唐鋼水處理中心沉淀處理工藝探討

金冬

摘 要：文章通過對(duì)唐鋼總排污水處理工藝流程中沉淀處理工藝的初步理論分析，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)，對(duì)高密度沉淀工藝進(jìn)行了介紹，給出了設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)、相關(guān)工藝參數(shù)及應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：污水處理；沉淀處理；絮凝

中圖分類號(hào)：TU991.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）30-0012-03

1 唐鋼水處理中心

唐鋼水處理中心主要處理城市生活用水以及工業(yè)生產(chǎn)廢水。這兩種水采取相同處理工藝，在處理程序方面存在較大差異，共同使用加藥、污泥脫水和濾池反沖洗系統(tǒng)；分開使用格柵間、調(diào)節(jié)池、提升泵站、高密度沉淀池以及V型濾池。

唐鋼水處理中心的主要工藝流程涉及三個(gè)方面，分別為市政中水，如圖1所示；工業(yè)廢水預(yù)處理，如圖2所示；深度處理，如圖3所示。

城市中水、工業(yè)廢水進(jìn)入水處理中心，先經(jīng)格柵去除大的雜物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，由提升泵提升至高密度沉淀池，除去水中所含化學(xué)物質(zhì)，出水后流進(jìn)V型濾池，在濾池除去污染物。城市用水經(jīng)由V型濾池出水消毒后進(jìn)入景觀水池，經(jīng)由供水泵外供當(dāng)?shù)厣a(chǎn)用水點(diǎn)；工業(yè)廢水的濾池通過出水重力將水流入深度處理凈化水池，經(jīng)高密度沉淀池排泥后進(jìn)入污泥濃縮池，加壓后送到自動(dòng)廂式壓濾機(jī)；城市用水以及工業(yè)廢水的濾池都是利用反沖洗排水系統(tǒng)，采用重力流將其流入各自調(diào)節(jié)池。

預(yù)處理出水經(jīng)過原水泵提升后進(jìn)入多介質(zhì)過濾器去除細(xì)小SS和膠體，進(jìn)入超濾系統(tǒng)，超濾主要去除沙濾無法去除的水中雜質(zhì)。超濾出水經(jīng)由反滲透增壓泵提升進(jìn)入保安過濾器，高壓泵加壓后進(jìn)入反滲透裝置脫鹽，反滲透產(chǎn)水通過除碳器進(jìn)入反滲透產(chǎn)水池。部分反滲透產(chǎn)水通過泵提升進(jìn)入混合離子交換器進(jìn)一步除鹽后進(jìn)入除鹽水池。反滲透產(chǎn)水和除鹽水分別通過外供泵輸至廠區(qū)的軟化水管網(wǎng)、除鹽水管網(wǎng)。

反滲透濃水考慮充分利用自身的余壓，直接排放至濃鹽水池。多介質(zhì)過濾器和超濾的反洗排水直接排至預(yù)處理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)池，混合離子交換器的再生廢液、超濾和反滲透的清洗廢液通過中和處理后回至濃鹽水池。

從總排污水處理工藝可看出，沉淀工藝處理水平是判斷水質(zhì)以及盈余排放水是否達(dá)標(biāo)的重要依據(jù)。針對(duì)廢水中懸浮類污染物，唐鋼水處理中心參考國內(nèi)外先進(jìn)處理技術(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯|(zhì)情況，采用法國得利滿石灰高密度沉淀技術(shù)。

2 沉淀理論的相關(guān)概念

按照水流方向，將沉淀池劃分為豎流式、平流式及輻流式；按照截除顆粒沉降距離差異可劃分為一般沉淀池及淺層沉淀池。隨著水處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，國外出現(xiàn)一系列新的沉淀池，例如美國EIMCO沉淀池、法國高密度沉淀池、法國ACTIFLO沉淀池、英國Purac斜板沉淀池以及Parkson斜板沉淀池。

2.1 沉淀理論的發(fā)展

①傳統(tǒng)池型水流狀態(tài)控制和細(xì)化理論。對(duì)布水段及出水段均勻性控制。這種及時(shí)、徹底排泥的方式推動(dòng)了傳統(tǒng)池型進(jìn)一步發(fā)展。

②沉淀池水力條件控制理論。主要針對(duì)沉淀池進(jìn)出水布置形式改善沉淀池水力條件，降低池態(tài)中的雷諾數(shù)值Re。

③絮凝和沉淀相結(jié)合的高密度沉淀理論。目的是為了使水中脫穩(wěn)雜質(zhì)在碰撞結(jié)合過程中形成大的絮凝體，絮凝體在沉淀池進(jìn)一步下沉。

2.2 高密度淀理論簡析

①輻流式沉淀池運(yùn)用“中心進(jìn)水、周邊出水”原理，出水?dāng)嗝嬗尚≈饾u向周邊放大。池內(nèi)的流速由大變小，因此水流并不穩(wěn)定，導(dǎo)致股流、湍流等問題的出現(xiàn)。中心區(qū)域水流紊亂，致使Re值的增加，這將影響懸濁質(zhì)的下沉效果。

高密度沉淀池一般采用得利滿專利的特殊系統(tǒng)進(jìn)行配水，根據(jù)水流和泥流逆向流，在沉降區(qū)域設(shè)斜管。目的是為了實(shí)現(xiàn)水中懸浮雜質(zhì)在斜管中的沉淀，水在斜管上方流動(dòng)，分離后的泥渣受重力影響沿斜管下滑到池底，最后再集中被排除。同普通沉淀池對(duì)比，高密度沉淀池高出3～5倍的處理能力。斜管與水平傾斜60 °，可保證斜管上的污泥順利滑向底部而不至于淤積。斜管的剖面是六邊形可以得到較大的有效沉淀面積。高密度沉淀池解決了配水不均、單池處理水量受限制、水流流向等問題。由于低速配水不會(huì)破壞，已形成的礬花顆粒，保持了完整性。改善了流量分配，提高了沉淀速度，降低了水量損失，消除了傳統(tǒng)的“配水槽”常用的礬花衰變問題。當(dāng)水量處于一定值時(shí)，沉淀池容積減少且處于最佳水平。

②高密度沉淀工藝是傳統(tǒng)平流沉淀池進(jìn)一步發(fā)展，根據(jù)動(dòng)態(tài)混凝、加速絮凝原理以及淺池等理論，進(jìn)一步優(yōu)化混凝、強(qiáng)化絮凝以及斜管沉淀。絮凝反應(yīng)池設(shè)有一個(gè)圓形中心導(dǎo)流筒，其與池壁間設(shè)有擋板，另外還設(shè)有可變頻的絮凝攪拌機(jī)。攪拌機(jī)設(shè)合成有機(jī)絮凝劑PAM投加環(huán)。該設(shè)備幫助反應(yīng)池內(nèi)的水流能夠被均勻混合，為絮凝以及電解質(zhì)分配提供能量。

高密度沉淀將絮凝后的回流活性污泥視為催化物質(zhì)，采取加藥（合成有機(jī)絮凝劑PAM）聯(lián)合處理的工藝。回流污泥和水中的懸浮物形成較大絮凝體。通過加大絮凝體密度及半徑，促使沉淀速度加速。活性污泥用于降解水的溶解性（BOD5）?；钚晕勰嗑邆漭d體及吸附功能，可以促進(jìn)絮體“生長”和沉淀，降低細(xì)砂載體含量。通過強(qiáng)化常規(guī)處理水中懸浮物質(zhì)以及沉淀池出水濁度提高凈化效果。

3 唐鋼水處理中心沉淀工藝工程設(shè)計(jì)

唐鋼水處理中心由城市中水預(yù)處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水預(yù)處理系統(tǒng)、廢水深度處理系統(tǒng)這三個(gè)系統(tǒng)所組成。預(yù)處理采用高密度沉淀池以及V型濾池工藝，設(shè)計(jì)處理總水量為6 000 m3/h；深度處理采用超濾、反滲透及混合離子交換器，設(shè)計(jì)規(guī)模：軟化水（反滲透產(chǎn)水）為1 000 m3/h、除鹽水（混合離子交換器產(chǎn)水）為300 m3/h。

主要構(gòu)筑物工藝參數(shù)如下：預(yù)處理工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括格柵間4座，有效水深為1.4 m，格柵4臺(tái)，安裝角度為75 °，N=1.1 kW。4座調(diào)節(jié)池，主要為了減小流量波動(dòng)，促進(jìn)待處理廢水均質(zhì)，將后續(xù)處理系統(tǒng)的水量以及水質(zhì)變化降低到最小值。內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵饕苑乐刮勰喑恋?。其后部安裝潛水提升泵。其中城市中水2座，停留時(shí)間為1.0 h，潛水?dāng)嚢铏C(jī)6臺(tái)，單臺(tái)N=10 kW。潛水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=130 m，N=55 kW，4臺(tái)（開3備1）。工業(yè)廢水2座，停留時(shí)間為2.5 h，潛水?dāng)嚢铏C(jī)8臺(tái)，單臺(tái)N=25 kW。

潛水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=170 m，N=75 kW，4臺(tái)（開3備1）。

高密度沉淀池6座，總處理能力為6 000 m3/h，單座處理能力為1 000 m3/h。V型濾池總處理能力為6 000 m3/h，設(shè)有8座V型濾池，每座2格，正常運(yùn)行濾速為7.5 m3/（m2.h），過濾周期為24 h。加藥系統(tǒng)包括混凝劑、石灰制備、絮凝劑PAM制備、碳酸鈉制備等投加系統(tǒng)。它們都屬于自動(dòng)化系統(tǒng)，在加藥泵設(shè)有變頻器，按照進(jìn)水水質(zhì)以及水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)所需藥量。

污泥處理系統(tǒng)，城市中水污泥量干泥70 t/d，工業(yè)廢水污泥量干泥105 t/d。設(shè)有3座設(shè)污泥儲(chǔ)池，單池有效容積為300 m3，內(nèi)設(shè)22 kW攪拌機(jī)。深度處理工程設(shè)計(jì)包括多介質(zhì)過濾器，過濾器利用過濾料的機(jī)械篩濾、沉淀以及接觸絮凝，除去水中所含懸浮物及膠體。

設(shè)計(jì)進(jìn)水流量為2 360 m3/h，多介質(zhì)過濾器4臺(tái)，單臺(tái)處理能力為300 m3/h，設(shè)計(jì)濾速為5.9 mm/h，強(qiáng)制濾速為6.6 mm/h，水反沖洗強(qiáng)度為54 m3/（m2·h），氣反沖洗強(qiáng)度為65.7 m3/（m2·h）。超濾系統(tǒng)包括自清洗過濾器（Q=1 150 m3/h）3套，過濾精度 200 μm。采用外壓式中空纖維式超濾膜組件，超濾出水SD1≤3，在水溫為（25±5） ℃時(shí)，設(shè)計(jì)運(yùn)行通量為55 L/（m2·h），回收率為90.2%。超濾膜設(shè)計(jì)產(chǎn)水量1 760 m3/h，每套產(chǎn)水量176 m3/h，共11套（開10備1），74支膜組件/套。反滲透系統(tǒng)除鹽率為95%～99%。在水溫為（25±5） ℃時(shí)，設(shè)計(jì)通量為≤18 L/（m2·h），回收率為75%。保安過濾器7套，單套處理能力為293 m3/h，過濾精度5 μm。增壓泵4臺(tái)，Q=880 m3/h，H=0.3 MPa，變頻控制。高壓泵 7臺(tái)，Q=293 m3/h，H=1.3 MPa，變頻控制。反滲透裝置7套，每套產(chǎn)水量220 m3/h?；旌想x子交換器出水pH值為7～9.2，在除鹽水泵入口處加氨。

4 水處理中心高密度沉淀池運(yùn)行效果

唐鋼水處理中心于2009年10月25日投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了唐鋼工業(yè)廢水零排放的目標(biāo)。如今唐鋼在凈化水懸浮物能力由過去20 mg/L提高到10 mg/L，有效緩解由于軋機(jī)等生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備檢修過程所引起的凈化水水質(zhì)油污染問題。水資源重復(fù)利用率可達(dá)97%以上，可實(shí)現(xiàn)外供凈化水4 200 m3/h，軟化水1 000 m3/h，除鹽水300 m3/h，凈化后的水可作為煉鐵、煉鋼、軋鋼濁凈環(huán)系統(tǒng)的用水補(bǔ)給；軟化水則作為高爐、連鑄機(jī)以及加熱爐等系統(tǒng)的用水補(bǔ)給；鹽水應(yīng)用于冷軋、鍋爐系統(tǒng)的用水需求。運(yùn)行至今處理效果良好，出水水質(zhì)全部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行中水處理指標(biāo)（進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)為2010年1～3月份的平均值），見表1。5 結(jié) 語

唐鋼水處理中心建成后，關(guān)閉了南區(qū)所有深水井，停用了9座各子系統(tǒng)軟水站和1座除鹽水站，最大限度保護(hù)了地下水資源。同時(shí)生產(chǎn)出高品質(zhì)的軟化水和除鹽水，滿足生產(chǎn)對(duì)各種水質(zhì)的不同要求。該沉淀工藝對(duì)于水質(zhì)的保證和藥劑的節(jié)約效果顯著，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)在水處理領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用前景，很值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣玖璐，李東升，陳樹勤.高密度澄清池設(shè)計(jì)[J].給水排水，2002，（9）.