高密度沉淀池在廢水化學(xué)除硬中的研究與應(yīng)用

紀(jì)志國(guó)

摘 ?要：該文講述了高密度沉淀池的結(jié)構(gòu)組成、化學(xué)除硬工藝原理、工藝過(guò)程控制，總結(jié)了生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程和維護(hù)要點(diǎn)，其集成混凝、絮凝、化學(xué)反應(yīng)、沉淀、pH調(diào)節(jié)于一體，可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)除硬、化學(xué)降硅、物理沉淀、降低濁度，具有化學(xué)除硬效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、藥劑消耗量低、土建結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、自動(dòng)化程度高，被廣泛應(yīng)用于雙膜預(yù)處理工段，作為零排放廢水處理不可或缺的工藝選擇。

關(guān)鍵詞：高密池 ?石灰軟化 ?化學(xué)除硬

中圖分類號(hào)：X70 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）11（a）-0056-02

高密度沉淀池（以下簡(jiǎn)稱高密池）是一種基于斜管沉淀和污泥回流技術(shù)的新型澄清池，將多種藥劑投加、污泥回流、機(jī)械混合、機(jī)械絮凝、接觸絮凝、高效沉淀、污泥濃縮等功能有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)、高效處理的功能[1]。高密池具有占地面積小，設(shè)備緊湊、機(jī)械自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用于化學(xué)除硬、化學(xué)除硅、降低堿度等，作為超濾、反滲透預(yù)處理工藝路線。

1 ?組成部分

一般高密度沉淀池將池體分為4～5格，分別為混凝池、石灰投加池、蘇打反應(yīng)池、絮凝池、斜管沉淀池組成。附屬機(jī)泵設(shè)施包括攪拌器、刮泥機(jī)、污泥循環(huán)泵、污泥排放泵、脫泥機(jī)，個(gè)別還設(shè)置撇渣器。分析及常規(guī)儀表包括：pH計(jì)、泥位計(jì)、流量計(jì)等。還包括混凝劑、石灰、液堿、絮凝劑、碳酸鈉等藥劑制備系統(tǒng)。混凝劑多選用聚合硫酸鐵（PFS）和聚合氯化鋁（PAC），絮凝劑多采用陰離子聚丙烯酰胺（PAM）。

2 ?化學(xué)除硬工藝原理

硬度在水中的表現(xiàn)形式多數(shù)為Ca2+和Mg2+，堿度在水中的表現(xiàn)形式一般為HCO3-。高密池除硬工藝可以有效降低Ca2+、Mg2+、HCO3-，出水一般采用硫酸回調(diào)pH至6.5～8.2。

2.1 石灰軟化法

當(dāng)堿度大于硬度，即暫時(shí)性硬度。采用石灰除硬法即可，化學(xué)方程式為：

Ca2++2HCO3-+Ca（OH）2===CaCO3↓

Mg2++2HCO3-+2Ca（OH）2===CaCO3↓+Mg（OH）2↓+2H2O

此法產(chǎn)生污泥密實(shí)、沉降性能好，可有效降低出水電導(dǎo)，通常采用濃硫酸回調(diào)pH。

2.2 石灰純堿法

當(dāng)硬度大于堿度，即永久性硬度。一般采用石灰純堿法，化學(xué)方程式為：

Ca2++2HCO3-+Ca（OH）2===CaCO3↓

Ca2++Na2CO3===CaCO3↓+2Na+

Mg2++Na2CO3+Ca（OH）2===CaCO3↓+Mg（OH）2↓+2Na+

2.3 石灰液堿法

為了減少污泥的產(chǎn)生量、減少脫泥機(jī)壓力;降低石灰、碳酸鈉制備的壓力，部分工藝專利商采用石灰液堿法，其化學(xué)方程式為：

Ca2++2HCO3-+Ca（OH）2===CaCO3↓

Mg2++2NaOH===Mg（OH）2↓+2Na+

3 ?工藝過(guò)程控制

3.1 污泥回流比

污泥回流有助于未反應(yīng)充分的絮凝劑繼續(xù)參與絮凝反應(yīng)，有助于絮體變大，加速污泥沉淀。一般要求污泥回流比為進(jìn)水量的3%～7%。當(dāng)污泥沉降性能差，污泥絮體較小時(shí)，可以通過(guò)減少污泥回流比，提高底部污泥濃度進(jìn)而改變沉降性能。

3.2 泥位的確定

泥位偏低會(huì)造成污泥回流清水，絮凝效果差;泥位偏高，會(huì)造成刮泥機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，電機(jī)或轉(zhuǎn)耙等部件損壞。

可以通過(guò)泥位計(jì)或污泥取樣口確定。泥位計(jì)一般采用超聲波泥位計(jì)，安裝位置選擇在泥水分界面清澈的位置，泥位計(jì)是準(zhǔn)確的。當(dāng)絮凝、沉淀效果差，泥位計(jì)顯示數(shù)值偏大。污泥取樣口自下而上布置，分別編號(hào)1、2、3、4、5，取樣口距離池底間隔0m、0.5m、1m、2m、3m，要求2號(hào)取樣口近似清水為佳，也就是泥位計(jì)0.5m為佳。

3.3 混凝劑和絮凝劑的量

當(dāng)來(lái)水濁度很低，可以不投加或間斷投加混凝劑。當(dāng)來(lái)水濁度較高需要投加混凝劑，將膠體混凝成懸浮物;絮凝劑將懸浮物繼續(xù)架橋、網(wǎng)捕，絮凝成絮體，加速沉淀。兩者的投加劑量可以通過(guò)燒杯試驗(yàn)確定。石灰與堿度反應(yīng)生成碳酸鈣，而碳酸鈣的表現(xiàn)形式就是懸浮物。絮凝劑在高pH的條件下利于水解、絮凝作用。

3.4 石灰投加量

高密池運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)石灰投加過(guò)量，導(dǎo)致出水Ca2+超標(biāo)。采用斜管出水檢測(cè)全堿度和酚酞堿度，來(lái)判斷石灰投加過(guò)量與否，一般要求兩者差值在100～300mg/L之間為宜。

當(dāng)全堿度濃度約等于酚酞堿度濃度時(shí)，Ca2+濃度偏高，判定為石灰投加過(guò)量或堿度不足，需要投加碳酸鈉;當(dāng)全堿度濃度大于酚酞堿度濃度時(shí)，Ca2+濃度偏高，判定為石灰投加量不足。

3.5 pH的控制

為了保證Mg2+的去除效率，需要將pH調(diào)整到10.8～11.3。根據(jù)沉淀容積常數(shù)，在高的OH-濃度下，方程式向右進(jìn)行，有利于提高M(jìn)g2+的去除率。

Mg2++2OH-===Mg（OH）2↓

4 ?日常維護(hù)與運(yùn)行

（1）斜管需要定期沖洗，3個(gè)月沖洗一次。將斜管翻泥及出水三角堰的垢，有利于斜管均衡補(bǔ)水，防止局部積泥、飄泥，導(dǎo)致斜管壓塌。

（2）攪拌器的扇葉要定期清理，特別是石灰投加池。投加點(diǎn)，石灰與碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸鈣垢，在攪拌作用及水壓下，攪拌器葉片上的垢樣會(huì)越來(lái)越堅(jiān)硬、密實(shí)。3個(gè)葉片形成球狀，失去攪拌作用，造成石灰反應(yīng)不充分;攪拌器負(fù)載加大，電機(jī)及減速器軸承損壞。

（3）在線pH計(jì)，由于高密池污泥濃度較高，會(huì)導(dǎo)致pH計(jì)探頭結(jié)垢，需要每10天清理一次，防止數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確造成酸堿浪費(fèi)。

（4）刮泥機(jī)底部刮板高度、間隙要定期檢查，防止刮板損壞。一旦損壞，需要將整個(gè)池體進(jìn)行放空交出。如果有積泥，刮泥機(jī)壓死，交出難度更大。

（5）高密池存在死泥區(qū)，特別是中心導(dǎo)流筒位置，需要每年交出清理。中心管污泥結(jié)垢后，會(huì)導(dǎo)致前后液位高差增大，過(guò)水量不足，需要每年高壓清洗一次。

5 ?結(jié)語(yǔ)

高密池占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高，可以降低水中的TDS，除硬降硅，被廣泛應(yīng)用于石化、煤制油化工、礦井水等行業(yè)，作為超濾、反滲透的預(yù)處理設(shè)施，出水濁度可以控制到<1NTU，一級(jí)出水硬度控制到250mg/L以下，濃水高密可以控制出水硬度在100mg/L以下，除硬效率達(dá)到60%～95%，除硅效率達(dá)到30%～50%，作為廢水零排放不可或缺的工藝選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 許嘉炯，鄭毓佩，沈裘昌，等.新型中置式高密度沉淀池的開發(fā)與應(yīng)用[J].給水排水，2007，33（5）：19-24.

[2] 喻江，王詩(shī)琴.高密度沉淀池在600MW燃煤機(jī)組水處理中的應(yīng)用與分析[J].清洗世界，2018，34（8）：6-8，15.