高密度沉淀池   高效沉淀池

高密度沉淀池工作原理  高效沉淀池工作原理

沉淀池原理

高密度沉淀池主要的技術(shù)是載體絮凝技術(shù)，去除ss的高效能設(shè)備，它是一種快速沉淀技術(shù)，特點(diǎn)是在混凝階段投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒、PAC和PAM，聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺藥劑，(如細(xì)砂等)，利用介質(zhì)的重力沉降及載體的吸附作用加快絮體的“生長(zhǎng)”及沉淀。

金振環(huán)境對(duì)載體絮凝的定義是通過(guò)使用不斷循環(huán)的介質(zhì)顆粒、加藥和各種化學(xué)藥劑強(qiáng)化絮體吸附從而改善水中懸浮物沉降性能的物化處理工藝。其工作原理是首先向水中投加混凝劑(PAC和硫酸鐵、石灰等)，使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn)，然后投加高分子助凝劑PAM、聚丙烯酰胺和密度較大的載體顆粒，使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以載體為絮核，通過(guò)高分子鏈的架橋吸附作用以及微砂顆粒的沉積網(wǎng)捕作用，快速生成密度較大的礬花，從而大大縮短沉降時(shí)間，提高澄清池的處理能力，并有效應(yīng)對(duì)高沖擊負(fù)荷。

與傳統(tǒng)絮凝工藝相比，該技術(shù)具有占地面積小、工程造價(jià)低、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，西方國(guó)家已開(kāi)發(fā)了多種成熟的應(yīng)用技術(shù)，并成功用于100多個(gè)大型水廠。

高密度沉淀池的典型工藝有：

1 工藝

無(wú)錫金振環(huán)境公司借鑒OTV—Kruger公司的技術(shù)要求改進(jìn)創(chuàng)新和多項(xiàng)工程成功運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，自2009年開(kāi)始在中國(guó)國(guó)內(nèi)用于飲用水及污水處理，其特點(diǎn)是以42～153 m的細(xì)砂為載體強(qiáng)化混凝，選用斜管沉淀池加快固液分離速度，表面負(fù)荷為80～120 m／h，可達(dá)200 m／h，是目前應(yīng)用廣泛的載體絮凝技術(shù)。

國(guó)內(nèi)已有部分水廠引進(jìn)了該技術(shù)，如2004貴陽(yáng)開(kāi)林化工、寧夏銀川年上海浦東威立雅自來(lái)水有限公第七污水處理廠，在二期沉淀池改造工程中采用了高密度沉淀池工藝、高效沉淀池工藝。

2 高密度澄清池是由法國(guó)Degremont（得利滿）公司開(kāi)發(fā)，可用于飲用水澄清、三次除磷、強(qiáng)化初沉處理以及合流制污水溢流(CSO)和生活污水溢流(SSO)處理。該工藝現(xiàn)已在法國(guó)、德國(guó)、瑞士得到推廣應(yīng)用。

隨著近年來(lái)國(guó)外各大水務(wù)公司進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)也有個(gè)別水廠利用該技術(shù)對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行了擴(kuò)建改造，如寧夏銀川第七污水處理廠等。

①混凝池：

混凝劑投加在原水中，在快速攪拌器的作用下同污水中懸浮物快速混合，通過(guò)中和顆粒表面的負(fù)電荷使顆粒“脫穩(wěn)”，形成小的絮體然后進(jìn)入絮凝池。同時(shí)原水中的磷和混凝劑反應(yīng)形成磷酸鹽達(dá)到化學(xué)除磷的目的。

②投加池(備選池)根據(jù)水質(zhì)確定是否需要增加：

微砂和混凝形成的小絮體在快速攪拌器的作用快速混合，并以微砂為核心形成密度更大、更重的絮體，以利于在沉淀池中的快速沉淀。

③熟化池（絮凝池）：

絮凝劑促使進(jìn)入的小絮體通過(guò)吸附、電性中和和相互間的架橋作用形成更大的絮體，慢速攪拌器的作用既使藥劑和絮體能夠充分混合又不會(huì)破壞已形成的大絮體、通過(guò)導(dǎo)流筒是水流上方、再通過(guò)導(dǎo)流筒內(nèi)的加藥環(huán)管使藥劑混合估價(jià)充分。

④斜板沉淀池：

絮凝后出水進(jìn)入沉淀池的斜板底部然后上向流至上部集水區(qū)，顆粒和絮體沉淀在斜板或斜管的表面上并在重力作用下下滑。較高的上升流速和斜板60°傾斜可以形成一個(gè)連續(xù)自刮的過(guò)程，使絮體不會(huì)積累在斜板上。

需要沉淀的污泥和ss沿斜板表面下滑并沉淀在沉淀池底部，然后循環(huán)泵把微砂和污泥輸送到水力分離器中，在離心力的作用下，微砂和污泥進(jìn)行分離：微砂從下層流出直接回到投加池中，污泥從上層流溢出然后通過(guò)重力流流向污泥處理系統(tǒng)。

沉淀后的水由分布在斜板沉淀池頂部的不銹鋼集水槽收集、排放。

工藝的特點(diǎn)

在眾多的沉淀技術(shù)中，沉淀技術(shù)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，如通過(guò)重力絮凝使懸浮物附著在微砂上，然后在高分子助凝劑的作用下聚合成易于沉淀的絮凝物；而斜管沉淀技術(shù)大大提高了水的循環(huán)速度，岡此減少了沉淀池底部的面積。微砂絮凝和斜管沉淀均已被法國(guó)OTV公司廣泛運(yùn)用，這兩種技術(shù)原理的相互結(jié)合大大加快了沉淀速度和減少了絮凝時(shí)間。

技術(shù)已被運(yùn)用了數(shù)十年并被證明其工藝是行之有效和可靠的，包括應(yīng)用在以下這些通常被認(rèn)為難于處理的特殊情況下：①如河水由于洪水會(huì)導(dǎo)致突發(fā)的濁度和懸浮物濃度升高；②低溫導(dǎo)致的絮凝閑難；③原水中由高色度和低濁度引發(fā)的輕微絮化；④藻類生長(zhǎng)旺盛的原水。

和污泥床工藝不同的是，ACTIFLO®工藝的性能不會(huì)因溫度的快速改變而受到影響，這點(diǎn)已經(jīng)在加拿大兩個(gè)并列的實(shí)際運(yùn)行設(shè)施(微砂加速沉淀對(duì)比污泥層沉淀)中得到證明。

與氣浮工藝相比較，該工藝具有良好的去除藻類能力。在英國(guó)當(dāng)原水藻類濃度高達(dá)2．5×10000 個(gè)／mL，去除率為85％-95％。在巴黎的Neuilly sur Mame廠中，對(duì)藻類的去除率為lg2．0～
lg3．5。去除率高的原因是：與帶有微砂的漿液混合可以機(jī)械破壞(或打斷)藻類細(xì)胞；微砂的加速沉淀呵以使本可能漂浮的藻類(如一些青綠藻類)沉淀下來(lái)。

因?yàn)槲⑸暗膽腋∽饔?，工藝可以產(chǎn)生穩(wěn)定的沉淀效果甚至在進(jìn)水水質(zhì)變化非常劇烈的情況下亦可。例如，Mame河在洪水時(shí)原水濁度高達(dá)400 NTU，經(jīng)過(guò)該工藝處理后(Neuilly-sur-Mame)出水濁度<1 NTU；在馬來(lái)西亞的Selangor，當(dāng)進(jìn)水濁度在2 h內(nèi)從500 NTU變化到1 500 NTU時(shí)，其沉后水濁度保持在2～3 NTU。

采用ACTIFLO®工藝，只需要10 min就可以完成絮凝，只需要少于20 min的沉淀時(shí)問(wèn)就可以獲得良好的處理水質(zhì)。

微砂加速沉淀工藝運(yùn)行非常靈活，該工藝的開(kāi)啟和關(guān)閉相對(duì)簡(jiǎn)單，可以應(yīng)付處理流量有很大變化的情況。對(duì)于處理水質(zhì)，則可以通過(guò)調(diào)節(jié)微砂的回流率來(lái)對(duì)付原水水質(zhì)的突變(如濁度峰值的產(chǎn)生)，而調(diào)節(jié)微砂的回流率可以通過(guò)調(diào)節(jié)回流泵工作的臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

同常規(guī)沉淀池相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由機(jī)械混凝、機(jī)械絮凝代替了水力混凝、水力絮凝，由于機(jī)械攪拌使藥劑和污水的混合更快速、更充分，因此強(qiáng)化了混凝、絮凝的效果，同時(shí)也節(jié)約了藥劑。

2 、在沉淀區(qū)增加了基于“淺池沉淀”理論的上向流斜板，大大降低了沉淀區(qū)占地面積。

3、進(jìn)水區(qū)及擴(kuò)展沉淀區(qū)的應(yīng)用，可以分離比重大的SS（大約占總SS含量的80%）直接沉淀在污泥回收區(qū)，減少通過(guò)斜板的污泥量，減少了斜板堵塞的發(fā)生。

4、Actiflo®加砂高速沉淀池采用粒徑在100~150μm的不斷循環(huán)更新的微砂作為絮體的凝結(jié)核，由于大量微砂的存在，增加了絮體凝聚的機(jī)率和密度，使得抗沖擊負(fù)荷能力和沉降性能大大提高，即使在較大水力負(fù)荷條件下，也能保證理想、穩(wěn)定的出水水質(zhì)。

高密度沉淀池工藝流程

高密度沉淀池為三個(gè)單元的綜合體：反應(yīng)、預(yù)沉—濃縮和斜板分離。

高密度沉淀池工藝流程

1 反應(yīng)池

反應(yīng)池采用得利滿技術(shù)是工藝的根本特色。理化反應(yīng)，如晶質(zhì)的沉淀—絮凝或其它特殊類型的沉淀反應(yīng)均在該池中發(fā)生。

反應(yīng)池分兩部分，每部分的絮凝能量有所差別。中部絮凝速度快，由一個(gè)軸流葉輪進(jìn)行攪拌，該葉輪使水流在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。周邊區(qū)域的活塞流善導(dǎo)致絮凝速度緩慢。

投入混凝劑的原水通常進(jìn)入攪拌反應(yīng)器的底部。絮凝劑加在渦輪槳的底部。聚合物的投加受DensaDeg®高密度沉淀池的原水控制。

在該攪拌區(qū)域內(nèi)懸浮固體（礬花或沉淀物）的濃度維持在水平。污泥的濃度通過(guò)來(lái)自污泥濃縮區(qū)的濃縮污泥的外部循環(huán)得到保證。

所設(shè)計(jì)的外部區(qū)域，因砂能量低，保證了礬花增大和密實(shí)。

反應(yīng)池*的設(shè)計(jì)的結(jié)果，即能夠形成較大塊的、密實(shí)的、均勻的礬花，這些礬花以比現(xiàn)今其它正在使用的沉淀系統(tǒng)快得多的速度進(jìn)入預(yù)沉區(qū)。

2 預(yù)沉池—濃縮池

當(dāng)進(jìn)入面積較大的預(yù)沉區(qū)時(shí)，礬花移動(dòng)速度放緩。這樣可以避免千萬(wàn)礬花的破裂及避免渦流的形成，也使絕大部分的懸浮固體在該區(qū)沉淀并濃縮。泥板裝有錐頭刮泥機(jī)。

部分濃縮污泥在濃縮池抽出并泵送回至反應(yīng)池入口。濃縮區(qū)可分為兩層：一層在錐形循環(huán)筒上面，一層在錐形循環(huán)筒下面。從預(yù)沉池—濃縮池的底部抽出剩余污泥。

3 斜板分離池

在斜板沉淀區(qū)除去剩余的礬花。精心的設(shè)計(jì)使斜板區(qū)的配水十分均勻。正是因?yàn)樵谡麄€(gè)斜板面積上均勻的配水，所以水流不會(huì)短路，從而使得沉淀在狀態(tài)下完成。

沉淀水由一個(gè)收集槽系統(tǒng)收集。礬花堆積在沉淀池下部，形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮。根據(jù)裝置的尺寸，污泥靠自重收集或刮除或被循環(huán)至反應(yīng)池前部。

高密度沉淀池工藝

高密度沉淀池為法國(guó)威立雅環(huán)境集團(tuán)注冊(cè)技術(shù)，無(wú)錫金振吸取相應(yīng)技術(shù)并借鑒工程數(shù)據(jù)分析，適用于需要澄清和/或去除藻類、硬度、鐵、錳、色度和濁度的地表水。

工藝流程簡(jiǎn)介如下：

高密度沉淀池工藝

1 混凝池：

混凝劑投加在原水中，在快速攪拌器的作用下同污水中懸浮物快速混合，通過(guò)中和顆粒表面的負(fù)電荷使顆粒“脫穩(wěn)”，形成小的絮體然后進(jìn)入絮凝池。同時(shí)原水中的磷和混凝劑反應(yīng)形成磷酸鹽達(dá)到化學(xué)除磷的目的。

2 絮凝池：

絮凝劑促使進(jìn)入的小絮體通過(guò)吸附、電性中和和相互間的架橋作用形成更大的絮體，慢速攪拌器的作用既使藥劑和絮體能夠充分混合又不會(huì)破壞已形成的大絮體。

3 斜板沉淀池：

絮凝后出水進(jìn)入沉淀池的斜板底部然后上向流至上部集水區(qū)，顆粒和絮體沉淀在斜板的表面上并在重力作用下下滑。較高的上升流速和斜板60°傾斜可以形成一個(gè)連續(xù)自刮的過(guò)程，使絮體不會(huì)積累在斜板上。

沉淀的污泥沿著斜板下滑然后跌落到池底，污泥在池底被濃縮。刮泥機(jī)上的柵條可以提高污泥濃縮效果，慢速旋轉(zhuǎn)的刮泥機(jī)把污泥連續(xù)地刮進(jìn)中心集泥坑。濃縮污泥按照一定的設(shè)定程序或者由泥位計(jì)來(lái)控制以達(dá)到一個(gè)優(yōu)化的污泥濃度，然后間斷地被排出到污泥處理系統(tǒng)。

沉淀后的澄清水由分布在斜板沉淀池頂部的不銹鋼集水槽收集、排放進(jìn)入后續(xù)工藝。

澄清池工藝

公司還開(kāi)發(fā)了一種專門用于處理各種污水溢流的澄清池，基本原理與工藝類似，主要是通過(guò)以下功能達(dá)到凈化水體的目的：去除砂礫、去除油脂、整體化的凝聚絮凝單元加斜管沉淀、污泥稠化及濃縮。

其工作流程為已投加混凝劑的原水首*入預(yù)混凝池，通過(guò)空氣攪拌使無(wú)機(jī)電解質(zhì)與水中顆粒充分接觸反應(yīng)，使水中的粗大砂礫直接沉降在池底排出；預(yù)混凝后的出水進(jìn)入絮凝池后與回流污泥以及投加的高聚物絮凝劑在機(jī)械攪拌下充分混合，形成密實(shí)的礬花；充分混凝后的水體最后進(jìn)入斜管澄清池，在預(yù)沉區(qū)大部分絮體與水分離，剩余部分通過(guò)斜管沉淀池被除去。漂浮在水體表層的油脂通過(guò)刮油器收集而達(dá)到除油的目的；沉積在澄清池底的污泥部分回流，剩余部分則稠化濃縮。

400t/ｈ高密度澄清池設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、設(shè)計(jì)水量

Q_總=400t/h，做兩套（1用1備）運(yùn)行，單套水量Q=400t/h=0.112m³/s。

二、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

水的有效水深：本項(xiàng)目的有效水深按6米設(shè)計(jì)。

1、石灰反應(yīng)池：停留時(shí)間3～5min，取5min

則有效容積：V=400×5/60=33.33m³

平面有效面積：A=33.33/6=5.56m²。

取反應(yīng)池為正方形，則計(jì)算并取整后，反應(yīng)池的有效容積：

2.4m×2.4m×6m（有效水深）=34.56m³。

34.56/400×60=5.2 min

原水在石灰反應(yīng)池中的停留時(shí)間為5.2 min

2、純堿反應(yīng)池：尺寸與石灰反應(yīng)池相同。

3、絮凝反應(yīng)池:停留時(shí)間6～10min，取10min（考慮石灰反應(yīng)顆粒小，故取高數(shù)值）

則有效容積：V=400×10/60=66.67m³

平面有效面積：A=66.67/6=11.11m²。

取絮凝池為正方形，則計(jì)算并取整后，絮凝池的有效容積：

3.4m×3.4m×6m（有效水深）=69.36m³。

69.36/400×60=10.4 min

原水在石灰反應(yīng)池中的停留時(shí)間為10.4 min

4、澄清區(qū)

斜管上升流速：12～25m/h，考慮石灰反應(yīng)顆粒小，斜管上升流速取12m/h。

——斜管面積A₁=400/12=33.33m²；

沉淀段入口流速取60 m/h。             

——沉淀入口段面積A₂=6.67m²；

中間總集水槽寬度：B=0.9（1.5Q）^0.4=0.9×（1.5×0.112）^0.4=0.44m

    取B=0.6m。

X*X1=6.67

(X-2)(X-X1-0.4)=33.33

得：A=X³-2.4X²-39.2X+13.34=0

X=7,A=-35.66<0

X=8,A=58.14>0

所以取X=8。即澄清池的尺寸：8m×8m×6m=384m³

原水在澄清池中的停留時(shí)間：t=384/400=57.6min；

X1=6.67/X=0.83，X1取0.8m，墻厚0.25m 。

斜管區(qū)面積：8m×6.95m=55.6m²>33.33m²(滿足要求)

水在斜管區(qū)的上升流速：0.112/55.6=7.25m/h<12m/h(滿足要求)

從而計(jì)算出沉淀入口段的尺寸：8m×0.8m。

沉淀入口段的過(guò)堰流速取0.05m/s，則水層高度：0.112÷0.05÷8=0.28m。另外考慮到此處設(shè)置堰的目的是使推流段經(jīng)混凝的原水均勻的進(jìn)入到沉淀段，流速應(yīng)該比較低，應(yīng)該以不破壞絮體為目的。因此，考慮一些因素，取1.0m的水層高度。

推流段的停留時(shí)間3～5min，取4 min。

V=400×4/60=26.67 m³  

則寬度：26.67÷6÷8=0.56m，取1.0m。

5、污泥回流及排放系統(tǒng)

污泥循環(huán)系數(shù)0.01～0.05，取0.05。

400×0.05=20m³/h，泵的揚(yáng)程取20mH₂O。采用單螺桿泵。

單套系統(tǒng)設(shè)置三臺(tái)。一臺(tái)用于污泥的循環(huán)，一臺(tái)用于污泥的排放，另一臺(tái)為備用。

螺桿泵采用變頻控制。

污泥循環(huán)管：DN125，流速：0.453m/s。

污泥循環(huán)的目的：

1、增加反應(yīng)池內(nèi)的污泥的濃度；

2、確保污泥保持其完整性；

3、無(wú)論原水濃度和流量如何，保持沉淀池內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的固體負(fù)荷。

污泥排放的目的：避免污泥發(fā)酵，并使泥床標(biāo)高保持恒定。

污泥床的高度由污泥探測(cè)器自動(dòng)控制。

4、反應(yīng)室及導(dǎo)流板

① ——管道流速取0.8m/s， 管徑為DN450（流速0.7 m/s）；

② ——管道流速取0.7m/s， 管徑為DN500（流速0.57m/s）；

③ ——流速取0.6m/s，0.112÷0.6÷（3.14×0.5）=0.12m，取0.2m；

④ ——回流量：設(shè)計(jì)水量=10：1，絮凝筒內(nèi)的水量為11倍的設(shè)計(jì)水量（1.232m³/s）。筒內(nèi)流速取0.8m/s，則Di=1.4m，取內(nèi)徑：φ1500mm，筒內(nèi)流速：0.7m/s（因?yàn)槭鞘覐U水，所以流速要取小一點(diǎn)）

⑤ ——流速取0.5m/s，1.232÷0.5÷（3.14×1.5）=0.523m，取0.6 m；v=0.44m/s。

⑥ ——導(dǎo)流筒的面積與反應(yīng)筒的面積之比為1/2。則計(jì)算出導(dǎo)流筒直徑：φ1000mm。

⑦——流速取0.4m/s左右。則D×L=（0.112×10）/（3.14×0.4）=0.89

取高度：0.8m；錐形筒下部?jī)?nèi)徑：φ2500mm；流速：0.23m/s。

筒外流速：（0.112×11）/（3.4×3.4-3.14×1.44/4）=0.11 m/s

筒內(nèi)流速/筒內(nèi)流速：1.0/0.11=9.1

筒內(nèi)：配有軸流葉輪，使流量在反應(yīng)池內(nèi)快速絮凝和循環(huán)；

筒外：推流使絮凝以較慢的速度進(jìn)行，并分散能量以確保絮凝物增大致密。

原水在混凝段的各個(gè)流速：

反應(yīng)室內(nèi)：內(nèi)徑：D=φ1500mm，流速：v=0.7m/s；

室內(nèi)至室外：流速：v=0.44m/s；

室外：流速：v=0.11m/s；

室外至室內(nèi)：流速：v=0.23m/s；

5、攪拌機(jī)

1、反應(yīng)池?cái)嚢铏C(jī)：葉輪攪拌直徑：1200mm 功率：5.5KW（可變頻調(diào)速）

2、絮凝攪拌機(jī)葉輪直徑：500mm       

外緣線速度：1.5m/s（我公司所配減速機(jī)為可變頻調(diào)速）；   

攪拌水量為設(shè)計(jì)水量的11倍（1.232m³/s）；

軸長(zhǎng)——按照目前設(shè)計(jì)的要求。

螺旋槳外沿線速度為1.5m/s，則轉(zhuǎn)速n=60*1.5/3.14*1.5=19.11 r/min；

葉輪的提升水量按1.232m³/s，提升水頭按0.10m

提升葉輪所消耗的功率N₁  

N₁=ρQ_提H/102η=1200×1.232×0.10/（102×0.75）=1.93(KW)

取N=2.2KW

6、集水槽

澄清水面的尺寸為2塊，單塊尺寸：6.95m×3.5m；在6.95m的長(zhǎng)度方向上布置四道集水槽，間距：1400mm＋1400mm＋1400mm＋1400mm ＋1350mm。

集水槽寬度：b=0.3m

集水槽高度：0.4m

則單副集水槽的尺寸：300mm×400mm×3600mm（伸入100 mm），共8副。采用不銹鋼材質(zhì)，厚：4mm。集水方式采用矩形槽。

7、刮泥機(jī)

采用中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。

刮臂直徑： φ7000mm；

外緣線速度：0.04～0.08m/s；

底部坡度：0.07；