譚云飛
(鄭州污水凈化有限公司,河南 鄭州 450006)
為實現(xiàn)污水處理廠出水達到或優(yōu)于一級A標準,在常規(guī)二級處理流程后會設置深度處理設施。在污水處理廠中,有應用較多的有高密度沉淀池和V型濾池,運行效果較好。近年來,在常規(guī)高密度沉淀池基礎上,增加微砂,通過微砂的加重絮凝作用,提高了設計負荷,也保障了處理效果。與傳統(tǒng)高密度沉淀池相比,具有處理負荷高、土建占地省、建設周期短、抗沖擊負荷能力強、運行效果穩(wěn)定等特點,在國內(nèi)外的工程實踐中逐步得到推廣應用。
加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)的高密度沉淀池原理一樣,都使用混凝劑脫穩(wěn),高分子絮凝劑聚集懸浮物,斜管(管)沉淀去除懸浮物。加砂高密度沉淀池工藝的改進是加入了微砂作為形成高密度絮體的“種子”和壓載物,絮體從而具有較大的密度而更容易被沉淀去除。
污水首先進入混凝池,采用動態(tài)混凝原理,通過往混凝池投加混凝劑,實現(xiàn)微顆粒的脫穩(wěn)。后續(xù)進入絮凝池,在絮凝池中投加絮凝劑及微砂,形成大的絮凝體。最后進入沉淀池,由于微砂的投加,使礬花加重,達到較好的沉淀效果。
沉淀的微砂和污泥混合物通過污泥循環(huán)泵排出,進入水力分離器,在離心力的作用下,微砂和污泥進行分離,微砂再進入絮凝池,污泥進入污泥處理系統(tǒng)。
圖1為加砂高密度沉淀池示意圖。
圖1 加砂高密度沉淀池示意圖
與傳統(tǒng)的高密度沉淀池相比,加砂高密度沉淀池有如下特點(見表1)。
表1 加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)高密度沉淀池比較表
根據(jù)鄭州新區(qū)污水處理廠內(nèi)加砂高密度沉淀池的使用情況,對其設計情況、使用情況等進行說明。
鄭州新區(qū)污水處理廠位于鄭州市中牟縣,總規(guī)模100萬m3/d,處理鄭州市原王新莊污水廠處理的中心城市污水,同時承擔物流園區(qū)系統(tǒng)、中牟劉集組團等更大范圍內(nèi)的城市污水處理。一期工程建設規(guī)模為65萬m3/d,于2015年建成通水;二期工程建設規(guī)模為35萬m3/d,于2017年啟動建設。一期工程設計出水水質優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準,二期工程出水標準進一步提高(見表2)。圖2為鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖。
表2 鄭州新區(qū)污水處理廠設計出水水質一覽表 mg/L
圖2 鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖
鄭州新區(qū)污水處理廠深度處理系統(tǒng)采用加砂高密度沉淀池和V型濾池,進一步去除各污染物,確保出水穩(wěn)定達標。鄭州新區(qū)污水廠內(nèi)采用的V型濾池為常規(guī)形式,本文僅對加砂高密度沉淀的設計進行說明。
3.2.1 主要設計參數(shù)(見表3)
表3 加砂高密度沉淀池設計參數(shù)表
3.2.2 PAM、PAC、微砂投加
PAC(10%Al2O3)混凝池最大投加量:185 mg/L;PAM 投加量(干粉):0.8~1.2 mg/L;微砂:2 mg/L。
3.2.3 加砂高密度沉淀池總體布置
新區(qū)污水處理廠共設置加砂高密度沉淀池2座,進水總管從中間進入,左右對稱布置。
單座加砂高密度沉淀池分為3個系列,每系列包括進水區(qū)、混凝區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)、微砂循環(huán)區(qū)等。
3.2.3.1 進水區(qū)
進水區(qū)設置多道配水渠,每個系列實現(xiàn)均勻的配水,在系統(tǒng)運行正常的情況下,每個沉淀池的處理量基本相同。配水渠的水頭損失較小,在配水渠中無跌水且無氣體帶入,同時在配水渠死角的位置加二次混凝抹坡,避免死角對水力條件的影響。
3.2.3.2 混凝區(qū)
混凝區(qū)設計了進水導流板、出水擋板等設施,進水和出水的水流都控制在反應區(qū)的表層處。限制水流沿著池壁形成抽力,從而使水流的流徑延長,從而提高混合的效果。
3.2.3.3 絮凝區(qū)
絮凝區(qū)設置了獨有的水力調(diào)整系統(tǒng),由淹沒式的導流桶、漏斗狀整流器、機械攪拌裝置、整流系統(tǒng)組成。另外,在導流桶和池體之間還裝有導流板,防止在絮凝池內(nèi)形成的渦流和短流。設置導流桶后,絮凝池被分割為導流桶中心區(qū)域和導流桶周邊區(qū)域,在機械攪拌裝置和底部整流系統(tǒng)的作用下,中心區(qū)域和周邊區(qū)域形成不同的流態(tài),絮體在機械攪拌的作用下快速地形成,在導流桶周邊區(qū)域進一步增長,防止了大塊絮體被攪拌裝置破壞的情況發(fā)生,增強了絮凝反應的效果。
另外,導流桶的存在優(yōu)化了攪拌裝置的運行條件,防止了因水流的變化造成的攪拌裝置機械疲勞,損壞的發(fā)生;同時,良好的流態(tài)也提升了攪拌裝置的工作效率,節(jié)省了設備成本,降低了運行能耗。
3.2.3.4 沉淀區(qū)
自絮凝區(qū)進入沉淀區(qū),水由斜管底部通過斜管間形成的通道向上方流動,顆粒和絮體沉淀在斜管上并由于重力的作用滑下進入污泥斗。
加砂高密度沉淀池上升流速較快,和60°布置的斜管形成一個連續(xù)自刮的過程,在斜管上基本沒有絮體沉積。同時,由于微砂的作用,藻類和微生物很難在斜管上滋生。
3.2.3.5 微砂循環(huán)區(qū)
微砂循環(huán)包括微砂和污泥的排除、微砂和污泥的分離。設置污泥循環(huán)泵將污泥斗中的污泥連續(xù)排至水力分離器中,在離心力的作用下,微砂和污泥進行分離:微砂從下層流中再投入絮凝池,污泥從上層流中溢出。為避免污泥中少量的微砂對污泥處理設施磨損,新區(qū)污水廠加砂高密度沉淀池排出的污泥進入曝氣沉砂池,再次分離微砂,最終進入后續(xù)濃縮脫水系統(tǒng)。
圖3為加砂高密度沉淀池總體布置圖。
圖3 加砂高密度沉淀池總體布置圖
對PAM、PAC、微砂等投加量進行統(tǒng)計,見表4所列。鄭州新區(qū)污水處理廠建成運行已有二年多,實際進出水情況見表5所列。
表4 鄭州新區(qū)污水處理廠實際加藥量(2017.6~2017.12)
表5 鄭州新區(qū)污水處理廠實際進出水水質一覽表(2017.6~2017.12) mg/L
加砂高密度沉淀池表面負荷較高、占地面積小、出水效果穩(wěn)定,為污水處理廠深度處理系統(tǒng)穩(wěn)定達標提供可靠的保障。
隨著環(huán)保形勢日益嚴峻,污水處理廠出水標準將進一步提升,多座城市已執(zhí)行地表水準Ⅳ類甚至準Ⅲ類的要求,從鄭州新區(qū)污水處理廠的運行情況來看,通過加藥量的控制,加砂高密度沉淀池出水TP能進一步降低,甚至達到地表水中Ⅲ類標準中對于TP的要求。加砂高密度沉淀池在鄭州新區(qū)污水處理廠的運行情況,可為污水處理廠進一步提標提供借鑒。