摘要：由于 經(jīng)濟 的 發(fā)展 ，很多城市附近水環(huán)境的有機污染不僅沒有得到控制，還有惡化趨勢。解決城市污水處理 問題 的根本途徑是普及二級處理設(shè)施。我國的城市污水處理廠以二級生物處理為主，特別是近年建成的城市污水處理廠多是二級生物處理。全國117座城市污水處理廠中僅有24座為一級處理，約占總數(shù)的20.5%、總處理能力的17%;二級處理廠有93座，約占總數(shù)的79.5%、總處理能力的83%。二級生物處理污水廠由于能耗大，運行費用高，相當數(shù)量的污水處理廠沒能正常運行，實際處理能力低于設(shè)計能力。

關(guān)鍵詞：高效沉淀池

1 概述

由于經(jīng)濟的發(fā)展，很多城市附近水環(huán)境的有機污染不僅沒有得到控制，還有惡化趨勢。解決城市污水處理問題的根本途徑是普及二級處理設(shè)施。我國的城市污水處理廠以二級生物處理為主，特別是近年建成的城市污水處理廠多是二級生物處理。全國117座城市污水處理廠中僅有24座為一級處理，約占總數(shù)的20.5%、總處理能力的17%;二級處理廠有93座，約占總數(shù)的79.5%、總處理能力的83%。二級生物處理污水廠由于能耗大，運行費用高，相當數(shù)量的污水處理廠沒能正常運行，實際處理能力低于設(shè)計能力。

污水強化一級處理工藝的 研究 ，在基建與運行費用增加不多的條件下，較大地提高污染物的去除率，以達到大幅度削減有機污染物總量的目的。本研究的目的：結(jié)合上海某預(yù)處理廠出水的具體水質(zhì)特點，綜合考慮前人的研究成果，主要對高效沉淀池 應(yīng)用 于城市污水化學(xué)強化一級處理進行較為系統(tǒng)的試驗研究，確定各種工藝的處理效果、最優(yōu)運行條件及參數(shù);

2 高效沉淀池原理

2.1 化學(xué)加強一級處理基本原理

化學(xué)加強一級處理的基本原理是在污水中投加混凝劑，通過絮凝沉淀的 方法 去除污水中懸浮物質(zhì)及膠體物質(zhì)，從而達到對污水中有機物及磷的去除目的。

污水首先與混凝劑快速混合，使混凝劑迅速均勻分散到污水中，利于混凝劑水解，充分發(fā)揮混凝劑高電荷對水中膠體電中和脫穩(wěn)作用;然后進行慢速攪拌作用，通過脫穩(wěn)顆粒的有效碰撞，同時在水中投加高分子助凝劑，發(fā)揮助凝劑的吸附架橋作用，使細小顆粒逐漸結(jié)成較大絮體，便于固液分離，使水中的懸浮物質(zhì)及膠體得到有效去除;同時通過混凝劑與污水中磷酸鹽的化學(xué)作用，達到對磷的去除。常規(guī)化學(xué)一級加強處理流程如圖1：

圖1化學(xué)一級強化流程框圖

2.2 高效沉淀池的特點

高效沉淀池根據(jù)化學(xué)強化一級處理的原理，混合采用機械攪拌快速混合，絮凝階段采用機械絮凝與水力絮凝相結(jié)合。絮凝池在前段設(shè)置提升攪拌機，部分沉淀的污泥回流至前段，助凝劑也投加在前段，脫穩(wěn)的原水與絮凝池的絮體形成有效碰撞，結(jié)成粗大顆粒，進入后續(xù)的折板反應(yīng)段，通過水力作用進一步形成粗大、密實的礬花。沉淀池部分根據(jù)淺層沉淀的原理，采用斜管沉淀池的形式，使沉淀池的表面水力負荷明顯提高，高效沉淀池流程框圖如圖2。

圖2高效沉淀池流程圖

相對于平流沉淀池，高效沉淀池具有以下特點：

① 在裝置中回流一部分沉淀污泥至絮凝段，利用回流污泥與進水混合，使進水中的脫穩(wěn)微粒與活性泥渣充分接觸，再加上高分子助凝劑的吸附架橋作用，有利于使水中的脫穩(wěn)微粒形成大顆粒絮體，提高絮凝沉淀效果。

② 回流污泥中的混凝劑、助凝劑在絮凝池中得到充分利用，節(jié)約混凝劑及助凝劑的投加量。

③ 沉淀池采用斜管沉淀，可達到泥水快速分離的目的，水力停留時間明顯減少，使沉淀池的占地面積明顯減少，節(jié)藥工程費用，經(jīng)初步工程方案比較，相對于平流沉淀池，高效沉淀池可降低工程造價約20%。

表1常規(guī)沉淀池及高效沉淀池參數(shù)比較表

④ 高效沉淀池在沉淀池下部具有較大的濃縮空間，同時在濃縮池內(nèi)設(shè)有濃縮機，利用慢速攪拌的方法，使污泥能夠在沉淀池下部進行有效濃縮，從而提高污泥的濃度。

3 試驗裝置

試驗裝置設(shè)計流量為25 m3/h，整個試驗裝置有快速混合單元、絮凝沉淀單元、加藥單元及控制單元組成，其中絮凝沉淀單元是整個處理裝置的核心。

快速混合單元分為兩格，每格尺寸為1.0 m×0.9 m×1.85 m(有效水深為1.30 m，單格體積為1.2 m3)，內(nèi)設(shè)兩臺攪拌機，轉(zhuǎn)速為150 r/min，兩格可單獨使用，也可合并使用(試驗中采用其中一格)，原水進入混合池，混凝劑加入點在進入混合池的管道中，在混合池中與原水充分混合，由管道從底部進入絮凝池。

絮凝沉淀池是整個裝置的核心，整個池高為4.95 m(包括干弦0.2 m)，絮凝沉淀池功能上具有絮凝、沉淀及污泥濃縮功能;絮凝部分總體積約為6.6 m3，分為二段，前段的體積為2.6 m3，為機械攪拌絮凝，絮凝池中增設(shè)直徑為Φ450 mm的導(dǎo)流筒，在導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)提升攪拌機，通過提升攪拌機使水在絮凝池中循環(huán)，同時濃縮池內(nèi)的污泥回流至前段，與原水充分混合，助凝劑加注點也設(shè)在導(dǎo)流筒內(nèi)，經(jīng)混合后進入后段，后段體積為4 m3，采用隔板絮凝的形式，污水經(jīng)隔板絮凝后進入后續(xù)沉淀池。沉淀池采用斜管沉淀池，沉淀池的有效面積為1 m2，斜管斜長為1.5 m，在斜管上方設(shè)置隔板，使出水均勻，出水采用溢流堰的形式，在沉淀下方是污泥沉淀及濃縮空間，在底部設(shè)置污泥刮泥機，試驗裝置還設(shè)有回流污泥泵及剩余污泥排出泵。

加藥單元主要加注混凝劑及加注助凝劑，采用計量泵投加。

4 試驗結(jié)果及情況 分析

4.1 試驗安排

試驗裝置于2000年12月25日運至現(xiàn)場進行設(shè)備安裝、調(diào)試，于2001年1月7日正式開始試驗，根據(jù)小試的藥劑篩選，半生產(chǎn)性試驗主要針對FeCl3、Al2(SO4)3·18H2O兩種混凝劑進行試驗，助凝劑主要Nalco公司提供的8173、9901及AS32，試驗對不同混凝劑及助凝劑投加量的具體安排如表2和表3：

表2投加混凝劑FeCl3試驗情況表

表3投加混凝劑Al2(SO4)3·18H2O試驗情況表

4.2 試驗結(jié)果

試驗期間結(jié)果見表4。

表4　試驗結(jié)果數(shù)據(jù)表

注：FeCl3不含結(jié)晶水，硫酸鋁含有18個結(jié)晶水

* 代表斜管上方有礬花飄出

4.3 試驗結(jié)果及分析

通過以上試驗，可以得出以下結(jié)論：

(1)物化處理的效果

由上表可見，投加硫酸鋁及三氯化鐵對水中的有機物均有較好的去除效果，在三氯化鐵(不含結(jié)晶水)投加量40～80 mg/L，硫酸鋁(含結(jié)晶水)投加量60～80 mg/L的情況下，試驗期間進水CODCr在100～700 mg/L(平均為300 mg/L)的情況下，出水CODCr一般在50～150 mg/L之間，出水平均CODCr為99 mg/L，COD的去除率一般在40%～80%，平均CODCr去除率為67%;試驗期間進水PO43--P在2～9 mg/L(平均為4.1 mg/L)的情況下，出水PO43--P在0.2～1.1 mg/L，出水平均PO43--P為0.7mg/L，PO43--P的去除率為60%～95%，平均PO43--P去除率為83%;試驗期間進水SS在50～50 mg/L(平均為148 mg/L)的情況下，出水SS在9～46 mg/L之間，出水平均SS為23 mg/L，SS平均去除率為85%;

(2)裝置的處理能力

本試驗裝置的設(shè)計處理能力為25 m3/h，運行過程中，溫度一般在12～15℃之間，流量基本穩(wěn)定在24～26 m3/h之間。采用FeCl3作為混凝劑、同時投加0.5 ppm的9901助凝劑，由于FeCl3比重較重，因此沉淀出水中有微小礬花出現(xiàn)，出水效果較為理想。

當采用Al2(SO4)3·18H2O作為混凝劑，水溫在12～15℃之間時，由于溫度較低，同時由于Al2(SO4)3礬花較輕，因此處理流量達到25 m3/h時，沉淀時上方有輕質(zhì)礬花飄出， 影響 到感觀效果，助凝劑投加量增加至1.0 ppm，出水效果略有好轉(zhuǎn)，但沒有明顯改善。將處理流量降至15 m3/h，出水礬花明顯好轉(zhuǎn)，處理效果好，感觀效果好。另外將處理流量提高至35 m3/h，助凝劑投加量為1.5 mg/L，出水中有礬花飄出，影響到感觀效果。在投加助凝劑AS32時，助凝劑的助凝效果有明顯提高，投加量比9901少，當助凝劑AS32投加量0.3 mg/L，處理流量達到25 m3/h時，在沉淀時上方有微小礬花飄出，效果較為理想。

由此可見，裝置的處理能力與混凝劑和助凝劑的種類以及投加量有關(guān)。

(3)不同加藥量的處理效果

為使試驗結(jié)果有可比性和實用性，本次試驗采用最常用的鐵鹽和鋁鹽作為混凝劑，半生產(chǎn)性試驗中，F(xiàn)eCl3(以不包含結(jié)晶水 計算 )的投加量分別為80、60、50、40 mg/L進行投加，從試驗結(jié)果來看，在現(xiàn)有進水濃度條件下可以看出，F(xiàn)eCl3(以不包含結(jié)晶水計算)投加量40 mg/L，出水PO43--P在0.5 mg/L左右，穩(wěn)定在1 mg/L以下。

當采用Al2(SO4)3·18H2O(以包含結(jié)晶水計算)時，投加量分別為80、60 mg/L，由于出水中礬花較FeCl3多，影響水中PO43--P的去除效果，在現(xiàn)有水質(zhì)情況下，Al2(SO4)3·18H2O投加量在60 ～ 80 mg/L能夠滿足出水水質(zhì)要求。

試驗分別對助凝劑8173/9901及AS32進行實驗(助凝劑投加時伴有水稀釋)，試驗表明：AS32的助凝效果比9901好，9901比8173好，當采用鐵鹽作混凝劑時，AS32投加量為0.3 ppm效果較好，而用9901時，需投加0.5 ppm，AS32形成的礬花相對大且密實，由此可見，助凝的品種及投加量對高效澄清的處理效果有較大的影響。

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