混合反應(yīng)池在污水處理廠的設(shè)計(jì)研究

喻冬冬 沈樂斌

摘 要：水資源的可持續(xù)發(fā)展使得污水處理廠排放要求逐漸提高。特別是經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市或者區(qū)域，污水處理率和污水排放標(biāo)準(zhǔn)都有所提高，不僅要有懸浮物、總磷指標(biāo)的二級(jí)處理，還要增加后續(xù)混合反應(yīng)處理。本文就根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混合反應(yīng)池的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：混合反應(yīng)池；污水處理

前 言

污水中很多懸浮物、有機(jī)物、氮、磷等雜質(zhì)經(jīng)過二級(jí)處理還是無法凈化，所以要進(jìn)行深度處理。深度處理有混合反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒等傳統(tǒng)方式。

混合反應(yīng)池是在反應(yīng)池中設(shè)置垂直水流方向的網(wǎng)格，使水流產(chǎn)生高頻漩渦，絮凝劑在漩渦的動(dòng)力下失去穩(wěn)定性而與水中懸浮顆粒充分接觸提供微水動(dòng)力條件，產(chǎn)生密實(shí)的礬花的過程。絮凝劑和水混合形成微小絮凝，微小絮凝再長大成為大絮凝體，這種絮凝過程成為反應(yīng)?；旌戏磻?yīng)池施工要求簡單、安裝方便、維護(hù)簡單，對(duì)水量和水質(zhì)變化適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠有很好的絮凝穩(wěn)定效果。

混合反應(yīng)沉淀處理流程處理系統(tǒng)流程：原水→孔板式凈水混合器→小孔眼網(wǎng)格反應(yīng)池→小間距斜板沉淀池→出水。

混合和反應(yīng)屬于兩個(gè)不同的過程，混合是使混凝劑投入到原水中，迅速均勻擴(kuò)散，創(chuàng)造良好的水解和縮聚條件。混合的要求是快速而均勻，最好是在10～30s內(nèi)混合均勻，速度梯度保持在700～1000s1。如果混合時(shí)間過長，就會(huì)惡化礬花的黏附性和反應(yīng)過程。

上海竹園污水一廠是全亞洲最大的污水處理廠之一，在污水處理工藝上結(jié)合了化學(xué)絮凝和生物絮凝的優(yōu)勢，能夠高效去磷和溶解性有機(jī)物。

1 混合類型和反應(yīng)類型

1.1 混合類型

混合反應(yīng)可以分為機(jī)械混合和水力混合兩大類。主要方式有機(jī)械攪拌混合、分流隔板混合、水泵和管道混合。絮凝反應(yīng)設(shè)備中要求有適當(dāng)攪拌或者紊流速度，平均速度梯度為20～70s-1，并且要礬花的大小要和流速、攪拌速度成反比。絮凝反應(yīng)池水力的停留時(shí)間是10～30min，GT值是104～105。

機(jī)械攪拌混合是借用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器對(duì)藥劑和原水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使藥劑和原水混合均勻。這種方式可以根據(jù)水流量和水濁度調(diào)整攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，達(dá)到所需要的G值。機(jī)械攪拌的方式有螺旋槳式、渦輪式、平直葉漿式、水下推進(jìn)式。

分流隔板混合是利用3～4塊隔板的縫隙之間的水流速度來產(chǎn)生收縮與擴(kuò)散進(jìn)行混合。一般兩道隔板間的距離是池寬的2倍，隔板間距是0.6～1m之間。為了避免空氣進(jìn)入，隔板的下部兩側(cè)的縫隙要被10～15cm的水淹沒。

管道混合是利用水泵水管中的水壓將藥劑迅速流入池內(nèi)進(jìn)行混合。此種方式最關(guān)鍵的是管中水流速度，應(yīng)≥1m/s。投藥處要在水泵吸水管或者水喇叭口處，投藥點(diǎn)后的管內(nèi)水頭損失要不小于0.3～0.4，混合時(shí)間為30～50s，投藥點(diǎn)到末端出口距離要不小于50倍管徑。當(dāng)不能滿足這一要求時(shí)，可以設(shè)置孔板或者文氏管可以提高混合效果。管道混合的有點(diǎn)是設(shè)備簡單、占地小。缺點(diǎn)是流量減少時(shí)可能在管中反應(yīng)沉淀，而且水頭損失較大。

1.2 反應(yīng)池類型

反應(yīng)池目的是讓原水和藥劑形成肉眼可見的密實(shí)絮凝體。一般反應(yīng)池類型分為水利反應(yīng)和機(jī)械反應(yīng)，也可以將這兩種反應(yīng)池結(jié)合起來用。上海竹園污水一廠工程中的反應(yīng)混合池快速混合時(shí)間是30～60s，G=500s-1，每座混合池服務(wù)6座生物化學(xué)反應(yīng)池，為了保證均勻配水，混凝池采用兩側(cè)出水形式并采用二級(jí)階梯式配水到每個(gè)反應(yīng)池。上海竹園污水一廠混反應(yīng)池停留時(shí)間是0.6h，G值分別有三段：一段100～150s-1，第二段50～80-1，第三段30～50-1。

1.2.1 水力反應(yīng)池

是依靠池內(nèi)起點(diǎn)和末端的水位差來產(chǎn)生水流動(dòng)來進(jìn)行絮凝的。這種方式構(gòu)造簡單、管理方便，但是水量適應(yīng)能力較差。

隔板反應(yīng)池以一定流速在隔板之間通過而完成絮凝過程。主要包括往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式。

折板反應(yīng)池是在隔板反應(yīng)池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，適用于水量變化較小的時(shí)候。池內(nèi)有一定數(shù)量的平折板或者波紋板，水流經(jīng)過水板多次回轉(zhuǎn)，能夠加速絮凝。

穿孔旋流反應(yīng)池把整個(gè)池子分為多個(gè)正方形格子，格子和格子之間由孔口連通，進(jìn)水孔在上，出水孔在下，對(duì)角布置。水流在各個(gè)格子之間形成旋流，完成絮凝。這種反應(yīng)池構(gòu)造簡單、造價(jià)較低、施工簡單，但是水流速度較低，在格子底部很容易形成積泥，所以適用于變化較小的中小水廠。

柵條網(wǎng)格反應(yīng)池是新型絮凝池。柵條和網(wǎng)格形成巨型多格豎向回流，能夠增加G值，提升絮凝效果。格子一般分為6～18格，網(wǎng)格或者柵條數(shù)量前段多，中段少，末段可不放。適用的條件是原水水溫4～34℃，濁度25～2500度。也比較適用于中小型水廠，也適用新建池或者舊池改造。

1.2.2 機(jī)械攪拌反應(yīng)池

機(jī)械攪拌反應(yīng)池是依靠機(jī)械帶動(dòng)葉輪槳板攪動(dòng)形成水流選擇線速度差進(jìn)行絮凝的，按照攪拌器分為槳板式和葉輪式。因?yàn)榉€(wěn)定性和適應(yīng)性較強(qiáng)，國外80%的水廠采用這種方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)正好彌補(bǔ)水力反應(yīng)池的缺點(diǎn)，能夠適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化，水頭損失小，便于調(diào)整。缺點(diǎn)是需要的攪拌設(shè)備費(fèi)用高，部分設(shè)備在水下，維護(hù)工作多且不方便。

1.2.3 反應(yīng)池和沉淀池合建

反應(yīng)池很多時(shí)候都適合沉淀池一起合建的，反應(yīng)池的出水在整個(gè)面上穿過花墻，直接分配到沉淀池的過水?dāng)嗝嫔?。上海竹園污水一廠就是混合池和沉淀池合建的典型。這個(gè)工程的核心就是混合反應(yīng)沉淀池，沉淀池中的部分污泥再回流到反應(yīng)池中，系統(tǒng)進(jìn)水中的可沉固體可以得到活化，具有良好的吸附作用和沉降作用。除了吸附污水中的溶解物質(zhì)和懸浮固體外，還能使溶解性的有機(jī)物得到部分降解。

1.3 完全混合式厭氧反應(yīng)池

完全混合式厭氧反應(yīng)池指在常規(guī)厭氧反應(yīng)池內(nèi)安裝了攪拌裝置，使發(fā)酵原料和微生物處于完全混合的狀態(tài)，用以降解廢水中有機(jī)污染物和釋放磷等營養(yǎng)物的一種厭氧廢水生物處理裝置。

完全混合式厭氧反應(yīng)池比較適合高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水處理工程。比如食品制造業(yè)、發(fā)酵釀造業(yè)、制藥工業(yè)、紡織業(yè)等。這些工程工業(yè)廢水處理時(shí)可以參考同類工廠的運(yùn)行參數(shù)。要確定進(jìn)水水質(zhì)要在總排放口連續(xù)采樣5d，然后按照規(guī)定取得平均值。

完全混合式厭氧反應(yīng)池進(jìn)水條件要滿足國家或者地方相關(guān)規(guī)定：

進(jìn)水水溫最好是15～40℃，pH值最好是6.5～8.5，BOD5/CODcr≥0.25；如果有除氨氮要求，進(jìn)水總堿度（以CaCO3計(jì)）/氨氮（NH3-N）≥7.2，不滿足時(shí)應(yīng)補(bǔ)充堿度；有脫總氮要求時(shí)，進(jìn)水的BOD5/總氮（TN）≥4.0，總堿度（以CaCO3計(jì)）/NH3-N≥于3.6，不滿足時(shí)應(yīng)補(bǔ)充碳源或堿度；有除磷要求時(shí)，進(jìn)水的BOD5/總磷（TP）≥17完全混合式厭氧反應(yīng)池污染物去除率。

2 總 結(jié)

污水處理廠的混合反應(yīng)池多種多樣，在工程設(shè)計(jì)中要根據(jù)工廠排污需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，優(yōu)化組合，最終達(dá)到設(shè)計(jì)合理、投入較少、構(gòu)造簡單、經(jīng)濟(jì)耐用的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]沈煜，鄧彪，段巖.上海竹園污水一廠混合反應(yīng)沉淀池設(shè)計(jì).中國給排水。2005-07.