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

        2016-12-20 04:06:48董超
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2016年30期

        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)用評價;深度處理 文獻(xiàn)標(biāo)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(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,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)槌恋硭俣瓤臁⑿跄恋頃r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)安裝一個快速攪拌器對原水與混凝劑進(jìn)行快速混合攪拌?;旌戏磻?yīng)時間取值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。混合液通過絮凝反應(yīng)池底部的管涵進(jìn)入導(dǎo)流管,并在一個專門設(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)行評價

        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個項(xiàng)目(均有工業(yè)污水進(jìn)入)和南部地區(qū)2個項(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、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)多個案例的實(shí)際應(yīng)用表明,高效沉淀池在實(shí)現(xiàn)一級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。

        參考文獻(xiàn)

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