高密度澄清池工藝介紹王鯤命

摘要：烏魯木齊市第八水廠是利用法國政府貸款建成的一座現代化水廠，其設計總規模為20×104m3/d，目前已正式投入運行，為國內首座投入運行的采用高密度澄清池工藝的凈水廠。本文將對高密度澄清池的凈水工藝原理、設計參數、處理設備等作詳細介紹。關鍵詞：高密度澄清池反應沉淀烏魯木齊市第八水廠設計規模為20萬m3/d，水源為烏拉泊水庫，凈水廠于2002年9月進行試通水，2003年6月調試后正式運行。凈水廠工程利用法國政府低息貸款，結合原水特性，并通過對處理工藝的多選參考，并與得利滿公司進而進行深入細致的技術討論，選擇的處理流程是：得利滿專利技術“DENSADEG”高密度澄清池和著名的“V”型濾池。采用先進的投加系統工藝，大部分機械、電氣、自動化監控儀表設備從國外引進。沉淀池在經歷了平流沉淀池、斜板（管）沉淀池和機械加速（脈沖）澄清池之后，第八水廠工藝設計采用了一種新型的澄清池-高密度澄清池（DENSADEG）。它是由法國得利滿公司開發研制并獲專利的一種新型澄清池，在歐洲已經應用多年，石墩子山水廠為國內首座采用高密度澄清池工藝的凈水廠，該池效率高，適用性廣。在烏魯木齊20萬m3/d凈水廠項目中，通過與得利滿公司的技術交流，結合該項目的原水水質狀況，以及考慮到烏魯木齊冬季氣候寒冷，所有凈水處理構筑物必須加蓋圍護結構，因此選用高效的澄清池節省土建投資是首選因素，通過與機械加速澄清池技術經濟比較后，在施工圖設計階段采用了高密度澄清池工藝，下面對工程中的設計池型及應用做一簡單介紹。高密度澄清池（DENSADEG）是一種采用斜管沉淀及污泥循環方式的收集、高速的澄清池。其工作原理基于下五個方面：·原始概念上的整體化的絮凝反應池。·推流式反應池至沉淀池之間的慢速傳輸。·污泥的外部再循環系統。·斜管沉淀機理。·采用合成絮凝劑+高分子助凝劑。本項目設計中采用污泥濃縮（濾池反沖洗廢水）RL型高密度澄清池，是目前使用范圍最廣的一種高密度澄清池。水泥混合物流入澄清池的斜管下部，污泥在斜管下的沉淀區從水中分離出來，此時的沉淀為阻礙沉淀；剩余絮片被斜管截留，該分離作用是遵照斜管沉淀機理進行的。因此，在同一構筑物內整個沉淀過程就為兩個階段進行：深層阻礙沉淀、淺層斜管沉淀。其中，阻礙沉淀區的分離過程是澄清池幾何尺寸計算的基礎。池中的上升流速取決于斜管區所覆蓋的面積，(上升流速23m/h)。高密度澄清池包括五個重要因素：·均質絮凝體及高密度礬花·由于沉淀速度快（15和40m/h）采用密集型設計·有效地完成污泥濃縮·沉淀后出水質量較高，一般在10NTU以內。·抗沖擊負荷能力強，不易受突發沖擊負荷的變化而變化。高密度澄清池可在流速波動范圍大的情況下工作。它由三個主要部分組成：一個“反應池”、一個“預沉池-濃縮池”和一個“斜管分離池”。1、反應池在該池中進行物理—化學反應，或在池中進行其他特殊沉淀反應。反應池分為兩個部分：一個是快速混凝攪拌反應池，另一個是慢速混凝推流式反應池。·快速混凝攪拌反應池將原水（通常已經過預混凝）引入到反應池底板的中央。一個葉輪位于中心穩流型的圓筒內。該葉輪的作用是使反應池內水流均勻混合，并為絮凝和聚合電解質的分配提供所需的動能量。混合反應池中懸浮絮狀或晶狀固體顆粒的濃度保持在最佳狀態，該狀態取決于所采用的處理方式。通過來自污泥濃縮區的濃縮污泥的外部再循環系統使池中污泥濃度得以保障。·慢速混凝推流式反應池上升式推流反應池是一個慢速絮凝池，其作用就是連續不斷地使礬花顆粒增大。因此，整個反應池（混合和推流式反應池）可獲得大量高密度、均質的礬花，以達到最初設計的要求。沉淀區的速度應比其他系統的速度快得多，以獲得高密度礬花。2、預沉池-濃縮池礬花慢速地從一個大的預沉區進入到澄清區，這樣可避免損壞礬花或產生旋渦，確保大量的懸浮固體顆粒在該區均勻沉積。礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮。濃縮區分為兩層：一層位于排泥斗上部，一層位于其下部。上層為再循環污泥的濃縮。污泥在這層的停留時間為幾小時，然后排入到排泥斗內。在某些特殊情況下（如：流速不同或負荷不同等），可調整再循環區的高度。由于高度的調整，必會影響污泥停留時間及其濃度的變化。部分濃縮污泥自濃縮區用污泥泵排出，循環至反應池入口。下層是產生大量濃縮污泥的地方。濃縮污泥的濃度至少為20g/l（澄清工藝）。采用污泥泵從預沉池-濃縮池的底部抽出剩余污泥，送至污泥脫水間或現有的可接納高濃度泥水的排水管網或排污管、渠等。3、斜管分離區逆流式斜管沉淀區將剩余的礬花沉淀。通過固定在清水收集槽下側的縱向板進行水力分布。這些板有效地將斜管分為獨立的幾組以提高水流均勻分配。不必使用任何優先渠道，使反應沉淀可在最佳狀態下完成。澄清水由一個集水槽系統回收，絮凝物堆積在澄清池的下部，形成的污泥也在這部分區域濃縮，通過刮泥機將污泥收集起來，循環至反應池入口處，剩余污泥排放。要使高密度澄清池工作狀況良好，應考慮到幾個重要事項：·高效的絮凝及混凝過程·污泥層泥位界面的控制·高效的斜管分布、設置·連續的工況自動監控烏魯木齊市第八水廠分為兩個相同的處理單元，每個處理單元的處理量為10萬m3/d。原水來自烏拉泊水庫，予沉處理后經過一條管徑DN1200-DN1400mm、全長7.8km的預應力鋼筋混凝土管和玻璃鋼管重力自流至凈水廠。原水特性主要為低溫低濁。PH值：8至8.4；濁度：低濁度<50NTU（10月到次年5月間）,中間值<200NTU（5月到9月的雨季），峰值在6月低至7月初<=5000NTU，8月份暴雨后的該洪峰值不會持續72個小時。同樣取烏拉泊水庫水的五水廠在雨季及暴雨后原水濁度記錄有如下變化：原水濁度的穩定值為200NTU，但會突然上升并持續幾個小時，兩個值的轉化時間很短，最長為6至8小時。低溫的問題：烏拉泊水庫的水溫度為4°C（持續5至6個月）。運行處理過程中必須考慮到混凝和絮凝的困難及速度慢的事實。低濁度問題：當處于低濁度階段，很難估算混凝劑投加量。事實上，低濁度是由膠體質物引起的。這些膠體質物有時很容易去除，在沒有投加適量的混凝劑和助凝劑時該物質是很難被及附沉降。高密度澄清池主要設計參數：烏魯木齊第八水廠分為兩個單元，每個單元有兩座高密度澄清池合建為一組，中間設置污泥泵房。主要設計參數如下：工程設計：·總流量（m3/d）………200000+10%·單位流量（m3/hr）……2294反應池單位尺寸（m）·長度……6.9·寬度……6.9·水深……6.25預沉池/濃縮池單位尺寸（m）·長度……12.7·寬度……12.7·水深……4.30斜管分離區單位尺寸（m）·長度……9.47·寬度……11·水深……0.65單位面積（m2）·總面積（m2）…………161·斜管面積（m2）………100流速（m3/m2/hr）·斜管上…………………22.9·總面積上………………14.2由現場PLC系統接收的來自兩個污泥界面探測器及每個高密度澄清池的刮泥力矩開關的信息可用于控制排泥泵的運行及刮泥機的運行。安裝在高密度澄清池下游的2臺濁度計（每個單元設1臺）用于監測澄清水的濁度，并將其信號反饋