高密度沉淀池处理合流污水的工艺设计_杨华仙

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与微砂循环泵对应, 池顶设 2 组联排水力旋流 器 (每组 3 台), 在离心沉降和密度差作用下, 泥 水上升从顶上溢流口排出, 砂则由底部排砂口排出 并就地接入加砂池, 进而实现系统排泥和微砂循环 复用。 2.7 浮渣收集及通风除臭
均可通过设备调节来实现优化运行, 较能适应多变 的进水条件。
(4) 用途多变。 为避免构筑物闲置, 出水保留 切换至生化池的管路和水头。 除雨季正常处理合流 污水外, 旱季时引入部分城市污水, 经强化絮凝沉 淀后, 出水切换回生化池, 可有效削弱后续二级处 理的污染负荷。 2 高密度沉淀池设计要点
目前, 我国对合流污水处理尚没有统一的尾水 排放标准, 给设计带来较大困难。 根据实测值结合 现行标准, 确定主要设计水质指标, 详见表 2。
PO43 - 发 生 化 学 沉 淀 反 应 而 使 沉 淀 物 从 水 中 析 出
(详见反应式 (1))。 在沉淀过程中, 沉淀物还能
网捕、 吸附有机磷和聚合磷, 从而获得复合除磷
效果。
Al2 ( SO4) 3·14H2O ( 液 态 ) +2PO43 -→2AlPO4 ↓
(沉淀) +3SO42-+14H2O
水力旋流器 污泥外排
出水总渠 集水槽 M 集渣槽 出水
投加 PAM 微砂复用
补充微砂 投加硫酸铝
M
M
M
进水
反冲洗水管
微砂循环泵
斜管沉淀池
斜管
刮泥机 泥斗
絮凝池
加砂池
混凝池
搅拌器 整流翼墙
放空
图 1 工艺流程图 多数化学强化一级处理的研究者尝试不同药 剂 、 不 同 投 量 来 实 现 COD、 SS 和 TP 的 去 除 , [1~3] 均取得较好效果, 详见表 1。
2.1 混凝
根据化学计量关系, 除磷 1.5 mg/L 需投硫酸铝
约 9.37mg/L, 合流污水 混 凝 投 量 40~50mg/L (约 为
南 方 低 浊 给 水 投 药 的 2 ~2.5 倍 ) , 总 设 计 投 加 量
60mg/L, 药罐设计储药时间 7d。
为保证混合的快速剧烈, 混凝池内设一套快速
11.68
11.71
11.75
Gn=1t 1600 9.48
8.16
8.00 4.64
微砂循环泵
集水坑 LBH
900 2400 5500
9.63 7900
1600 10000
300 10.78
絮凝池 2900
2400 6.10
4.64 5800
1600 690 1200 200
加砂池 11.06 混凝池
表 1 化学法处理效能
地区
投药量 (mg/L)
污染物去除率 (%)
COD
SS
TP
助凝剂 0.15
武汉 PAC 35.4
62
79.2
67.3
香港
氯化铁 10
80(*)
91
-
聚合物 0.15
台湾
硫酸铝 30
60(*)
70
-
PAC 30
美国
氯化铁 10
51
83
-
高聚物 0.15
埃及 硫酸铝 250 氯化铁
号 召 , 从 2009 到 2010 年 6 月 一 年 内 全 市 将 斥 资
486 亿 (占 2008 年 全 市 财 政 收 入 的 78%, 平 均 每
天 1.3 亿)
用于 774 项工程进行污水治理。
沥氵冖八 工 口

水处理厂二期工程属于其中首批启动的治污项目之
一, 采用 改良 A2/0+周进周 出矩形沉淀 池 工 艺 , 设
设计斜管沉 淀池半径 R=5m, 单 池有效镜向 面 积 56m2, 上 升 流 速 66.8m/h, 沉 淀 时 间 6.7min。 由 于工艺投加了微砂, 形成易分层的 “高密度” 浓稠 水, 减小了泥层紊动, 沉淀池表面水力负荷提高到 传统斜 沉池的 7~22 倍, 较 法国得利 满公司高效 澄 清池 (Densadeg) 20~40m/h 的 速 率 [4] 还 高 , 可 大 大减少沉淀面积, 节省占地。 同时, 出水采用不锈 钢 三 角 堰 , 堰 口 负 荷 提 高 到 32L/(s·m), 为 规 范 值
搅 拌器: 桨叶直 径 D=1.95m, 轴长 L=5.35m, 功 率
N=7.5kW, 转速可调。 混凝时间 1.8min, 根 据计算
公 式 (2) 可 得 速 度 梯 度 G=255s-1, 约 为 《城 镇 给
水》 设计手册所列下限值的一半。
·7·
SOUTHWEST WATER & WASTEWATER
的合流污水 进 行 处 理 , 主 要 对 COD、 SS、 TP 等 污
染物进行最大程度地削减。
因二期工程建设用地紧张, 且需与一期工程
(如粗格栅提升泵房) 有效衔接, 经调研和技术经
济分析, 采用法国威立雅公司的专利高密度沉淀池
(Actiflo) 设于厂内, 对合流污水进行强化处理, 处
理规模 18 万 m3/d。
项目 进水 出水
表 2 合流污水设计进出水水质 (mg/L)
CODCr BOD5
SS
TN NH4+-N TP
175
95
145 33.7
31
3
87
45
30


1.5
磷作为地表水体富营养化的污染控制因子,
在考虑去除碳源污染物的同时, 除磷也成为设计
重点。 污水中的磷大多以磷酸根形式存在, 化
学 除 磷 主 要 不 是 靠 絮 凝 , 而 是 靠 投 加 的 Al3 + 与
计规模 30 万 m3/d。
《室外排水设 计 规 范 》 第 6.2.1 条 指 出 污 水 处
理程度应根据受纳地表水体的水域环境功能和保护
目标来确定。 考虑合流污水来流迅猛、 水质波动大
(持续暴雨稀释效应和径流污物迁移叠加效应) 等
特性, 全过程二级处理投资大、 占地多、 难实施,
推荐采用以沉淀为主的一级处理对前 5 天初雨形成
泵和管路设为并联、 独立式回流, 可通过启闭 循环泵的工作台数来调节回砂率, 进而应对较大范 围内的水质、 水量突变。 在马来西亚, 进水浊度在 2h 内由 500~1500NTU 变化时 , 出水保持 2~3NTU。 泵参数为: Q=74m3/h, H=20m, N=11kW。 2.6 砂水分离及系统排泥
80
60
-
英国 200 石灰 800
89
91
96
石灰 720
注: (*) 数据以 BOD 计。
由 表 1 可 知 , 化 学 法 对 COD、 SS 去 除 率 均 高 于 《室 外排水设计 规范》 第 6.2.2 条中 对 BOD、 SS
·6·
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《室外排水设计规范》 对沉淀时间和表面水力 负荷 有明确的取 参规定: 第 6.2.5 条 , 初 沉 池 沉 淀 时间不宜小于 30min; 第 6.5.1 条, 普通初沉池的表 面水力负荷 1.5~4.5m3 / (m2·h), 升流式斜管 (板) 沉 淀池表面水力负荷 3.0~9.0 m3 / (m2·h)。
2200
2200
660
1800
1800 5.68
200×200 连通孔 5.08
4400
4400
690 2800
1400
18.26
连廊
11.80 10.81
8.00 6.00
进水
b. 工艺剖面图 图 2 工艺布置图 1.3 工艺特点 通过在实际工程中的设计磨合及体验, 得出高 密度沉淀池有如下工艺特点: (1) 池形新颖。 整座池通过方、 圆池型的巧妙 配搭, 既完整灵巧地创造了不同功能区间, 又于布 置紧凑的整体中折射出独特的工程美感。 (2) 敏捷高效。 化学絮凝驯化响应快, 抗冲击 能力强, 加砂沉淀高效稳定。 (3) 调度灵活。 投药、 搅拌、 补砂及微砂循环
偿系统物料流失, 依实际需要断续或连续投加。 微 砂加速沉淀, 缩短启动响应时间, 10~20min 即可获 得良好的沉淀效果。 同时, 带有微砂的浆液可机械 挤破藻类细胞壁, 有效防止青、 绿藻滋生, 对原水 所携藻类的去除率达 85~95%。
池顶设一套微砂投加系统, 分别含计量螺杆和 传 送 螺 杆 各 2 套 , N=0.25×2+0.55×2=1.6kW, 砂 斗 容积 V=2m3。 砂袋备料于微砂间, 根据供货、 运输 条件, 设计备储时间 15d。 加砂池内设搅拌器一套, 规格同混凝搅拌器。 2.3 絮凝
(1)
由 方 程 式 ( 1) 可 知 , 每 去 除 1gPO43 - 需 要
6.25gAl2 ( SO4) 3·14H2O。 因 铝 盐 ( Al3 + ) 比 铁 盐
(Fe3+) 轻, 且 Al3+有 更好的水解 、 聚合特性 , 石灰
本身又不能兼具混凝效能, 故推荐投加硫酸铝原液
来实现混凝及化学除磷。
关键词 高密度沉淀池 混凝 微砂 斜管沉淀 合流污水
0 引言
沥氵冖八 工 口






广






现存众多的
截流式合流制区域, 雨季时大量合流污水未经处理
直接溢流排至珠江航道, 受海水潮汐顶托影响, 污
水大量滞留回还, 造成水体污染 。 为 响应 2010 年
亚运会举办地广州市提出的 “碧水蓝天迎亚运” 的
10400
加 PAM
加砂 加硫酸铝
放空
加硫酸铝 6200
33500

3600
3800
3600




○B ○A

②③
3900 2000
a. 工艺平面图
10400

33500
6200




3600
3800
3600
18.96
12.56
11.45 11.52 11.45
集渣管
Gn=0.5t 水力旋流器 微砂投加系统
空压机及气压罐
2600
电动葫芦 1t 轨道线
微砂循环泵 出水总渠
A
300
放空
沉淀池 Φ600
渣框井
污泥外排
放空
絮凝池
加砂池 混凝池
集渣管
进水 码放砂袋 储砂间
进水
3500 3500 20800
4800 2100
○G ○F
○E ○D A○C
2100 4800
切换至生化池
出水
3900 2000

②③
3000
1 高密度沉淀池工艺简介
1.1 工艺原理
依据给水中的混凝沉淀经典原理, 通过投加混
(絮) 凝剂, 使微小的悬浮固体、 胶体颗粒脱稳,
同 时 协 同 投 加 粒 径 135μm 专 用 微 砂 , 在 机 械 搅 拌
作用下, 广泛弥散于微旋涡中, 在与细小颗粒的碰 撞凝聚中, 微砂通过有效附着成为絮核, 聚集形成 大而重的絮体颗粒, 提高沉淀效率, 从而使污染物 得以快速去除。 高密度沉淀池的工艺流程见图 1。
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Vol.32 No.2 2010
去除率达 20~30%和 40~55%的规定, 为工艺药剂的 选择提供了比较。 1.2 工艺组成
高密度沉淀池由两组平行池并联组成 (详见图 2), 每组池按水力流程依次包括: 混凝池 、 加砂 池、 絮凝池、 斜管沉淀池和出水总渠。
首端下部设微砂间储存码放砂袋, 上部加屋盖 防雨内置微砂投加系统以精确补砂; 尾端下部设管 廊装配微砂循环泵, 上部设走道平台以巡视检修设 备。 中段池顶设露天联排水力旋流器以分离微砂和 污泥。
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高密度沉淀池处理合流污水的工艺设计
杨华仙 陈 键 黄慎勇
摘 要 针对合流污水来流迅猛、 水质波动大、 常规处理难以适应等特点, 从工艺原理、 系 统组成和运行特点等方面介绍了高密度百度文库淀池工艺。 通过对照现行规范和手册标准, 详细解析了该 新工艺在投药搅拌、 加砂循环、 高速沉淀等工序的设计要点及取参要求。
由于有机高分子絮凝剂价格较高, 为了减少投 药量, 充分发挥不同絮凝剂间的协同, 与无机混凝 剂复配使用。 设计采用 PAM, 投加量 1mg/L, 稀释 到 0.1%后投加。
絮 凝 池 内 设 慢 速 搅 拌 器 一 套 : D=2.85m, L= 4.9m, N=5.5kW。 絮凝时间 3.2min, GT 值 3.1×104, 保证絮凝过程的充分与完善。 2.4 斜管沉淀
2.9 L/(s·m) 的 11 倍, 可显著 减少集水 槽 数 量 , 避 免传统指形出水槽密布所致的相邻干扰。 池内设刮 泥机一套: D=9.8m, N=2.2kW。 2.5 微砂循环
管廊设 2 组 (每组 3 台, 2 用 1 备) 共 6 台并 联微砂循环泵, 将沉淀池底部泥斗的砂和泥水泵送 回池子顶部进行砂水分离。
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姨 G =
1000N μQt
(2)
式中: G—搅拌速度梯度, s-1; N—搅拌功率, kW; μ—水的粘度, Pa·s, 20℃时取 1.02×10-3; Q—流量, m3/s, 取 1.04; t—混合时间, s, 取 108。
2.2 加砂 微砂粒径 135μm, 稍重于水, 按 3mg/L 投量补
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