高效沉淀池工艺在工业给水设计中的运用

高效沉淀池工艺在工业给水设计中的运用赵颖１，亢泽涛２，刘冬林１（１．中石化中原石油工程设计有限公司；２．中石化石油勘探开发研究院，河南濮阳４５７００１）摘要：高效沉淀池，是一种高速一体式沉淀／浓缩池。高效沉淀池工艺依托污泥混凝、循环、斜管分离及浓缩等多种理论，通过合理的水力和结构设计，集泥水分离与污泥浓缩功能于一体的新一代沉淀工艺。该工艺特殊的反应区和澄清区设计，尤其适用于中水回用和各类废水高标准排放领域。关键词：高效沉淀池；混凝；絮凝；澄清；污泥回流中图分类号：ＴＥ４５文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９８１（２０１４）１５—００９０—０３为了保证净水厂出水悬浮物浓度、有机物浓度等满足要求，需在工艺中设置沉淀池。由于高效沉淀池具有处理效率高，效果稳定，适应性强，且占地面积小、投药量少、有机物去除效率高等优点，在净水厂中大量应用。本文通过混合、絮凝和沉淀的技术发展和对比，结合应用经验，对高效沉淀池的工艺惊醒深入剖析。１高效沉淀池工艺原理高效沉淀池由反应区和澄清区两部分组成。反应区包括混合反应区和推流反应区；澄清区包括入口预沉区、斜管沉淀区及浓缩区。在混合反应区内，靠搅拌器的提升混合作用完成泥渣、药剂、原水的快速凝聚反应，然后经叶轮提升至推流反应区进行慢速絮凝反应，以结成较大的絮凝体。整个反应区（混合和推流反应区）可获得大量高密度均质的矾花，这种高密度的矾花使得污泥在沉淀区的沉降速度较快，而不影响出水水质。图１工艺原理图在澄清区，矾花慢速地从预沉区进入到沉淀区使大部分矾花在预沉区沉淀，剩余矾花进入斜管沉淀区完成剩余矾花沉淀过程。矾花在沉淀区下部累积成污泥并浓缩，浓缩区分为两层，一层位于排泥斗上部，经泵提升至反应池进水端以循环利用；一层位于排泥斗下部，由泵排出进入污泥处理系统。澄清水通过集水槽收集进入后续处理构筑物。图２工艺结构图２沉淀处理工艺各阶段说明２．１混合混合是絮凝中最主要的环节之一。混凝剂的水解产物迅速混合到水体的每一个细部，并使水中胶体颗粒脱稳，同时产生凝聚。这是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。混合问题的实质是混合剂水解产物在水中扩散问题。目前常采用的混合形式一般分四种，管式混合，０９内蒙古石油化工２０１４年第１５期收稿日期：２０１４－０６－１８作者简介：赵颖（１９８６－），女，本科，从事给排水及消防方面的设计工作，现就职于中石化中原石油工程设计有限公司。隔板混合，水泵混合及机械搅拌混合。２．１．１管式混合分为静态混合器和扩散混合器，缺点是混合效果一般，不适合流量变化。流量减少时，在管中易产生沉淀；优点是混合速度快，安装、维护简单，造价低，运行费用低。２．１．２隔板混合，是靠水流本身消耗能力来产生大的紊流，以达到混合目的。虽然此种池型不需机械设备，但对流量变化适应性差，能耗大，增大了后续构筑物的埋深。２．１．３水泵混合，适应于一级泵站距净化构筑物较近的情况，一般用在水量较小的工程上。它的缺点是：药品易腐蚀水泵，造价高，运行费用高。２．１．４机械搅拌混合：依靠外部机械供给能量，使水流产生的絮流。它的优点是水头损失小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，具有节约投药量等特点；缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能。表１序号混凝沉淀工艺适用条件主要优点存在不足１机械絮凝池①水量变化大的水厂①水头损失小②絮凝效果好③能适应水量水质变化①机械装置，加工较困难，维修量大２网格絮凝池①水量变化不大的水厂②单池处理水量较小①絮凝时间短②絮凝效果好③构造简单①水量变化影响絮凝效果３折板絮凝池①水量要求变化不大①絮凝时间短②絮凝效果好①构造复杂②抗冲击负荷能力较差４回转式隔板絮凝池①水量大于３万ｍ３／ｄ②要求水量变化小①絮凝效果较好②水头损失较小③构造简单④管理方便①出水流量分配不均匀５往复式隔板絮凝池①水量大于３万ｍ３／ｄ②要求水量变化小①絮凝效果较好②构造简单③施工方便①絮凝时间较长②水头损失较大③转折处絮粒易破碎④出水流量不易分配均匀６平流沉淀池①一般用于大、中型水厂②原水含沙量大时，作预沉淀池①可就地取材，造价低②操作管理方便，施工简单③适应性强，潜力大，处理效果稳定④带有机械排泥设备时，排泥效果好①不采用机械排泥装置时，排泥较困难②机械排泥设备，维护较复杂③占地面积大７斜管沉淀①宜用于大、中型水厂②宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖潜①沉淀效率高②池体小、占地少①斜管／板耗用材料多，且价格较高②排泥较困难８高效沉淀池①适用于大、中、小型水厂②适用于低温低浊原水③适用于高浊度原水①絮凝时间短②絮凝效果好③沉淀效率高，占地少④能适应水量水质变化⑤水头损失小⑥带有机械排泥设备，排泥效果好①机械装置，维修量大２．２反应反应是给水处理的最重要的工艺环节。絮凝过程是微小颗粒接触碰撞的过程，絮凝效果的好坏