高密度沉淀池技术全解
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2024年05月13日 17:27:07
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    随着水处理要求的不断提升,絮凝沉淀作为一种传统的水处理技术也得到了持续性的革新与发展。   传统的沉淀池对污水中的COD和SS等污染物去除能力有限,并且只具备单一的沉淀澄清功能,需要在池前建设絮凝反应池,如此一来,便又增加了水处理系统的占地面积和建设成本。

   
随着水处理要求的不断提升,絮凝沉淀作为一种传统的水处理技术也得到了持续性的革新与发展。  


传统的沉淀池对污水中的COD和SS等污染物去除能力有限,并且只具备单一的沉淀澄清功能,需要在池前建设絮凝反应池,如此一来,便又增加了水处理系统的占地面积和建设成本。  


正因如此,为了提高对水中COD和SS的去除能力, 一种集絮凝、沉淀、澄清于一体的高密度沉淀池工艺 “横空出世”。  


这种高密度沉淀池的能有效 提高对水中COD和SS的去除能力,同时它池型结构紧凑,减少了水处理系统的占地面积 ,可以灵活的应用于饮用水原水、工业和生活污水和雨水的初级及深度处理。        



01 高密度沉淀池的原理及特点:3个组成部分,6大优势特点


1、高密度沉淀池的原理


如下图所示,高密度沉淀池主要由3部分组成,分别是快速混合池、絮凝反应池和沉淀分离池,从而集成了絮凝和沉淀工艺。  



◎ 快速混合池


进水从管道进入快速混合池,同时投加絮凝剂,经过快速搅拌,从而达到快速絮凝,并避免矾花沉淀。


◎ 絮凝反应池


快速混合池的出水再排入到絮凝反应池里,通过加药装置在反应池的下部投加 助凝剂 ,生成大的矾花;


同时控制反应池中的搅拌速率(搅拌速率低于快速混合池),防止矾花被打碎和在反应区内形成沉淀。


◎ 沉淀分离池


携带有矾花的废水进入到沉淀分离池,大部分矾花在这里沉淀和浓缩。


沉淀分离池底部的刮泥机进行连续刮扫,以促进沉淀污泥的浓缩,部分污泥通过污泥回流管回流到絮凝反应池中,用来保持絮凝反应池中所需的污泥浓度,促进絮凝过程中矾花的生长并且提高矾花的密度,剩余污泥外排进行进一步处理。


需要特别说明的是,斜板沉淀装置安放于沉淀分离池的上部,是为了去除剩余的细小矾花,最终产出达标的水。


2、高密度沉淀池的特点


◎ 系统占地面积小


高密度沉淀池一体化程度高,工艺结构高度集成,斜板/斜管沉淀可以使得沉淀分离区保持较高的上升流速,降低系统占地面积。


◎ 出水水质高且水质稳定


高密度沉淀池内设置多级絮凝,可以通过调整不同运行单元内的搅拌强度,调节各级絮凝的水力条件,控制各个运行单元内的流速梯度,达到很好的絮凝效果,稳定出水浊度。


◎ 减少絮凝剂投加量


通过污泥回流促进絮凝反应,降低絮凝剂投加量。


◎ 有效提高运行负荷和污泥浓缩效果


沉淀分离池中斜板沉淀对矾花有很好的沉淀效果,提高了运行负荷;


沉淀分离池下部按污泥浓缩池结构设计,大幅提高了污泥的浓缩效果,排泥可直接脱水处理。


◎ 运行自动化程度高


通过开发先进的集成控制系统,可以实现对高密度沉淀池运行的自动控制,提高调试和运行效率;


而且可以满足对高密度沉淀池中混合、絮凝和沉淀分离的独立控制,便于对各运行单元进行针对性的工艺优化。


◎ 应用范围广


适用于高悬浮物废水处理,适用于给水和排水系统中水的净化处理。


02 高密度沉淀池在水处理中的应用:Densadeg、Multiflo、Actiflo、中置式


在我国,水处理工程中应用较多的有得利满的Densadeg沉淀池,威立雅的Multiflo和Actiflo沉淀池,以及上海市政工程设计研究总院设计的中置式高密度沉淀池。


咱们先放在一起做个比较,随后再来逐一介绍。从实际应用来看 ,Multiflo在污水处理领域应用较多,Densadeg和Actiflo在饮用水净化、市政/工业污水处理领域得到大量应用;中置式高密度沉淀池目前大多应用于饮用水的净化,将逐步推广至污水处理领域。


不同类型高密度沉淀池的比较  

 

1、Densadeg高密度沉淀池


得利满公司最早开发了Densadeg高密度沉淀池,包括混合池、反应池和沉淀浓缩池。


在反应池中设有导流筒,控制水流定向流动,混合池出水在导流筒内经缓慢搅拌以混合均匀,形成较大的絮体,然后经推流式反应池慢速流入沉淀区,实现泥水分离。

     


图源/苏伊士-得利满:Densadeg工艺


 
值得一提的是,得利满针对不同应用场景,开发了不同型号的高密度沉淀池。  

 
其中, 功能最多的Densadeg 4D高密度沉淀池拥有4种功能 ,其整合了砂砾和浮渣去除功能, 具备除砂、除油、沉淀、污泥浓缩性能 ,对砂砾和油脂的去除能力在95%以上。        


据了解,Densadeg高密度沉淀池已在国内市政和工业污水处理处置领域得到广泛应用。比如:  


◎ 日处理量为720000m3/d的唐钢污水处理厂中循环冷却水系统排污水、生产工艺排水、过滤系统冲洗水等混合废水中SS、油类、硬度含量较高,采用“ 高密度沉淀池+V 型滤池 ”工艺进行处理,能保证出水浊度在3NTU以下,油含量小于0.5mg/L。        


◎ 日处理量为400000m3/d的上海泰和污水处理厂采用全地下式布置的“ 高密度沉淀池+反硝化深床滤池 ”工艺,对生活污水进行深度处理,强化了对SS、氨氮、总氮和总磷的去除,出水水质达到一级A以上。        


◎ 日处理量为60000m3/d的重庆市某污水厂采用“ 高效沉淀池+反硝化生物滤池+ 曝气生物滤池 ”工艺处理生活污水,高效沉淀池及生物滤池工艺出水水质能够稳定达到一级A排放标准。        


2、Multiflo和Actiflo高密度沉淀池  


Multiflo高密度沉淀池是 威立雅 公司在上世纪60年代末期开发出来的,经过不断地改进,已形成了多种不同类型的沉淀池, 对于SS在10~4000mg/L进水,处理后的出水SS可以达到6mg/L以下。              


图源/网络:Multiflo工艺


 
◎ 日处理量为400000m3/d的乌鲁木齐河东污水处理厂采用“ 两级生物处理+Multiflo高密度沉淀池+紫外 ”工艺深度处理城市污水 二级处理出水 ,Multiflo高密度沉淀池实现对水体中部分SS、有机污染物和大部分磷的去除,全工艺出水COD小于50mg/L、BOD5小于10mg/L、总磷小于0.4mg/L、SS小于8mg/L,可回用于工业生产、工业园区道路绿化等。        


Actiflo超高效沉淀池是 一种利用微砂循环而非污泥回流促进絮凝的高密度沉淀池 ,包括投加池、熟化池和沉淀分离池。        


Actiflo超高效沉淀池其适用于饮用水的澄清净化,市政污水和工业污水的处理,工业工艺用水的生产和雨水的沉淀。其在污水处理中, 对于TSS、总磷的去除率超过85%,COD的去除率可以达到60%。  

 


 
图源/威立雅:Actiflo工艺  

 
◎ 日处理量为400000m3/d的昆明第三污水厂是 国内第一座将Actiflo工艺用于城市合流制溢流污染处理的污水厂,旱季时Actiflo工艺作为深度处理单元 ,出水   SS 可保持在10mg/L以下,雨季时进水SS含量激增,此时SS的去除率可达70%以上。        


◎ 桐乡崇福污水处理厂的来水为皮革、印染、化工废水和市政排污的混合污水,采用“ A2O+Actiflo高密度沉淀池 ”工艺对污水进行处理,在Actiflo工艺中投加一定量的活性碳,提高了对水中有机物的吸附去除能力,能够显著降低水中SS、COD含量。        


3、中置式高密度沉淀池        

 
针对配水不均、水处理量较低、水流方向有缺陷等问题 ,上海市政工程设计研究总院在在高密度沉淀池的基础上, 设计开发了中置式高密度沉淀池。        

 
 

 
图源/网络:中置式高密度沉淀池  

 
◎ 日处理量为400000m3/d的江苏长江水务第一水厂对原水采用 “生物接触氧化+中置式高密度沉淀池+臭氧催化氧化+生物活性炭滤池+V 型滤池” 的工艺进行处理。        


针对不同季节进水水质的变化,通过调节进水量、投药量、排泥量、搅拌转速等工艺参数,将高密度沉淀池的 污泥回流比 控制在3~5%,絮凝拌池内污泥浓度控制在500~800mg/L,能形成大而密实的矾花,保证沉淀效果,使沉淀池出水浊度保持在1NTU以下,达到后续处理单元进水要求。      


◎ 日处理量为200000m3/d的绍兴市曹娥江水厂采用第三代中置式高密度沉淀池工艺 ,对PAM实现多点投加,增大池底集泥区容积,利用气提技术将污泥提升至污泥中转池,污泥回流浓度提高了一半,回流比降低二分之一,出水浊度保持在1NTU以下。  


03 高密度沉淀池存在的问题:还需在这4个方面进行改进优化


综上所述,高密度沉淀池作为一种高效、紧凑型的水处理设施,可以灵活地应用于水处理厂的提升改造、临时性水处理系统以及新建水处理工程中,实现对水中SS和COD的高效去除,具有占地面积小、出水水质高、自动化程度高等特点。


但任何工艺、设施都不是十全十美的,同样的,在实际工程应用的过程中,高密度沉淀池也存在着一些问题。具体表现为:


1、设备数量多,维护管理繁杂


高密度沉淀池是集混合、絮凝、沉淀、澄清于一体的高集成化工艺,包含加药、搅拌、斜管/斜板沉淀、刮泥、冲洗等众多设备。


可想而知,设备的维护和管理过程是相当的繁杂,必须要有经验的工作人员进行管理。


特别是对于Densadeg、Actiflo、Multiflo等国外工艺所配套进口设备的使用和维护,更需要对工作人员进行培训和指导。


2、长周期运行后容易出现堵塞


系统在长周期运行后,沉淀分离池的斜管上会积聚大量污泥,造成斜管不同程度的堵塞,降低斜管沉淀的功效;下部污泥层的高度难以精准控制,造成污泥层过高,污泥排放不及时的问题。


3、受进水水质、水量影响


在实际工程应用过程中,由于进水水质和水量的突然波动,会造成池内絮体破碎、污泥沉降性能降低、出水水质变差的情况。


同时,由于水质硬度高、含盐量大、加药过量等情况出现的池体、水下设备及管道结垢现象。


4、运行费用相对较高


高密度沉淀池在运行过程中由于设备数量多,整体的电耗自然而然就要高出许多。


除此之外,设备(尤其是进口设备)的日常维护费用也较高,会使运行费用升高。


值得一提的是,对于Actiflo型高密度沉淀池,微砂在进行泥砂分离时,会有部分的微砂损失,需要定期补充微砂,这在某种程度上又进一步增加了运行费用。

(来源: 环保新技术与实践运用

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