周进周出二沉池实际运行负荷探讨

周进周出二沉池实际运行负荷探讨
刘仲阳;崔丹丹
【摘要】在南方城市污水处理厂污泥沉降性能较好的条件下,通过生产试验得出,周进周出二沉池可以承受1.5～1.7m3/(m2·h)的冲击负荷.实际运行情况表明,在冬季低温季节,二沉池表面负荷为1.27～1.39 m3/(m2·h),固体负荷为19～23
kg/(m2·h)时,出水SS能稳定达到一级B标准(＜20 mg/L).%Secondary sedimentation tank with peripheral inflow and outflow could withstand the impact load of 1.5 ～1.7 m3/(m2·h)under the conditions that activated sludge had well settleability in southern WWTP.In the actual operation in winter,when the surface load was 1.27 ～1.39 m3/(m2·h) and the solid load was 19～23 kg/(m2·h),SS of effluent could keep stably below 20 mg/L.
【期刊名称】《净水技术》
【年(卷),期】2017(000)007
【总页数】5页(P91-95)
【关键词】二沉池;周进周出;表面负荷;固体负荷;实际运行
【作者】刘仲阳;崔丹丹
【作者单位】长沙市联泰水质净化有限公司,湖南长沙 410219;长沙市联泰水质净化有限公司,湖南长沙 410219
【正文语种】中文
【中图分类】TU992.3
周进周出辐流式二沉池在大中型污水处理厂广泛应用，其表面负荷高，可达1.0～1.5 m3／（m2·h），池容积较小，投资节省，在国内已有成熟的运行经验。

周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右［1］。

但一般在设计时，为保证出水达标，表面负荷取值仍比较保守。

另外有些人认为周边进水周边出水的形式可能会造成短流并对出水水质造成影响，导致出水SS偏高。

以下根据某污水处理厂实际运行情况分析双边配水周进周出二沉池表面负荷及处理效果。

某南方城镇污水处理厂采用曝气沉砂池+改良AAO+周进周出二沉池+液氯消毒工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，设计进出水水质
如表1所示。

二沉池采用周边进水、周边出水辐流式沉淀池，配水槽和出水槽沿池周布置，两槽合建，共底共壁。

配水槽采用变断面环形配水槽，从进水口向两侧配水，槽宽由900 mm变350 mm，槽底沿水流方向变间距布置同孔径配水孔，进水槽下方布
置折射板和挡水裙板，保证配水均匀。

二沉池出水采用环形集水槽，单侧三角堰溢流出水。

每座二沉池装有1台单管吸泥机。

每座二沉池排泥管上设有1台手动闸门，可以手动调节闸门控制二沉池排泥量。

原设计二沉池直径为50 m，有效水深为4.7 m，平均流量时设计表面负荷为
0.796 m3／（m2·h），高峰流量时为0.955 m3／（m2·h），水量变化系数为
1.2。

改良AAO生物池设计污泥浓度为3 800 mg／L。

业主认为原设计过于保守，没有充分发挥出周进周出辐流式二沉池的优点，造成浪费，在与设计院沟通后将池径由原来的50 m改为45 m。

优化后二沉池平均流量时设计表面负荷为0.983 m3／（m2·h），高峰流量时为1.180 m3／（m2·h），固体表面负荷为8.26 kg／（m2·h），且二沉池的造价（包含土建及设备购置成本）由原预算的3 345万元下降到2 833万元，节省了15%。

4.1 周进周出二沉池进水形式对出水悬浮物影响监测分析
在周进周出二沉池中，泥水混合液沿进水槽底部的配水孔流入，配水孔下方设折射挡板，旁边设一块挡水裙板，折射板和挡水裙板的作用使进水泥水混合液向下方池底流动，向下的流速小，对池底沉泥无冲击现象［2］。

进水泥水混合液下降到池底并沿池底泥面向池中心流动，将沉淀污泥推向池中心的污泥斗，在向池中心汇流和上升过程中分离出澄清水，并反向流到池边的出水槽，形成大环形密度流，污泥则沉降到池底部，如图1所示。

为了解周进周出二沉池实际运行时进水形式是否会对出水造成影响，同时了解二沉池表面负荷和出水水质情况，对二沉池进行了多点采样检测。

沿二沉池池中心至周边出水堰方向等间距采集池面下20 cm处水样，采样点分别为池中心、1／4半径、1／2半径、3／4半径、出水堰（r）处，测定水样中悬浮物浓度，记录当天及当
时时间段内平均流量及生物池污泥浓度、污泥性质、回流污泥等情况。

5月～9月随机采样，期间生物池污泥浓度由7 000 mg／L左右降至4 500 mg／L左右，SVI为42～60 mL／g，且呈现先降低再升高的变化，7月、8月SVI低
于其他月份，水温为20～31℃。

图2为监测期间二沉池的表面负荷和固体负荷，表面负荷为0.59～1.72 m3／（m2·h），固体负荷为6.28～17.92 kg／
（m2·h），其中5月～6月中旬由于处理水量较少，二沉池表面负荷较低，基本
在1.0 m3／（m2·h）以下，此后由于水量增大，表面负荷升高，7月中旬～8月下旬二沉池表面负荷达到1.2～1.72 m3／（m2·h），期间污泥SVI处于最低水平。

图3为监测期间不同表面负荷下二沉池的出水SS，随着表面负荷的升高，并没有
出现出水SS规律性升高，主要与当时的生产实际情况有关，如前所述，表面负荷达到1.2～1.72 m3／（m2·h）时正是污泥沉降性能最好的时候，因而出水SS没
有随着表面负荷的升高而显著增加，若在相同的污泥沉降性能条件下，当负荷持续升高时，出水SS变化会有所不同。

受实际生产所限，水量不能随意调节，表面负
荷达1.5 m3／（m2·h）以上所记录的均为短时冲击负荷下的数据，因而表面负荷达1.5 m3／（m2·h）以上的数据相对较少，冲击负荷持续时间一般只有短短几小时，通过及时调整污泥回流量等措施，出水SS并没有受到明显影响。

在南方雨季水力负荷增加时，可以合理调整污泥回流量，保持二沉池内适当的污泥层高度，改善出水SS，实际运行中污泥回流比控制在40%～60%，保持高浓度低流量的回流污泥，有利于提高二沉池泥水分离效果［3］，另外可以投加少量混凝剂如PAC
等来应急改善出水SS。

由图2、图3可知，当表面负荷高于1.2 m3／（m2·h）甚至到1.72 m3／
（m2·h）、固体负荷为6.28～17.92 kg／（m2·h）时，出水SS仍能达到一级B 出水标准以下，其原因一方面是周进周出二沉池本身耐冲击负荷，另一方面也与污泥的沉降性能有关，监测期间生物池污泥SVI为42～60 mL／g，沉降性能较好。

图4为不同负荷下二沉池从中心至池边沿不同位置水样的SS检测结果。

由图4可知，周进周出二沉池从中心到池边5个不同位置的水样悬浮物未发现有明显池中
间比池边出水SS高或池边出水比其他地方SS高的趋势。

由于采样检测时间为5月～9月，正处于夏季水温较高、污泥沉降性能较好的时期，二沉池运行效果较好，出水悬浮物较低。

在冬季水温低、污泥沉降性较差的情况下，实际运行中有观察到周进周出二沉池中心1／3半径以内水面下局部有弥漫性污泥颗粒悬浮其中，尤其是单管吸泥机转动时刚刚经过的地方，池底污泥层会有轻微扰动，但是二沉池靠近出水堰的水面很清澈，悬浮污泥颗粒很少，出水SS稳定达到一级B标准。

由于生产情况所限，冬季未进行以上相应试验和检测。

马鲁铭［4］对周边进水周边出水二沉池进行了计算模拟，发现池中心上部存在水流死区。

冬季运行观察到的池中心水面下有污泥颗粒悬浮的现象可能是由于存在水流死区。

一些研究表明二沉池水质最佳点不在出口，而在靠近进口的地方，辐流式二沉池出
水槽最佳位置在2／3半径的地方，所以将出水槽移至池周边，可能适应流态的特点，提高出水水质［5］。

也有研究在周进周出二沉池在离进水槽2 m的地方出水水质最好［6］。

周进周出二沉池配水均匀性影响其沉淀效果的好坏，因而对配水槽的设计要求较高，配水槽的断面形状和尺寸、配水孔尺寸和布置间距、挡水裙板和折射板布置的位置和高度等均需要严密的论证。

以上实际运行监测结果和分析说明，在周进周出二沉池具有良好配水系统前提下，周边进水的形式对出水SS没有明显不良影响。

4.2 二沉池实际运行负荷分析
该污水处理厂地处南方，由于前端部分管网为雨污合流，进水BOD5浓度长期偏低，一般在60～100 mg／L，且进水中多含泥沙，生物池污泥沉降性能良好，SVI常年保持在45～75 mL／g，冬季可能达到60～110 mL／g。

由于水量长期
超负荷，二沉池实际运行的表面负荷长期超过设计负荷。

图5为冬季和夏季日常水量超负荷运行时二沉池的负荷和出水情况，图中前段为
冬季情况，水温为11～17℃，后段为夏季情况。

二沉池设计平均流量时表面负荷为0.983 m3／（m2·h），高峰流量时为1.180 m3／（m2·h），固体表面负荷
为8.26 kg／（m2·h）。

实际运行时可以看到冬季表面负荷为1.16～1.19 m3／（m2·h）、固体负荷为10～14 kg／（m2·h）时，出水SS能稳定达到一级B标准，夏季表面负荷为1.1～1.24 m3／（m2·h）、固体负荷为8.6～10.5 kg／
（m2·h）时，出水SS能稳定达到一级A标准。

实际运行时表面负荷和固体负荷
均超过了设计的负荷。

图6为生物池检修时二沉池的运行情况，检修时处于冬季11月～次年2月初，水温由20℃下降到12.4℃，由于不能减水量运行，水量保持设计规模，单座生物池检修时，全部水量分配到其他3座生物池进行处理，3座生物池和部分二沉池严重超负荷运行，运行过程中加强巡视、严密监测和调控，保持生物池和二沉池运行正
常、出水达标。

在单座生物池检修时，水温为13～16℃，SVI为55～70 mL／g，二沉池面负荷为1.27～1.39 m3／（m2·h），固体负荷为19～23 kg／（m2·h）时，出水SS能稳定达到一级B标准。

以上分析的污水处理厂水质水量及运行情况在南方城市具有一定的代表性。

据相关资料［7］介绍，广州市大坦沙污水处理厂三期规模22万t／d，采用6座直径
42 m的周边进水周边出水辐流式二沉池，设计表面负荷为1.10 m3／（m2·h）。

2007年6月份平均处理水量为24.23万t／d，二沉池实际运行平均流量时表面
负荷达到1.21 m3／（m2·h），出水SS浓度平均值为13.96 mg／L；2008年2月份平均处理水量为27.76万t／d，二沉池实际运行平均流量时表面负荷达到
1.39 m3／（m2·h），出水SS浓度平均值为15.32 mg／L。

综上所述，在南方城镇污水处理厂普遍存在进水BOD5浓度偏低、污泥沉降性能
较好的情况下，周进周出辐流式二沉池可以长期保持较高的运行负荷，同时能保证出水SS达到一级B标准，因而在设计阶段可以适当提高二沉池表面负荷以节省造价。

在生物处理系统中，活性污泥的特性，特别是污泥的沉降性能，直接影响着二沉池的工艺设计与运行。

衡量活性污泥沉降性能的参数有污泥指数SVI（mL／g）和污泥沉降比。

在南方城镇污水处理厂，一般进水BOD5浓度相对较低，进水中泥沙
等无机成分含量较高，导致活性污泥MLVSS／MLSS偏低，SVI较低，污泥沉降
迅速，在二沉池中泥水分离效果较好。

另外冬季水温低，污泥沉降性能差，也是影响二沉池泥水分离效果的一个因素。

上文中的污水处理厂污泥沉降性能较好，SVI一般在45～75 mL／g，出水SS一
般在7～12 mg／L。

汪强林［8］对辐流式二沉池进水混合液的絮凝沉降性能进行了研究，结果表明出水SS随进水混合液的SVI升高而增大，SVI达到180 mL／g 时，出水SS超过20 mg／L。

冬季进水混合液的SVI在130～230 mL／g，自由
沉降2 h的SV不到50%，活性污泥的絮凝沉降性能很差。

周进周出二沉池的进出水形式及流态有利于固液分离，在具有良好配水系统前提下，周边进水的形式对出水SS没有明显不良影响。

周进周出二沉池耐冲击负荷，适于在南方城镇污水处理厂应用，在污泥沉降性能较好的条件下，通过实际生产试验得出，周进周出二沉池可以承受1.5～1.7 m3／（m2·h）的冲击负荷。

实际运行情
况表明冬季低温条件下，SVI为55～70 mL／g，二沉池表面负荷为1.27～1.39
m3／（m2·h），固体负荷19～23 kg／（m2·h）时长期运行，出水SS能稳定
达到一级B标准。

在设计时可适当提高周进周出二沉池表面负荷以节省造价。

【相关文献】
［1］给水排水设计手册（第5册）：城镇排水［M］.2版.北京：中国建筑工业出版社，2004：307.
［2］张自杰.排水工程（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000：87.
［3］任周鸣.从运行实践角度探讨二沉池设计上的相关问题［J］.给水排水，2012，38（s1）：125-128.
［4］马鲁铭.周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究［J］.环境科学，1992，12（4）：391-398. ［5］许泽美.周边进水二次沉淀池的研究［J］.给水排水，1982（2）：12-17.
［6］冯治宇，张永利，卢广平，等.二沉池设计和运行中应注意问题的探讨［J］.辽宁化工，2005，34（9）：385-387.
［7］黄海宇，雷恒毅.谈城镇污水处理厂辐流式二沉池形式［J］.广东科技，2009（6）：1-4. ［8］汪强林.污水厂辐流式二沉池沉降性能影响机制研究［D］.合肥：安徽建筑工业学院，2012：16-18.。