高效沉淀池在污水厂提标中的设计与应用评价

董超

摘要：文章阐述了高效沉淀池的工艺构造、特点，通过对某城市污水处理厂深度处理部分高效沉淀池的工艺设计案例介绍，对北方和南方地区多个高效沉淀池工艺从运行效果、药耗情况、运行相关问题等进行对比和总结，对设计进行了研究，为运行工作者提供参考借鉴。

关键词：高效沉淀池；污水处理厂；提标设计；应用评价；深度处理 文献标识码：A

中图分类号：X703 文章编号：1009-2374（2016）30-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.045

为进一步改善水环境、防止水域发生富营养化，国家环保部明确要求城镇生活污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭式、半封闭水域时，应执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级标准的A标准。原执行低标准的污水处理厂面临提标改造，在深度处理技术单元选择上，主要有混凝沉淀、过滤、膜处理等深度处理技术，实现污染物深度去除的主要功能也不尽相同。对于大多城市污水厂来说，由于雨污合流的排水体制等原因，大部分城市污水厂影响一级A达标的主要因素集中在SS、TP、有机物等方面。对此在深度处理单元技术的选择上，综合考虑处理的稳定性、投资和运行经济性等因素，一般选择混凝沉淀或过滤，或2种组合的工艺。由于污水厂用地限制，改造难度大，为此，一种占地面积小、表面负荷高、处理效率高的新技术——高效沉淀池，在国内污水处理提标改造中得到了推广应用和发展。

1 高效沉淀池介绍

高效沉淀池（Densadeg）是以体外污泥回流循环为主要特征的一项水质沉淀澄清新技术，因其具有絮凝效果好、沉降分离快、表面负荷高、出水水质好、排泥浓度高等特点，在国内给水净化处理和污水深度处理等领域得到广泛应用。

1.1 工艺构造

高效沉淀池是“混合凝聚，絮凝反应、沉淀分离、污泥浓缩”四个单元的综合体。它是在传统的斜管式混凝沉淀池的基础上，增加了污泥回流系统，充分利用加速混合原理、接触絮凝原理和浅池沉淀原理，把机械混合凝聚、机械强化接触絮凝、斜管沉淀分离、污泥浓缩四个过程进行优化组合，从而获得常规技术所无法比拟的优良性能。

1.2 性能特点

（1）抗冲击负荷较强，对进水浊度波动不敏感，对低温低浊度原水的适应能力强；（2）絮凝能力强，絮体沉淀速度快，出水水质稳定，这主要得益于絮凝剂、助凝剂、活性污泥同流的联合应用以及合理的机械混凝手段；（3）占地面积小。因为其上升流速高，沉淀效率是普通沉淀池的8～10倍，且为一体化构筑物布置紧凑，约为传统工艺的1/10；（4）水力负荷大，产水率高，水力负荷可达23m3/m2·h。因为沉淀速度快、絮凝沉淀时间短，分离区的上升流速高达6mm/s，比常规工艺高出很多；（5）药耗投加量相对较低。通过污泥内循环，可节约10%～30%的药剂投加；（6）排泥浓度高，一般可达20g/L以上，高浓度的排泥可减少水量损失。

2 工程设计案例

2.1 工艺设计概况

某城市污水处理厂工程建设规模为18万m3/d，总变化系数KZ=1.3。污水处理提标的主要工艺为高效沉淀池+活性砂滤池，出水水质执行《城镇污水厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准。

2.2 工艺构筑物的设计参数

高效沉淀工艺由3个功能块组成：快速混合池、絮凝反应池、接触沉淀池。

2.2.1 第一功能模块：快速混合池。在快速混合池内安装一个快速搅拌器对原水与混凝剂进行快速混合搅拌。混合反应时间取值0.3～2min。搅拌速度梯度G值一般取500～1000s-1。

本工程的混合反应时间设为2.01min，通过计算混合反应的速度梯度、体积循环次数等参数可取得合理的混合池尺寸、搅拌设备参数。该模块设4座构筑物，单池工艺尺寸为3.2×3.2×6.45（H）m。

2.2.2 第二功能模块：絮凝反应池。絮凝反应池内独特的导流筒和絮凝搅拌机使本单元的效能更高。混合液通过絮凝反应池底部的管涵进入导流管，并在一个专门设计的涡轮搅拌器作用下引发絮凝反应，使水流在反应器内部循环流动的速率是进水速率的8～10倍，搅拌器的搅拌速度与絮凝过程相匹配。高效轴流式搅拌机采用弧形桨叶，其效率比普通推进式高30%～40%。本模块反应时间控制在10～15min，搅拌速度梯度值G一般为30～60s-1。本工程的絮凝反应时间设为12.58min，该模块设4座构筑物与混合池一一对应，单池工艺尺寸为18×18×6.45（H）m。本模块通过回流污泥（回流量1.5%～3.5%）。

2.2.3 第三功能模块：接触沉淀池。沉淀区表面负荷为10～5m3/m2·h，沉淀池底板坡度为0.05～0.07、斜管的长度取1～1.5m、口径为40～80mm。本工程将接触沉淀池表面负荷定为在8m3/m2·h。该模块设置4座构筑物与絮凝反应池一一对应，单池工艺尺寸为，18×18×6.45（H）m、斜管的长度取1.5m、口径80mm、安装倾度和水平方向呈60°。悬挂式中心传动刮泥机直径为14m、线速度≤2.5m/min、浓缩污泥深度为200mm、沉淀池底板坡度0.07。

3 工程应用的运行评价

在对高效沉淀池工艺的相关污水处理项目进行了考察，收集到北部地区3个项目（均有工业污水进入）和南部地区2个项目的部分相关基础数据，详见3.1和3.2。

3.1 高效沉淀池对目标污染物的去除情况

3.1.1 对SS（单位为mg/L）的去除情况。北方3个项目，进水SS分别为19.4、24.0、18.0，出水SS分别为6.2、14.0、5.4，SS的去除量分别为13.2、10、12.6，去除率分别为68.0%、41.7%、70.0%。

南方2个项目，进水SS分别为11.3（范围6～17）、10.13（范围9～15），出水SS分别为5.8、7，SS的去除量分别为5.5、3.13，SS的去除率分别为48.6%、44%。

3.1.2 对TP（单位为mg/L）的去除情况。北方3个项目，进水TP分别为2.44、1.66、0.89，出水TP分别为0.40、0.61、0.41，TP的去除量分别为2.04、1.05、0.48，TP的去除率分别为83.6%、63.3%、53.9%。

南方2个项目，进水TP分别为0.25（范围0.28～0.06）、0.24（范围0.27～0.1），出水TP分别为0.13、0.16，TP的去除量分别为0.12、0.08，TP的去除率分别为48%、33%。

3.1.3 对CODcr（单位为mg/L）的去除情况。北方3个项目，进水CODcr分别为30.9、38.2、51.3，出水CODcr分别为21.9、25.9、32.2，CODcr的去除量分别为9.0、12.3、19.1，去除率分别为29.1%、32.2%、37.2%。

南方2个项目，进水CODcr分别为23.9（范围27.2～20.6）、24.7（范围21.4～28.1），出水CODcr分别为20.7、21.6，CODcr的去除量分别为3.2、3.1，CODcr的去除率分别为13.3%、12.7%。

3.2 药剂消耗情况

通过以上3.1和3.2统计情况，可以看出：（1）高效沉淀池工艺对SS、TP、COD均有稳定的去除，可以实现一级A标准，并且多数项目在后段增加了过滤工艺单元，进一步保证达标；（2）由于北方和南方地区气候、生活习性、工业污水因素等差异，北方污水厂较南方污水厂进水浓度相对较高，对SS、TP、COD这些目标污染物的去除量和去除效率，北方明显高于南方，同时药剂消耗量也随之增加；（3）药剂的消耗与控制。北方污水厂相对南方污水厂，高效沉淀池化学除磷所承受处理负荷较高，这是药耗明显高的主要原因。南方2个污水厂高效沉淀池承受的污染物去除负荷低，混凝剂和助凝剂的药耗相对较低。此外，药耗还与生产运行控制水平有关。

3.3 相关问题

（1）斜板上SS堆积和藻类滋生问题。运行中会出现斜板上悬浮物的堆积和藻类的滋生，需定期冲洗。有些项目在高效沉淀池上设置了遮阳棚，一定程度上减轻了藻类问题，另外斜板材料可以考虑新型材料，最大减少吸附聚集；（2）对运行控制要求高。高效沉淀池对悬浮污泥层及污泥回流的控制，技术上要求较高。实际上，目前国内的运行管理水平相对较低，面对污水厂生产的波动、污泥性能的下降等不稳定的因素，高效处理工艺的应用对污水厂生产管理要求也越来越高。

4 结语

（1）多个案例的实际应用表明，高效沉淀池在实现一级A标准的深度处理上是可行的，可实现对一些目标污染物的稳定去除，并体现了一定的经济性、适用性，对运行管理也提出更高的要求。有些项目在后段同时增加了过滤工艺，对出水水质进一步加强保证；（2）与传统混凝沉淀工艺相比，高效沉淀工艺占地面积小、表面负荷高、处理效率高、排泥浓度高等优点，出水水质稳定，改扩建中能节约工程用地；（3）本文通过对某城市污水处理厂深度处理部分高效沉淀池的工艺设计案例介绍及对北方和南方地区多个高效沉淀池工艺从运行效果、药耗情况、运行相关问题等进行对比和总结，对设计研究及运行工作者提供参考借鉴。

参考文献

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