李名碩

山東金策環(huán)保設(shè)計(jì)院有限公司，中國(guó)·山東 濟(jì)南 250000

1 引言

Densade 高密度沉淀池由法國(guó)得利滿開(kāi)發(fā)的集混合絮凝沉淀于一身的緊湊、高效的澄清技術(shù)，具有較高的耐沖擊負(fù)荷能力，廣泛應(yīng)用于給水生產(chǎn)、污水處理、工業(yè)廢水回用和污泥處理等領(lǐng)域，在有關(guān)工程實(shí)例中其表面負(fù)荷高達(dá)23m3/(m2/h)，被認(rèn)為是“第三代澄清池”的典范。中國(guó)市場(chǎng)已有多個(gè)工程實(shí)用案例，但關(guān)于其詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)的報(bào)道鮮見(jiàn)，論文對(duì)其核心設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了分析論述，以為行業(yè)內(nèi)交流提供參考借鑒。

2 Densade 高密度沉淀池的基本結(jié)構(gòu)和原理

Densade 高密度沉淀池核心結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由集成式絮凝區(qū)、斜管沉淀區(qū)、污泥濃縮區(qū)三大模塊組成。

圖1 Densade 高密沉淀池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.1 集成式絮凝區(qū)

集成式絮凝區(qū)包括快速混合攪拌區(qū)和軸流推進(jìn)絮凝區(qū)，快速混合攪拌區(qū)使用高速度梯度攪拌使混凝劑、回流污泥和原水充分快速混合，回流污泥取自沉淀池污泥濃縮區(qū)，此處污泥含有大量絮凝藥劑，同時(shí)極高的污泥濃度提高了接觸絮凝效果，經(jīng)過(guò)本混合區(qū)污水逐漸形成細(xì)小絮體顆粒?；旌虾蟮乃M(jìn)入絮凝區(qū)第二空間的絮凝筒內(nèi)，絮凝筒底設(shè)置絮凝加藥點(diǎn)，筒內(nèi)設(shè)置推流攪拌器以提供污水提升所需的能量，同時(shí)進(jìn)一步混合原水與回流污泥，筒外為慢速絮凝區(qū)，此處水中絮體逐漸增大形成較高密度的礬花。

2.2 斜管沉淀區(qū)

較大顆粒礬花經(jīng)折流區(qū)慢速流至沉淀區(qū)，沉淀區(qū)包括兩個(gè)區(qū)域，斜管澄清區(qū)和斜管下方的成層沉淀區(qū)。攜帶大量礬花的污水進(jìn)入沉淀區(qū)后首先接觸較高濃度的污泥層，絕大部分礬花在此區(qū)域完成沉淀。斜管澄清區(qū)利用淺池沉淀原理，增大了沉淀面積用于去除殘留的較小顆粒絮體。沉淀池內(nèi)設(shè)置超聲波泥位計(jì)，監(jiān)測(cè)成層沉淀中污泥層的高度，作為是否排泥的控制信號(hào)，同時(shí)為確保泥位計(jì)正確無(wú)誤，沉淀池設(shè)置四根取樣管定期復(fù)核泥位計(jì)液位情況[1]。

2.3 污泥濃縮區(qū)

沉淀池底部設(shè)置錐形沉泥槽，柵型刮泥機(jī)連續(xù)刮掃促進(jìn)污泥濃縮，將污泥匯入沉泥槽，槽內(nèi)設(shè)置兩根污泥管路，上部污泥管引新鮮污泥經(jīng)回流污泥泵回流至絮凝反應(yīng)區(qū)，用于提供維持高效絮凝所需的污泥濃度，下部污泥管路做污泥外排用，利用沉淀池泥位計(jì)控制排泥。

3 Densade 高密度沉淀池在凈水廠中的應(yīng)用

3.1 工程概況

凈水站工程設(shè)計(jì)規(guī)模4 萬(wàn)m3/d，共分兩組，每組規(guī)模為2 萬(wàn)m3/d。本項(xiàng)目主水源為亭口水庫(kù)水，原水水質(zhì)如表1所示。

表1 原水水質(zhì)表

產(chǎn)水水質(zhì)如表2所示。

表2 產(chǎn)水水質(zhì)表

3.2 工藝流程

主要工藝流程如圖2所示。

圖2 主要工藝流程

來(lái)自地表水庫(kù)的原水經(jīng)泵入平衡水池，平衡水池內(nèi)設(shè)置二氧化氯加藥點(diǎn)，用于殺滅原水中的藻類等物質(zhì)防止高密度沉淀池內(nèi)藻類滋生。原水殺菌后進(jìn)入混合區(qū)，混合區(qū)內(nèi)設(shè)置PAC 加藥點(diǎn)，投加量10mg/L（以Al2O3計(jì)）。原水經(jīng)混合區(qū)溢流進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置石灰加藥點(diǎn)和污泥回流點(diǎn)，污泥回流既能增加反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度，也能保持沉淀池內(nèi)穩(wěn)定的固體負(fù)荷，石灰既能保證混凝反應(yīng)pH 在合理范圍內(nèi)又能起到助沉作用。反應(yīng)區(qū)混合液經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入絮凝區(qū)，絮凝筒內(nèi)設(shè)置推流式提升攪拌機(jī)，攪拌機(jī)采用變頻控制。絮凝區(qū)經(jīng)折流區(qū)進(jìn)入沉淀區(qū)，進(jìn)入沉淀區(qū)后的污泥首先被懸浮污泥層截流大部分絮體被沉積下來(lái)，此處懸浮污泥層絮體含量達(dá)2g/L，少許殘留的微小絮體上升，在斜管中去除，經(jīng)過(guò)斜管沉淀后出水濁度能保持在10NTU 以下。

沉淀池設(shè)置柵型刮泥機(jī)，污泥回流比5%，回流污泥泵變頻控制，反應(yīng)區(qū)污泥回流后的混合液濃度控制在200～400g/m3。用泥位計(jì)控制排泥泵啟停，實(shí)現(xiàn)污泥外排。

3.3 工程設(shè)計(jì)主要參數(shù)

工程設(shè)計(jì)主要參數(shù)見(jiàn)表3。

3.4 關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)原則

3.4.1 停留時(shí)間T 與攪拌G 值設(shè)計(jì)原則

停留時(shí)間和攪拌G 值共同影響攪拌效果，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明GT 值保持在3 萬(wàn)～5 萬(wàn)即能滿足混合需求，本項(xiàng)目混合反應(yīng)設(shè)計(jì)中GT 值取4 萬(wàn)，其中G 值500s-1。絮凝反應(yīng)GT值取2.7 萬(wàn)，其中G 值30s-1，攪拌電機(jī)采用變頻控制。

3.4.2 折流區(qū)流速設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目折流區(qū)設(shè)計(jì)流速取0.03m/s，根據(jù)其他項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)折流區(qū)流速低于0.02m/s時(shí)，會(huì)造成折流區(qū)嚴(yán)重積泥。高密度沉淀的核心技術(shù)是絮凝和壓縮沉淀，污泥沉積在折流區(qū)會(huì)影響污泥的正常循環(huán)，折流區(qū)將污泥截流后導(dǎo)致沉淀區(qū)污泥濃度越來(lái)越低，進(jìn)而會(huì)降低反應(yīng)區(qū)的固體濃度，絮凝反應(yīng)速率與固體濃度三次方成正比，如此惡性循環(huán)，反應(yīng)區(qū)出水情況勢(shì)必惡化[2]。

3.4.3 絮凝攪拌機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)原則

絮凝區(qū)攪拌設(shè)備參數(shù)計(jì)算是整個(gè)Densade 高密池系統(tǒng)的最關(guān)鍵參數(shù)，絮凝提升攪拌機(jī)與絮凝筒間距控制得越小絮凝效果越好，同時(shí)投資和運(yùn)行要求會(huì)明顯升高，本項(xiàng)目中取5cm。絮凝攪拌機(jī)提升水頭10cm，筒內(nèi)上升流速0.6m/s，筒外流速0.1m/s。

3.4.4 斜管區(qū)負(fù)荷的設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目斜管區(qū)負(fù)荷取13m/s，相比與Densade 工程案例20～30m/s 的設(shè)計(jì)負(fù)荷值仍偏小，但對(duì)比傳統(tǒng)斜管沉淀池3～6m/s 的負(fù)荷仍然具有很大優(yōu)勢(shì)。斜管負(fù)荷選取要綜合考慮水質(zhì)情況，中水回用中設(shè)計(jì)負(fù)荷一般明顯低于給水系統(tǒng)，低溫低濁水也會(huì)降低斜管區(qū)負(fù)荷的取值，本項(xiàng)目水源為西北地區(qū)水庫(kù)水，冬季呈現(xiàn)出明顯的低溫低濁特性[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

Densade 高密度沉淀池的優(yōu)異性能已在中國(guó)及其他國(guó)家多個(gè)工程實(shí)例中得到驗(yàn)證，在當(dāng)今土地資源緊張和節(jié)能減排要求趨嚴(yán)的背景下具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。但中國(guó)絕大部分設(shè)計(jì)院處于模仿階段，實(shí)際運(yùn)行中尚存在許多問(wèn)題制約其優(yōu)異性能的發(fā)揮，沉淀負(fù)荷的選取普遍較低，針對(duì)核心設(shè)計(jì)參數(shù)需加強(qiáng)中試試驗(yàn)驗(yàn)證，合理謀劃統(tǒng)籌解決，才能在沉淀負(fù)荷選取時(shí)擺脫保守的被動(dòng)局面，真正發(fā)揮Densade 高密池優(yōu)異性能。