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是載體絮凝技術，去除ss的高效能設備，它是一種快速沉淀技術，特點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”及沉淀。

金振環(huán)境對載體絮凝的定義是通過使用不斷循環(huán)的介質(zhì)顆粒、加藥和各種化學藥劑強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間，提高澄清池的處理能力，并有效應對高沖擊負荷。

與傳統(tǒng)絮凝工藝相比，該技術具有占地面積小、工程造價低、耐沖擊負荷等優(yōu)點。自20世紀90年代以來，西方國家已開發(fā)了多種成熟的應用技術，并成功用于全球100多個大型水廠。

高密度沉淀池的典型工藝有：

1 工藝

無錫金振環(huán)境公司借鑒OTV—Kruger公司的技術要求改進創(chuàng)新和多項工程成功運行數(shù)據(jù)分析，自2009年開始在中國國內(nèi)用于飲用水及污水處理，其特點是以42～153 m的細砂為載體強化混凝，選用斜管沉淀池加快固液分離速度，表面負荷為80～120 m／h，最高可達200 m／h，是目前應用最為廣泛的載體絮凝技術。

國內(nèi)已有部分水廠引進了該技術，如2004貴陽開林化工、寧夏銀川年上海浦東威立雅自來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Degremont（得利滿）公司開發(fā)，可用于飲用水澄清、三次除磷、強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、德國、瑞士得到推廣應用。

隨著近年來國外各大水務公司進入中國市場，國內(nèi)也有個別水廠利用該技術對現(xiàn)有工藝進行了擴建改造，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，通過中和顆粒表面的負電荷使顆粒“脫穩(wěn)”，形成小的絮體然后進入絮凝池。同時原水中的磷和混凝劑反應形成磷酸鹽達到化學除磷的目的。

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）：

絮凝劑促使進入的小絮體通過吸附、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破壞已形成的大絮體、通過導流筒是水流上方、再通過導流筒內(nèi)的加藥環(huán)管使藥劑混合估價充分。

④斜板沉淀池：

絮凝后出水進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°傾斜可以形成一個連續(xù)自刮的過程，使絮體不會積累在斜板上。

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

在眾多的沉淀技術中，沉淀技術具有突出的優(yōu)點，如通過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OTV公司廣泛運用，這兩種技術原理的相互結(jié)合大大加快了沉淀速度和減少了絮凝時間。

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

和污泥床工藝不同的是，ACTIFLO?工藝的性能不會因溫度的快速改變而受到影響，這點已經(jīng)在加拿大兩個并列的實際運行設施(微砂加速沉淀對比污泥層沉淀)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。在英國當原水藻類濃度高達2．5×10000 個／mL，去除率為85％-95％。在巴黎的Neuilly sur Mame廠中，對藻類的去除率為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械破壞(或打斷)藻類細胞；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。

因為微砂的懸浮作用，工藝可以產(chǎn)生穩(wěn)定的沉淀效果甚至在進水水質(zhì)變化非常劇烈的情況下亦可。例如，Mame河在洪水時原水濁度高達400 NTU，經(jīng)過該工藝處理后(Neuilly-sur-Mame)出水濁度<1 NTU；在馬來西亞的Selangor，當進水濁度在2 h內(nèi)從500 NTU變化到1 500 NTU時，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的沉淀時問就可以獲得良好的處理水質(zhì)。

微砂加速沉淀工藝運行非常靈活，該工藝的開啟和關閉相對簡單，可以應付處理流量有很大變化的情況。對于處理水質(zhì)，則可以通過調(diào)節(jié)微砂的回流率來對付原水水質(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調(diào)節(jié)回流泵工作的臺數(shù)來實現(xiàn)。

同常規(guī)沉淀池相比具有以下優(yōu)點：

1、由機械混凝、機械絮凝代替了水力混凝、水力絮凝，由于機械攪拌使藥劑和污水的混合更快速、更充分，因此強化了混凝、絮凝的效果，同時也節(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、進水區(qū)及擴展沉淀區(qū)的應用，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率和密度，使得抗沖擊負荷能力和沉降性能大大提高，即使在較大水力負荷條件下，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單元的綜合體：反應、預沉—濃縮和斜板分離。

高密度沉淀池工藝流程

1 反應池

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

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

投入混凝劑的原水通常進入攪拌反應器的底部。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）的濃度維持在最佳水平。污泥的濃度通過來自污泥濃縮區(qū)的濃縮污泥的外部循環(huán)得到保證。

所設計的外部區(qū)域，因砂能量低，保證了礬花增大和密實。

反應池獨特的設計的結(jié)果，即能夠形成較大塊的、密實的、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)快得多的速度進入預沉區(qū)。

2 預沉池—濃縮池

當進入面積較大的預沉區(qū)時，礬花移動速度放緩。這樣可以避免千萬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。

部分濃縮污泥在濃縮池抽出并泵送回至反應池入口。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。精心的設計使斜板區(qū)的配水十分均勻。正是因為在整個斜板面積上均勻的配水，所以水流不會短路，從而使得沉淀在最佳狀態(tài)下完成。

沉淀水由一個收集槽系統(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)至反應池前部。

高密度沉淀池工藝

高密度沉淀池為法國威立雅環(huán)境集團注冊技術，無錫金振吸取相應技術并借鑒工程數(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，通過中和顆粒表面的負電荷使顆粒“脫穩(wěn)”，形成小的絮體然后進入絮凝池。同時原水中的磷和混凝劑反應形成磷酸鹽達到化學除磷的目的。

2 絮凝池：

絮凝劑促使進入的小絮體通過吸附、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破壞已形成的大絮體。

3 斜板沉淀池：

絮凝后出水進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°傾斜可以形成一個連續(xù)自刮的過程，使絮體不會積累在斜板上。

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。刮泥機上的柵條可以提高污泥濃縮效果，慢速旋轉(zhuǎn)的刮泥機把污泥連續(xù)地刮進中心集泥坑。濃縮污泥按照一定的設定程序或者由泥位計來控制以達到一個優(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、排放進入后續(xù)工藝。

澄清池工藝

公司還開發(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，主要是通過以下功能達到凈化水體的目的：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先進入預混凝池，通過空氣攪拌使無機電解質(zhì)與水中顆粒充分接觸反應，使水中的粗大砂礫直接沉降在池底排出；預混凝后的出水進入絮凝池后與回流污泥以及投加的高聚物絮凝劑在機械攪拌下充分混合，形成密實的礬花；充分混凝后的水體最后進入斜管澄清池，在預沉區(qū)大部分絮體與水分離，剩余部分通過斜管沉淀池被除去。漂浮在水體表層的油脂通過刮油器收集而達到除油的目的；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高密度澄清池設計計算書

一、設計水量

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

二、構(gòu)筑物設計

水的有效水深：本項目的有效水深按6米設計。

1、石灰反應池：停留時間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。

取反應池為正方形，則計算并取整后，反應池的有效容積：

2.4m×2.4m×6m（有效水深）=34.56m³。

34.56/400×60=5.2 min

原水在石灰反應池中的停留時間為5.2 min

2、純堿反應池：尺寸與石灰反應池相同。

3、絮凝反應池:停留時間6～10min，取10min（考慮石灰反應顆粒小，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

原水在石灰反應池中的停留時間為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)

從而計算出沉淀入口段的尺寸：8m×0.8m。

沉淀入口段的過堰流速取0.05m/s，則水層高度：0.112÷0.05÷8=0.28m。另外考慮到此處設置堰的目的是使推流段經(jīng)混凝的原水均勻的進入到沉淀段，流速應該比較低，應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，泵的揚程取20mH₂O。采用單螺桿泵。

單套系統(tǒng)設置三臺。一臺用于污泥的循環(huán)，一臺用于污泥的排放，另一臺為備用。

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、增加反應池內(nèi)的污泥的濃度；

2、確保污泥保持其完整性；

3、無論原水濃度和流量如何，保持沉淀池內(nèi)相對穩(wěn)定的固體負荷。

污泥排放的目的：避免污泥發(fā)酵，并使泥床標高保持恒定。

污泥床的高度由污泥探測器自動控制。

4、反應室及導流板

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：設計水量=10：1，絮凝筒內(nèi)的水量為11倍的設計水量（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（因為是石灰廢水，所以流速要取小一點）

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 ——導流筒的面積與反應筒的面積之比為1/2。則計算出導流筒直徑：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；錐形筒下部內(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流速：

反應室內(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

1、反應池攪拌機：葉輪攪拌直徑：1200mm 功率：5.5KW（可變頻調(diào)速）

2、絮凝攪拌機葉輪直徑：500mm       

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

攪拌水量為設計水量的11倍（1.232m³/s）；

軸長——按照目前設計的要求。

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

采用中心傳動刮泥機。

刮臂直徑： φ7000mm；

外緣線速度：0.04～0.08m/s；

底部坡度：0.07；