加砂高密度沉淀池在鄭州新區(qū)污水廠的應(yīng)用

譚云飛

（鄭州污水凈化有限公司，河南 鄭州 450006）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)污水處理廠出水達(dá)到或優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，在常規(guī)二級(jí)處理流程后會(huì)設(shè)置深度處理設(shè)施。在污水處理廠中，有應(yīng)用較多的有高密度沉淀池和V型濾池，運(yùn)行效果較好。近年來(lái)，在常規(guī)高密度沉淀池基礎(chǔ)上，增加微砂，通過(guò)微砂的加重絮凝作用，提高了設(shè)計(jì)負(fù)荷，也保障了處理效果。與傳統(tǒng)高密度沉淀池相比，具有處理負(fù)荷高、土建占地省、建設(shè)周期短、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行效果穩(wěn)定等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐中逐步得到推廣應(yīng)用。

1 加砂高密度沉淀池工作原理

加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)的高密度沉淀池原理一樣，都使用混凝劑脫穩(wěn)，高分子絮凝劑聚集懸浮物，斜管（管）沉淀去除懸浮物。加砂高密度沉淀池工藝的改進(jìn)是加入了微砂作為形成高密度絮體的“種子”和壓載物,絮體從而具有較大的密度而更容易被沉淀去除。

污水首先進(jìn)入混凝池，采用動(dòng)態(tài)混凝原理，通過(guò)往混凝池投加混凝劑，實(shí)現(xiàn)微顆粒的脫穩(wěn)。后續(xù)進(jìn)入絮凝池，在絮凝池中投加絮凝劑及微砂，形成大的絮凝體。最后進(jìn)入沉淀池，由于微砂的投加，使礬花加重，達(dá)到較好的沉淀效果。

沉淀的微砂和污泥混合物通過(guò)污泥循環(huán)泵排出，進(jìn)入水力分離器，在離心力的作用下，微砂和污泥進(jìn)行分離，微砂再進(jìn)入絮凝池，污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。

圖1為加砂高密度沉淀池示意圖。

圖1 加砂高密度沉淀池示意圖

2 與傳統(tǒng)高密度沉淀池的比較

與傳統(tǒng)的高密度沉淀池相比，加砂高密度沉淀池有如下特點(diǎn)（見(jiàn)表1）。

表1 加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)高密度沉淀池比較表

3 工程案例

根據(jù)鄭州新區(qū)污水處理廠內(nèi)加砂高密度沉淀池的使用情況，對(duì)其設(shè)計(jì)情況、使用情況等進(jìn)行說(shuō)明。

3.1 項(xiàng)目概況

鄭州新區(qū)污水處理廠位于鄭州市中牟縣，總規(guī)模100萬(wàn)m3/d，處理鄭州市原王新莊污水廠處理的中心城市污水，同時(shí)承擔(dān)物流園區(qū)系統(tǒng)、中牟劉集組團(tuán)等更大范圍內(nèi)的城市污水處理。一期工程建設(shè)規(guī)模為65萬(wàn)m3/d，于2015年建成通水；二期工程建設(shè)規(guī)模為35萬(wàn)m3/d，于2017年啟動(dòng)建設(shè)。一期工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，二期工程出水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高（見(jiàn)表2）。圖2為鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖。

表2 鄭州新區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)一覽表 mg/L

圖2 鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖

3.2 加砂高密度沉淀池的設(shè)計(jì)

鄭州新區(qū)污水處理廠深度處理系統(tǒng)采用加砂高密度沉淀池和V型濾池，進(jìn)一步去除各污染物，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。鄭州新區(qū)污水廠內(nèi)采用的V型濾池為常規(guī)形式，本文僅對(duì)加砂高密度沉淀的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

3.2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表3）

表3 加砂高密度沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)表

3.2.2 PAM、PAC、微砂投加

PAC（10%Al2O3）混凝池最大投加量：185 mg/L；PAM 投加量（干粉）：0.8～1.2 mg/L；微砂：2 mg/L。

3.2.3 加砂高密度沉淀池總體布置

新區(qū)污水處理廠共設(shè)置加砂高密度沉淀池2座，進(jìn)水總管從中間進(jìn)入，左右對(duì)稱(chēng)布置。

單座加砂高密度沉淀池分為3個(gè)系列，每系列包括進(jìn)水區(qū)、混凝區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)、微砂循環(huán)區(qū)等。

3.2.3.1 進(jìn)水區(qū)

進(jìn)水區(qū)設(shè)置多道配水渠，每個(gè)系列實(shí)現(xiàn)均勻的配水，在系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，每個(gè)沉淀池的處理量基本相同。配水渠的水頭損失較小，在配水渠中無(wú)跌水且無(wú)氣體帶入，同時(shí)在配水渠死角的位置加二次混凝抹坡，避免死角對(duì)水力條件的影響。

3.2.3.2 混凝區(qū)

混凝區(qū)設(shè)計(jì)了進(jìn)水導(dǎo)流板、出水擋板等設(shè)施，進(jìn)水和出水的水流都控制在反應(yīng)區(qū)的表層處。限制水流沿著池壁形成抽力，從而使水流的流徑延長(zhǎng)，從而提高混合的效果。

3.2.3.3 絮凝區(qū)

絮凝區(qū)設(shè)置了獨(dú)有的水力調(diào)整系統(tǒng)，由淹沒(méi)式的導(dǎo)流桶、漏斗狀整流器、機(jī)械攪拌裝置、整流系統(tǒng)組成。另外，在導(dǎo)流桶和池體之間還裝有導(dǎo)流板，防止在絮凝池內(nèi)形成的渦流和短流。設(shè)置導(dǎo)流桶后，絮凝池被分割為導(dǎo)流桶中心區(qū)域和導(dǎo)流桶周邊區(qū)域，在機(jī)械攪拌裝置和底部整流系統(tǒng)的作用下，中心區(qū)域和周邊區(qū)域形成不同的流態(tài)，絮體在機(jī)械攪拌的作用下快速地形成，在導(dǎo)流桶周邊區(qū)域進(jìn)一步增長(zhǎng)，防止了大塊絮體被攪拌裝置破壞的情況發(fā)生，增強(qiáng)了絮凝反應(yīng)的效果。

另外，導(dǎo)流桶的存在優(yōu)化了攪拌裝置的運(yùn)行條件，防止了因水流的變化造成的攪拌裝置機(jī)械疲勞，損壞的發(fā)生；同時(shí)，良好的流態(tài)也提升了攪拌裝置的工作效率，節(jié)省了設(shè)備成本，降低了運(yùn)行能耗。

3.2.3.4 沉淀區(qū)

自絮凝區(qū)進(jìn)入沉淀區(qū)，水由斜管底部通過(guò)斜管間形成的通道向上方流動(dòng)，顆粒和絮體沉淀在斜管上并由于重力的作用滑下進(jìn)入污泥斗。

加砂高密度沉淀池上升流速較快，和60°布置的斜管形成一個(gè)連續(xù)自刮的過(guò)程，在斜管上基本沒(méi)有絮體沉積。同時(shí)，由于微砂的作用，藻類(lèi)和微生物很難在斜管上滋生。

3.2.3.5 微砂循環(huán)區(qū)

微砂循環(huán)包括微砂和污泥的排除、微砂和污泥的分離。設(shè)置污泥循環(huán)泵將污泥斗中的污泥連續(xù)排至水力分離器中，在離心力的作用下，微砂和污泥進(jìn)行分離：微砂從下層流中再投入絮凝池，污泥從上層流中溢出。為避免污泥中少量的微砂對(duì)污泥處理設(shè)施磨損，新區(qū)污水廠加砂高密度沉淀池排出的污泥進(jìn)入曝氣沉砂池，再次分離微砂，最終進(jìn)入后續(xù)濃縮脫水系統(tǒng)。

圖3為加砂高密度沉淀池總體布置圖。

圖3 加砂高密度沉淀池總體布置圖

3.3 加砂高密度沉淀池的運(yùn)行

對(duì)PAM、PAC、微砂等投加量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表4所列。鄭州新區(qū)污水處理廠建成運(yùn)行已有二年多，實(shí)際進(jìn)出水情況見(jiàn)表5所列。

表4 鄭州新區(qū)污水處理廠實(shí)際加藥量（2017.6～2017.12）

表5 鄭州新區(qū)污水處理廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)一覽表（2017.6～2017.12） mg/L

4 結(jié)語(yǔ)

加砂高密度沉淀池表面負(fù)荷較高、占地面積小、出水效果穩(wěn)定，為污水處理廠深度處理系統(tǒng)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供可靠的保障。

隨著環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步提升，多座城市已執(zhí)行地表水準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)甚至準(zhǔn)Ⅲ類(lèi)的要求，從鄭州新區(qū)污水處理廠的運(yùn)行情況來(lái)看，通過(guò)加藥量的控制，加砂高密度沉淀池出水TP能進(jìn)一步降低，甚至達(dá)到地表水中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于TP的要求。加砂高密度沉淀池在鄭州新區(qū)污水處理廠的運(yùn)行情況，可為污水處理廠進(jìn)一步提標(biāo)提供借鑒。