高密度沉淀池与V型滤池在南水北调地表水处理上的工业应用

2020-05-19夏水林

化肥设计 2020年1期

夏水林，韩飞

(兖矿化工有限公司，山东邹城 273500)

兖矿鲁南化工有限公司(以下简称兖矿鲁南化工)位于山东省鲁南高科技化工园区，生产的化工产品有尿素、甲醇、醋酸、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酐、聚甲醛、复合肥，产能超过260万t，企业生产、生活原水为地下水。近年来，由于该地区地下水资源紧张，企业生产受到一定影响，随着南水北调东线工程通水，企业实施了南水北调水替换地下水的技改工程。

1 南水北调水质

南水北调水源属于地表水，其输水方式除明渠外，还有全封闭式管涵输水，长距离的管道输送以及沿途水质污染，造成南水北调水体中分散着泥砂、黏土、金属氧化物、金属氢氧化物或者金属盐等，同时也有来自腐殖质的有机胶体物质以及微生物，无法直接作为工业用水，必须经过处理才能满足工业生产需要。根据相关水质检测分析，兖矿鲁南化工引入的南水北调地表水水样分析主要指标见表1。

续表

2 地表水处理工艺

2.1 常规水处理工艺

常规水处理工艺一般包含混凝、沉淀、过滤和消毒4个步骤，混凝是常规水处理的核心技术，是水处理最重要的过程。混凝包括凝聚和絮凝两个过程，而絮凝设备的形式对混凝效果起着决定性的作用。通常的混凝工艺分为水力搅拌和机械搅拌两大类，由于机械搅拌能量难以均匀分配，能量利用效率低，加之机械设备维护工作量大，运营费用高，因此，我国化工行业以使用水力搅拌混凝工艺居多。

经过混凝和沉淀处理后，水中悬浮物和浊度得到一定程度的降低，但一般不能满足工业生产用水的要求，还需采用过滤工艺进一步去除悬浮物，降低浊度。根据过滤材料的不同，过滤分为多孔材料过滤和颗粒材料过滤两大类，石英砂是最常用的粒状材料，也称为滤料，滤料所构成的滤层能截留水中数十微米到胶体级的微粒。

2.2 南水北调地表水处理工艺

针对南水北调水质的特点，传统的絮凝沉淀池主要是去除水中悬浮物和胶体物质，对水中的难溶有机物和胶态有机物的去除率很高，但对溶解有机物去除率却很低，难以满足处理要求，可升级为高密度沉淀池[1]。

根据南水北调水质分析资料以及工业用水水质要求，兖矿鲁南化工地表水处理的主要对象为水中悬浮物和有机物，同时还应考虑水中悬浮物会因雨雪天气和季节变化而产生较大波动的冲击。经过综合比选，选择了高密度沉淀池和V型滤池工艺作为南水北调地表水的处理工艺，装置设计处理水量1 500m3/h，最大处理水量2 000m3/h，设置高密度沉淀池2座，V型滤池5座，工艺流程简图见1。

图1 工艺流程

2.3 地表水处理装置设计参数

2.3.1高密度沉淀池

高密度沉淀池将混凝、絮凝、沉淀和污泥浓缩功能集合于一体[2]，混合池和斜管的设置使絮凝和沉淀的效果得到提高。采用污泥回流和斜管沉淀技术，将沉淀区沉积下的污泥部分回流到沉淀池前段，提供了凝聚核心，加强了絮凝效果[3]。在混凝池投加混凝剂PAC，通过机械搅拌使水中的悬浮杂质快速脱稳；在絮凝池投加聚合物PAM，结合活性污泥循环和机械搅拌，使水中剩余的悬浮物和回流污泥更充分地接触，形成大尺寸、高密度的絮体颗粒；在浓缩沉淀区完成固液分离，斜管组件提高了沉淀分离的效率[4]。

高密度沉淀池结构见图2，设计参数见表2。

表2 高密度沉淀池设计参数

图2 高密度沉淀池结构注：1—混凝池；2—絮凝池；3—污泥泵；4—高密度沉淀池；5—污泥泵；6—出水渠

2.3.2V型滤池

V 型滤池具有良好的过滤、反冲洗及调控性能，已广泛应用于市政供水、石油、化工、电力等行业的各种水处理系统。V型滤池采用先进的高速深层过滤和气水反冲技术，以石英砂为滤料，具有较大的有效粒径，能使矾花更深地渗入过滤介质中，从而增大滞留能力，并延长过滤周期。设计参数见表3。

2.3.3污泥处理系统

污泥来源于高密度沉淀池，其中，部分污泥回流，其他污泥进入污泥储槽，通过投加PAM调理后，送往沉降离心机脱水处理。产生的泥饼外运处理。设计参数见表4。

表3 设计参数

3 地表水处理装置运行情况

根据工业运行记录，兖矿鲁南化工南水北调地表水处理装置自2017年投入生产以来，尽管地表水浊度波动较大(浊度范围从5NTU到50NTU以上)，但高密度沉淀池出水浊度始终保持在1NTU以下，V型滤池出水浊度小于0.5NTU，实现了连续稳定运行，水处理效果较好，满足了工业生产用水需要。2018年7月高浊度期间，装置连续运行数据见表5。