高密度沉淀池应用研究(可编辑修改word版)

1高密度沉淀池基本原理、运行特点介绍
高密度澄清池( DENSADEG®)是由法国得利满公司开发研制并获专利的一种池型，在欧洲已经应用多年，该池表面水力负荷可达 23m3 /( m 2·h)，在水质适应性和抗冲击负荷能力上比机械搅拌澄清池更强，效率更高，出水水质更好，占地面积更小，而且在寒冷地区便于修建外围护结构保温。

1.1高密度澄清池基本原理和构成
高密度澄清池综合了斜管沉淀和泥渣循环回流的优点，其工作原理基于以下五个方面：
（1）原始概念上整体化的絮凝反应池；
（2）推流式反应池至沉淀池之间的慢速传输；
（3）泥渣的外部再循环系统；
（4）斜管沉淀机理；
（5）采用混凝剂+高分子助凝剂。

高密度澄清池的工艺构成可分为反区、预沉- 浓缩区、斜管分离区三个主要部分，详见图 1。

（1）反应区
在该区进行物理—化学反应。

反应区分为两个部分，具有不同的絮凝能量，中心区域配有一个轴流叶轮，使流量在反应区内快速絮凝和循环；在周边区域，主要是柱塞流使絮凝以较慢速度进行，并分散低能量以确保絮状物增大致密。

加注混凝剂的原水经高密度澄清池前部的快速混合池混合后进入反应区，与浓缩区的部分沉淀泥渣混合，在絮凝区内投加助凝剂并完成絮凝反应。

经搅拌反
应后的出水以推流形式进入沉淀区域。

反应池中悬浮固体( 絮状物或沉淀物) 的
浓度保持在最佳状态，泥渣浓度通过来自泥渣浓缩区的浓缩泥渣的外部循环得以维持。

因此，反应区可获得大量高密度、均质的矾花，以满足接触絮凝要求。

这些絮
状物以较高的速度进入预沉区域。

（2）预沉—浓缩区
絮凝物进入面积较大的预沉区时流入速度放缓，这样可避免造成絮凝物的破
裂及涡流的形成，也使绝大部分的悬浮固体在该区沉淀。

沉降的泥渣在澄清池下
部汇集并在刮泥机的持续工作中浓缩。

浓缩区分为两层，分别位于排泥斗上部和
下部。

上层使循环泥渣浓缩，泥渣在该区的停留时间为几小时，部分浓缩泥渣在设
于污泥泵房的螺杆泵的作用下循环至反应池入口，以维持最佳的固体浓度，使低
浊水和短时高浊水均能在最佳浊度条件下被澄清。

在某些特殊情况下( 如：流速
不同或负荷不同等) ，可调整再循环区的高度。

由于高度的调整，必会影响泥渣停
留时间及其浓度的变化。

下层是产生大量浓缩泥渣的地方，浓缩泥渣的浓度可维持在20 g/L 以上。

采用螺杆泵从预沉—浓缩区的底部抽出剩余泥渣，送至污泥脱水间
直接进行脱水处理。

（3）斜管分离区
在逆流式斜管沉淀区可将剩余的絮状物沉淀。

通过固定在清水收集槽下侧的
纵向板进行水力分布，这些板有效地将斜管分为独立的几组以提高水流分配的均匀性，提高沉淀效率。

澄清水由集水槽系统收集，絮状物堆积在澄清池的下部，形成
的泥渣也在这部分区域浓缩，通过刮泥机将泥渣收集起来，循环至反应池入口处，剩余泥渣排放。

1.2高密度澄清池( DENSADEG®) 的特点
高密度澄清池泥水混合物流入澄清池的斜管下部，泥渣在斜管下的沉淀区内
完成泥水分离，此时的沉淀为阻碍沉淀；剩余絮片被斜管截留，该分离作用是遵
照斜管沉淀机理进行的。

因此，在同一构筑物内整个沉淀过程就分为两个阶段进行：深层阻碍沉淀、浅层斜管沉淀。

其中，阻碍沉淀区的分离过程是澄清池几何尺
寸计算的基础，池中的上升流速取决于斜管区所覆盖的面积。

高密度澄清池具有
以下特点：
(1)将混合区、絮凝区与沉淀池分离，采用矩形池体结构，池型简化；
(2)采用混凝剂和高分子助凝剂相结合，系统内形成均质絮状体及高密度矾花，加快泥水分离，沉淀后出水质量较高，浊度一般在 1NTU 以内；
(3)在浓缩区与混合部分之间设泥渣外部循环，部分浓缩泥渣由泵回流到反
应池，与原水、絮凝剂充分混合，通过机械絮凝形成均质絮凝体及高密度矾花，大
大提高了絮凝效果，缩短了机械搅拌阶段的絮凝时间，絮状物沉降性能大幅提高；
(4)沉淀部分设置斜管，进一步提高表面负荷；
(5)沉淀区下部按浓缩池设计，大大提高泥渣浓缩效果，含固率可达 2%以上；
(6)通过泥渣层泥位界面的控制，运行工况可做到连续自动监控。

2高密度沉淀池与传统平流式沉淀池、斜板（管）沉淀池等的对比
目前国内给水常规处理工艺大多采用传统的沉淀(澄清) 过滤和消毒形式，
变化少，特点不明显，且工艺设备的针对性不强。

其中沉淀部分一般采用传统的平
流沉淀池、斜管沉淀池、机械搅拌澄清池。

平流沉淀池是目前我国大中型给水厂使用最广泛的池型，具有构造简单、管理方便、耐冲击负荷强等优点。

通过合理加药和絮凝，平流沉淀池的出水浊度基本可控制在 1～3 N TU 。

平流沉淀池的缺点是停留时间长，占地面积大，此外，平流沉淀池对一些小而轻的矾花的去除效果差，进一步提高
出水水质代价很高。

一般平流沉淀池的浊度控制在 3 NTU 以下，要想进一步提高平
流沉淀池对浊度和有机物的去除率，必须耗费更多甚至数倍的混凝剂，增加制水成本。

平流沉淀池由于面积大而加盖造价高、实施困难，因此水体暴露面积大，受阳
光照射容易生长青苔，为了保持水厂的整洁，一般采用预加氯的方式防止青苔滋生，
但同时也阻碍了有益微生物的生存，使常规处理过程中原本可以消化一部分氨氮和耗氧量的生态环境遭到破坏。

斜管沉淀池由于在池体较大情况下存在配水不均匀问题，使其
总体出水水质难以进一步提高，也限制了传统斜管沉淀池大型化的发展。

机械搅拌澄清
池的优点是：絮凝、澄清一体化、产水能力高，处理效果好，适应能力强，抗冲击负
荷大。

尤其在分离区增设斜管，出水水质和产水量更可进一步提高。

它的缺点是结构比较复杂，施工难度较大；由于回流泥渣浓度较低，回流水量很大，最大的困难是排
泥量很难控制，经常会因过量排泥，导致絮凝效果差，影响出水水质。

高密度沉淀
池(Densadeg) 是近年来从法国得利满公司引进的新池型，同机械搅拌澄清池相比，高密度沉淀池有以下几方面的优点：
(1)将混合区、絮凝区与沉淀池分离，采用矩形结构，简化池型。

(2)沉淀分离区下部设污泥浓缩区，占用土地少。

(3)在浓缩区与混合部分之间设污泥外部循环。

部分浓缩污泥由泵回流到机
械混合池，与原水、混凝剂充分混合，通过机械絮凝形成高浓度混合絮凝体，然后进入沉淀区分离。

(4)采用有机高分子絮凝剂，絮凝过程中投加 PAM 助凝剂，以提高矾花凝聚效果，加快泥水分离速度。

(5)沉淀部分设置斜管，进一步提高表面负荷。

(6)沉淀区下部按浓缩池设计，大大提高污泥浓缩效果，含固率可达 3 %以上。

经上述改进后，高密度沉淀池在水质适应性和抗冲击性上比机械搅拌澄清池更强。

而且在理论上出水水质会更好。

根据半生产性试验，它的上升流速可达 6 mm/ s ，超过了斜管沉淀池和机械加速澄清池，使占地更小。

高密度沉淀池的缺点是布置比较分散，絮凝与沉淀之间虽然增设了导流墙，但还存在配水不均匀的现象，尤其在大型水厂中，会直接影响出水水质。

3高密度沉淀池应用效果举例与分析
3.1国内所有的工艺应用
自来水澄清：乌鲁木齐（200.000m3/d）、上海南市（500.000m3/d）、上海杨树浦（360.000m3/d）、黑龙江双鸭山（80.000m3/d）、青岛仙家寨（183.000m3/d）、福州北（150.000m3/d）、阜新引水工程（150.000m3/d）、天津津滨（500.000m3/d）、北京三水厂（150.000m3/d）、大连澄沙河（50.000m3/d）、合肥六水厂（150.000m3/d）。

自来水厂污泥处理：保定（260.000m3/d）、福州（600.000m3/d）、上海南市（500.000m3/d）、上海杨树浦（1，000.000m3/d）、青岛（726.000m3/d）。

3.2工艺应用的典型案例分析
（1）高密度澄清池在净水厂中的应用
乌鲁木齐市石墩子山水厂工程，设计规模20×104m3/d，原水取自乌拉泊水库，水库主要靠天山冰雪融水补给，原水特性主要为低温低浊、PH 为 8 至8.4。

高密度澄清池的实际运行效果有：水质适应性和抗冲击性能强、节约能源并且降低了原材料的消耗、土建投资及采暖费用大幅度降低、低温水的处理效果得到改善[1]。

（2）高密度沉淀池在给水污泥污泥处理中的应用
保定市地表水厂工程，设计规模为日供水能力 26 万立方米，水源取自位于保定市西南部 65 公里处的西大洋水库，厂址位于市区建设南路东侧。

保定市是
全国主要缺水城市之一，水资源非常宝贵，因此节省水资源是本工程设计的主导思想之一。

保定市地表水厂工程污泥处理系统设计时，本着流程简单、自动化程度高、操作方便、占地少、投资省的原则，力求在污泥处理中采用新技术和新工艺， 选择的污泥处理工艺流程图见图 2：
图 2 污泥处理工艺流程 Densadeg 高密度澄清池与传统重力式浓缩池比较如下表所示。

项目
高密度沉淀池 传统重力式浓缩池 设计流量
350m 3/h 350m 3
/h 上升流速
14m/h 1.1m/h 沉淀区有效面积
25m 2 325m 2 浓缩池平面尺寸 6.75×11.7m 2×ψ15m 由上表可看出，Densadeg 高密度澄清池的效率明显高于传统重力式浓缩池。

两年多的运行实践证明，Densadeg 高密度澄清池运行稳定，效果良好，是 一种理想的给水污泥处理浓缩池[2]。

（3） 高密度澄清技术在低温低浊度海水淡化预处理中的应用
在我国北方一些海域，由于水体温度和浊度都很低，导致水的黏度非常大， 当向水中投加混凝剂后，混凝反应速度非常缓慢，形成的矾花细小轻松不容易下沉，给混凝沉淀带来很大的困难[3]。

高密度澄清技术强化了常规混凝澄清技术， 适用于很多复杂的水体，笔者采用高密度澄清技术结合超滤+反渗透海水淡化装置，在华北某电厂进行了利用海水制备锅炉补给水大型中试试验[4]，以考察高密度澄清技术对低温低浊度海水的适应性[5]。

通过这个实验可以明确高密度混凝澄清技术特殊的性能和结构能够帮助克服由于海水的低温低浊度带来的一系列难题[6]，比如矾花难以形成、不易沉降等。

还明确了高密度混凝澄清技术在海水淡化预处理中起着相当重要的作用，配合铁系聚合混凝剂能够有效地取出海水中的悬浮物和胶体物质，而且对海水中的硅和 COD Mn 也有一定的去除效果。

总体来说混凝出水水质已完全
达到超滤和微滤的进水水质要求。

（4）高密度沉淀池工艺处理高盐炼油废水
大连石化公司原有废水处理工艺是传统“老三套”工艺模式(隔油/浮选/生化工艺) ，处理效果差，特别是不具备去除氨氮的能力，而且没有自动化控制手段，仅能满足辽宁省地标二级 B 排放标准。

2001 年大连石化公司开始着手对老污水处理厂进行改造，改(扩)建工程，设计规模为 500 m3 /h。

由于用地紧张且处理出水需排入近海海域，因此对新处理工艺提出了较高的要求。

改造后的废水及污泥处理工艺流程如图 3 所示。

离心脱水污泥外运
图 3 改造后的废水及污泥处理工艺流程图
改扩建工程完成后，絮凝沉降运行工况好转，絮凝体致密、矾花明显、含
水率低、易于沉降分离，降低了出水悬浮物含量、浊度和色度、提高了出水水质、出水外观清澈通透[7]。

4高密度沉淀池在我国城市供水中的应用前景分析
高密度澄清池技术虽然在国内才刚刚开始起步研究、使用，尽管人们对该池
的工艺机理及设计研究国内尚处于起步阶段。

但由于高密度澄清池占地面积小、
节省土建投资、抗冲击负荷能力强、具有适用性广、效率高等特点，必将在给水处理、废水处理，以及工业污水处理中具有广泛的应用前景。

5主要参考文献
[1]石谨,孔令勇,王鲲命等.高密度澄清池（DENSADEG®）的基本原理及其在
净水厂中的应用[J].净水技术，2007,26（6）
[2]舒玉芬.DENSADEG®高密度澄清池在给水污泥处理中的应用.TH-OCR 2000
[3]钟素红,衣守志,李超.海水淡化预处理技术的现状及发展[J].海湖盐与化工,2006,35（1）:27-30
[4]罗发奎,张敬东,周媛等.高密度澄清技术在低温低浊度海水淡化预处理中的应用[J].工业水处理 2008,28(3)
[5]李毓林,靳国厚.海水淡化现状及应用前景[J].水利科技与经济,2001 （l2）：166-167
[6]王法君,齐伟.低温低浊度水的净化处理[J].中国林业企业,1994（增刊）：28-42
[7]闫萍,赵斌.混凝气浮、A∕O池、高密池工艺处理高盐炼油废水[J].中国给水排水,2007,123(8)。