的相關污水處理項目進行了考察，收集到北部地區3個項目（均有工業污水進入）和南部地區2個項目的部分相關基礎數據，詳見3.1和3.2。

3.1 高效沉淀池對目標污染物的去除情況

3.1.1 對SS（單位為mg/L）的去除情況。北方3個項目，進水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個項目，進水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個項目，進水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個項目，進水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個項目，進水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個項目，進水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統計情況，可以看出：（1）高效沉淀池工藝對SS、TP、COD均有穩定的去除，可以實現一級A標準，并且多數項目在后段增加了過濾工藝單元，進一步保證達標；（2）由于北方和南方地區氣候、生活習性、工業污水因素等差異，北方污水廠較南方污水廠進水濃度相對較高，對SS、TP、COD這些目標污染物的去除量和去除效率，北方明顯高于南方，同時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，高效沉淀池化學除磷所承受處理負荷較高，這是藥耗明顯高的主要原因。南方2個污水廠高效沉淀池承受的污染物去除負荷低，混凝劑和助凝劑的藥耗相對較低。此外，藥耗還與生產運行控制水平有關。

3.3 相關問題

（1）斜板上SS堆積和藻類滋生問題。運行中會出現斜板上懸浮物的堆積和藻類的滋生，需定期沖洗。有些項目在高效沉淀池上設置了遮陽棚，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，技術上要求較高。實際上，目前國內的運行管理水平相對較低，面對污水廠生產的波動、污泥性能的下降等不穩定的因素，高效處理工藝的應用對污水廠生產管理要求也越來越高。

4 結語

（1）多個案例的實際應用表明，高效沉淀池在實現一級A標準的深度處理上是可行的，可實現對一些目標污染物的穩定去除，并體現了一定的經濟性、適用性，對運行管理也提出更高的要求。有些項目在后段同時增加了過濾工藝，對出水水質進一步加強保證；（2）與傳統混凝沉淀工藝相比，高效沉淀工藝占地面積小、表面負荷高、處理效率高、排泥濃度高等優點，出水水質穩定，改擴建中能節約工程用地；（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計案例介紹及對北方和南方地區多個高效沉淀池工藝從運行效果、藥耗情況、運行相關問題等進行對比和總結，對設計研究及運行工作者提供參考借鑒。

參考文獻

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