高效沉淀池的工艺设计与应用案例

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  净水技术 2012,31(2):84-87 ! Water VPuorl.if3ic1a,tiNono.T2e,c2h0n1o2logy !!!!!!!!!!! 净水设计与工程实例 !!!!!!!!!!! ! 高效沉淀池的工艺设计与应用案例 李 慧 1,李 涛 2,王 文 1 (1.天津市环境保护科学研究院,天津 300191;2.中海油天津化工研究设计院,天津 300131) 摘 要 该文阐述了高效沉淀池的工艺原理和特点,介绍了工艺使用条件,展望了该工艺的应用前景;并通过对某污水处理厂 深度处理部分高效沉淀池的工艺设计,列举了详细的设计参数、运行效能,为设计研究工作者提供借鉴。 关键词 高效沉淀池 深度处理 应用案例 中图分类号:TU991 文献标识码:B 文章编号:1009-0177(2012)02-0084-04 Design and Application Cases of Technological Processes for High -Efficiency Sedimenta- tion Tank Li Hui1, Li Tao2, Wang Wen1 (1.Tianjin Academy of Environmental Science, Tianjin 300191, China; 2.Tianjin Research Institute of Chemical Industry, Tianjin 300131, China) Abstract Principles, characteristics and application conditions of high-efficiency sedimentation tanks was illustrated. Application prospect of high-efficiency sedimentation tanks was put forward. On the basis of engineering cases, design parameters and running efficiency was illustrated, which could be reference for designers and researchers. Keywords high-efficiency sedimentation tank advanced treatment application case 1 背景与概述 污水处理方面:随着国家对污水处理厂排放标 准的提高,大规模的污水处理厂提标改造正在进 行,出水由原来《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002)的二级标准提高到一级 B、一级 A 标准,除原有指标更加严格外,还增加了 TN、TP 等限制指标。 给水处理方面:大规模的给水处理厂提标改造 正在进行。一方面,作为给水厂原水的地表水受污 染严重,有机物含量较高,常规的处理工艺很难达 到标准;另一方面,给水厂出水标准要求提高,随着 我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的颁 布实施,饮用水控制水质指标由 35 项增加至 106 项。 [收稿日期] 2011-05-23 [作者简介] 李慧(1977-),女,工程师,硕士,从事工业废水处理的研究 和工程设计、中水回用、污水处理厂升级改造工艺研究及 相关工程设计。电话; E-mail: - 84 - 但大多数水厂占地紧张,改造难度大,在此形 势下,以高效沉淀技术为代表的新工艺在国内水处 理行业得到了推广应用和长足发展。 1.1 工作原理 高效沉淀池[1-5]工艺是一种高效物化处理工艺, 其主要功能是通过投加水处理药剂,使水处理药剂 与水中的污染物充分混合、反应后,沉淀去除水体 中的污染物(如 COD、BOD、SS、TP 等),使水体质量 提高。该工艺是一种集多种功能为一体的紧凑型工 艺。它充分利用了动态混合、加速絮凝原理和浅池 理论,把高效混合、提升絮凝、斜管沉淀三个过程进 行优化,从而达到常规技术无法比拟的性能。首先, 采用了独立的机械搅拌快速混合,实现动态混合。 其次,采用机械絮凝与水力絮凝相结合,在絮凝池 内设置提升搅拌机,部分沉淀的污泥回流至前段, 助凝剂也投加在前段,脱稳的颗粒与絮凝池的絮体 有效碰撞,形成粗大、密实的矾花;减少了加药量。 最后,沉淀池部分采用改进的斜管沉淀池形式,使 沉淀池的表面水力负荷明显提高;沉淀池底部采用 机械刮泥进一步提高污泥浓度,减少污泥排放量[6]。 净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY Vol. 31, No. 2, 2012 April 25th, 2012 1.2 工艺优点 (1)出水水质稳定,耐冲击负荷; (2) 运 行 成 本 低 ,通 过 污 泥 内 循 环 ,可 节 约 10 %~30 %的药剂; (3) 高效沉淀池的沉淀效率是普通沉淀池的 8~10 倍,整体化的设计使其占用的空间小、占地面 积少,为传统工艺的 1 / 10; (4)降低了排出污泥的体积,浓缩后污泥密实, 污泥易于浓缩脱水,便于处置与储存。 2 工程设计案例 2.1 工艺设计概况 某污水处理厂的处理规模为 16 万 m3 / d,总变 化系数 Kz=1.2,最大设计处理量为 20.8 万 m3 / d 出 水要求达到一级 A 标准,污水处理主工艺为 A2 / O 生化+二沉池+高效沉淀池+转盘滤池。该工程高效 沉淀池的工艺流程图见图 1。 图 1 高效沉淀池处理单元工艺流程图 Fig.1 Flow Chart of High-Efficiency Sedimentation Tank 2.2 进、出水水质 高效沉淀池处理单元进出水水质见表 1。 表 1 设计进、出水水质 Tab.1 Design Quality of Influent and Effluent 水质指标 进水水质 出水水质 pH CODCr(/ mg·L-)1 SS(/ mg·L-)1 TP(/ mg·L-)1 6~9 ≤60 ≤30 ≤2.0 6~9 ≤50 ≤10 ≤0.5 2.3 工艺构筑物的详细参数 高效沉淀工艺由 3 个功能块组成:快速混合 池、絮凝反应池、高效沉淀池。 (1)第一功能模块:快速混合池。为了保证效 果,不采用管道混合器或静态混合器,在快速混合 池内安装一个快速搅拌器对原水与混凝剂进行快 速混合搅拌。混合反应时间取值 1~3 min。搅拌速度 梯度 G 值一般取 400~1 000 s-1。本工程的混合反应 时间设为 130 s,即可得混合池的池容数据,通过计 算混合反应的速度梯度、体积循环次数等参数可取 得合理的混合池尺寸、搅拌设备参数。该模块设 4 座构筑物,单池工艺尺寸为 4.2 m×4.2 m×4.9 m。 (2)第二功能模块:絮凝反应池。絮凝反应池内 独特的导流筒和絮凝搅拌机使本单元的效能更高。 混合液通过絮凝反应池底部的管涵进入导流管, 并在一个专门设计的涡轮搅拌器作用下引发絮凝 反应,使水流在反应器内部循环流动的速率是进 水速率的 10 倍,搅拌器的搅拌速度与絮凝过程相 匹配,不会将形成的矾花打碎。高效轴流式搅拌机 采用弧形桨叶,其效率比普通推进式高 30 %~40 %。该桨叶的弧面为转动方向的前方,对水流只产生 压缩性的推力,面对水流不产生切割作用,即对矾 花的破坏很小,可达到絮凝搅拌的理想效果。本模 块反应时间控制在 8~12 min,搅拌速度梯度值 G 一 般为 20~70 s-1,絮体形成的水流速度一般为 15~30 mm / s。本工程的絮凝反应时间设为 11 min,速度梯 度值 G 为 70 s-1,该模块设 4 座构筑物与混合池一一 - 85 - 李 慧,李 涛,王 文. 高效沉淀池的工艺设计与应用案例 Vol. 31, No. 2, 2012 对应,单池工艺尺寸为 8.8 m×7.0 m×7.10 m。而且, 本模块通过回流污泥(回流量 2 %~5 %),提供絮体 附着的晶核,改善矾花形成条件,减少投加阴离子 高分子助凝剂用量。随之矾花絮体增大、密度增加, 保证了最佳的絮凝效果。 (3)第三功能模块:高效沉淀池。斜管区上升流 速控制在 12~18 m / h、沉淀池底板坡度为 0.05~0.07、 斜管的长度取 1~1.5m、口径为 40~80 mm。本工程将 斜管区上升流速控制在 14.45 m / h,可确定高效沉 淀池的有效表面积,该模块设置 4 座构筑物与絮凝 反应池一一对应,单池工艺尺寸为 14.0 m×14.0 m× 7.10 m。沉淀池的进口速度为 80 m/h、斜管的长度取 1.5 m、口径 80 为 mm、安装倾度和水平方向呈 60°。 较长的斜管延长了污水在斜板表面的流程,以使更 多的污泥从水中沉淀出来,较大口径的斜板是为了 防止污泥下滑时阻塞。倾度可以保证沉淀在斜板上 的污泥可以顺利地滑向底部而不至于淤积。悬挂式 中心传动刮泥机直径为 14 m、线 m / min、 浓缩污泥深度为 200 mm、沉淀池底板坡度 0.07。 2.4 主要设备仪表 本工程使用的主要设备仪表如表 2 所示。 表 2 主要设备仪表 Tab.2 Main Equipments and Apparatuses 名称 规格 功率 数量 备注 快速搅拌器 Φ=1.6 m,n=59 r / min P=15 kW 慢速搅拌器 Φ=2.5 m,n=17 r / min P=3 kW 浓缩刮泥机 φ=14 m P=0.55 kW 污泥螺杆泵 Q=40 m3/ h,H=60 m P=11 kW 絮凝剂投加泵 Q=1 200 L / h,H=20 m P=0.75 kW 助凝剂投加泵 Q=4 000 L / h,H=20 m P=5.5 kW 泥/水介面仪 PO-P4 检测仪 4台 4用 4台 4用 4台 4用 12 台 8 用 4 备 3台 2用1备 3台 2用1备 4套 4套 本系统的主要设备材料投资约 500 万元。设备 总装机功率为 224.95 kW、吨水电耗约 0.026 kW。 2.5 运行情况 本系统中投加的药剂为:FeCl(3 投加量为 15~25 mg / L)和 PAM(投加量为 0.5~1 mg / L),投加量根据 原水质情况及 PO-P4 检测仪检测数据进行调整。吨 水药剂费约 0.15 元(其中 FeCl3 单价为 4 500 元 / t、 PAM 单价为 56 000 元 / t)。 系统自动排泥通过泥 / 水介面仪检测污泥层高 度及刮泥机的过扭矩控制。 本工程已经投入运行,该系统能够达到设计要 求,出水水质稳定达标。 3 工程应用 高效沉淀池既适合高悬浮物(400~1 200 mg / L) 的水处理,又适合低悬浮物(40~400 mg / L)水处理。 其固体浓度可在 200~2 000 mg / L 浮动。由于该工艺 有宽泛的应用条件,其是微污染水深度处理、给水 厂排泥水处理、工业废水预处理、污水深度处理的 备选工艺,该工艺具有良好的推广应用空间。 3.1 微污染水的深度处理 可应用于供水领域,替代了传统的混合池、反 应池、沉淀池,并通过其可控污泥回流及多种药剂 组合来强化絮凝沉淀效果,实现较高的出水负荷。 例如天津津滨水厂原水以引滦水为主,黄河水 作为应急水源,其水源为微污染水,水质为《地面水 环境质量标准》中的Ⅲ类水体水质标准,出水水质 达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)。该 水 厂 的 工 艺 流 程 为 预 臭 氧 —高 效 沉 淀 池—砂 滤 池—臭 氧 接 触 池 —生 物 活 性 炭 滤 池 —清 水 池—送 水泵房[7]。 3.2 污水的深度处理 作为更集成化、效率更高、占地更省的三级处 理单元,高效沉淀池在我国污水处理厂提标改造工 程和新建高排放标准中有较大的应用优势。 例如石家庄市桥东污水处理厂提标改造,出水 水质由 《城镇污水处理厂 污染物排放 标准》(GB 18918—2002)中二级标准提高至一级 A 标准。该水 厂改造后的工艺流程为粗格栅— ——进水泵房— —— 细格栅—沉砂池— ——初沉池— ——A2 / O 池—— —二沉 池— ——曝气生物滤池—— —高效沉淀池[8]。 3.3 工业废水 / 污水的预处理 作为工业废水的预处理工艺,其具有比普通沉 淀池更高的水力负荷和污染物去除率。 例如绍兴污水处理厂原水大部分为印染工业 废水,原水水质为《污水综合排放标准》(GB 8979— 1996)中三级标准,出厂水水质达到《污水综合排放 标准》(GB 8979—1996)中二级标准,改造后指标明 显提升。该厂工艺流程为格栅及稳流池—调节池— 高效沉淀池—酸化水解池—曝气池—沉淀池[9]。 3.4 排泥水处理工艺 高效沉淀池可用于排泥水处理系统的重力浓 缩工序。 - 86 - !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 净水技术 WATER PURIFICATION TECHNOLOGY Vol. 31, No. 2, 2012 April 25th, 2012 例如天津市新开河水厂排泥水系统采用了该 工艺。流程为污泥调节池—高效沉淀池—污泥均衡 池—离心式脱水机[10]。 4 结论 (1)高效沉淀池工艺处理效率高、占地少、运行 费用省,使其在众多的物化处理工艺中脱颖而出, 将成为水处理行业的主流工艺。 (2)本文通过对某污水处理厂深度处理部分高 效沉淀池的工艺设计案例介绍,列举了该工艺详细 的设计参数、运行效能为设计研究工作者提供借 鉴。 参考文献 [1] 姚洁.给水处理工艺系统分析与优化[J].净水技术,2011,30(5): 56-60. 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[10]李文朴,刘天顺,赵建海.给水厂排泥水处理研究,[J].中国科技信 息,2009,(13):26-28. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 城建竹园公司荣获上海市“四星级诚信创建企业”称号 日前,上海城建竹园污水处理建设发展有限公司获得由上海市“企业诚信创建”活动组委会和 上海市排水行业协会授予的上海市“四星级诚信创建企业”荣誉,成为上海排水行业 300 多家企业 中首次获得目前行业内最高荣誉的一家企业。 城建竹园公司一贯重视诚信企业创建工作,自 2008 年初获得上海市“2007 年度企业诚信建设 奖”以来,坚持和完善诚信企业创建工作,逐级成为星级诚信创建企业,成为了企业对外的一个良好 的品牌形象。 截止到 2011 年底,本市已有近 160 家行业协会参与诚信企业创建工作,建立近 100 家行业诚 信建设管理平台,超过 8000 家企业在立体化的监督机制下进行诚信创建并建立档案,其中排水行 业协会走在了全市工作的前列。 上海市“企业诚信创建”活动是在中共上海市委宣传部、市文明办、市网宣办、市经信委、市建交 委、市商务委、市工商局、市技监局、市社团局等直接指导下,为全面贯彻落实科学发展观,深入推进 上海社会诚信体系建设,优化上海经济社会发展软环境而开展的一项常设诚信建设活动,它是 2007 年开展的上海市“知荣辱、讲文明、迎世博、建诚信”系列活动的延续。 上海城建竹园污水处理建设发展有限公司 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! - 87 -


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