原帖由 mengyan197206 于 2010-10-5 06:22 发表

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载体絮凝技术的应用与发展现状
潘旭东， 徐海波， 魏文宇
(天津化工研究设计院，天津300131)
摘要： 阐述了载体絮凝技术的工作原理，着重介绍了Actiflo 与DensaDeg 两大典型工艺
的工艺流程、设计参数及处理效果，分析了该技术的发展现状，介绍了几种新型装置和组合工艺。
指出载体絮凝是一种结构紧凑、高效的快速沉淀技术，具有节省空间、耐冲击负荷、处理效率高的优点，符合我国建设资源节约型社会的要求，具有良好的应用前景。
关键词： 载体絮凝； Actiflo@快速沉淀池； DensaDeg@高密度澄清池； 细砂
中图分类号：X703、1 文献标识码：B 文章编号：1000—4602(2007)08—0001—04
载体絮凝是一种快速沉淀技术，其特点是在混凝阶段投加高密度的不溶介质颗粒(如细砂)，利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的“生长”及沉淀。与传统絮凝工艺相比，该技术具有占地面积小、工程造价低、耐冲击负荷等优点。自20世纪90年代以来，西方国家已开发了多种成熟的应用技术，并成功用于全球100多个大型水厂。目前，国内虽有载体絮凝工艺的应用改造实例，但尚未得以推广，而且关于载体絮凝技术的报道也较少。
1 工作原理
美国EPA对载体絮凝的定义是通过使用不断循环的介质颗粒和各种化学药剂强化絮体吸附从而改善水中悬浮物沉降性能的物化处理工艺。其工作原理是首先向水中投加混凝剂(如硫酸铁)，使水中的悬浮物及胶体颗粒脱稳，然后投加高分子助凝剂和密度较大的载体颗粒，使脱稳后的杂质颗粒以载体为絮核，通过高分子链的架桥吸附作用以及微砂颗粒的沉积网捕作用，快速生成密度较大的矾花，从而大大缩短沉降时间，提高澄清池的处理能力，并有效应对高冲击负荷。
2 典型工艺
2．1 Acfiflo@工艺
Actiflo@工艺是由OTV—Kruger公司(威立雅水务集团的工程子公司)开发，自1991年开始在欧洲用于饮用水及污水处理，其特点是以45～150 um的细砂为载体强化混凝，并选用斜管沉淀池加快固液分离速度，表面负荷为80～120 m／h，最高可达200 m／h，是目前应用最为广泛的载体絮凝技术。国内已有部分水厂引进了该技术，如2004年上海浦东威立雅自来水有限公司临江工程项目中即采用了Actiflo@快速沉淀工艺；北京市第九水厂针对原水低温、低浊、高藻的情况，在二期沉淀池改造工程中采用了Actiflo@高效沉淀池工艺。Actiflo@工艺流程如图1所示。

整个工艺分为混合、熟化、高速沉淀3个阶段。首先，加入混凝剂(铁盐或铝盐)的原水进入混合池，经快速搅拌后流入投加池；在投加池中加入有机助凝剂和细砂载体促进絮体的“生长”，经水力停留1～2 min后流入熟化池；在慢速搅拌下，以细砂为核心的絮体进一步凝聚生成粗大密实的絮状物，最后水体进入斜管沉淀池，在细砂絮体的重力沉淀作用下配合斜管的快速沉淀效应，达到絮体颗粒迅速沉降的目的。含有细砂的污泥回流至装置上方的水力旋流器，通过离心力使泥浆与细砂分离，细砂重新进入絮凝池循环使用。
2．2 DensaDeg@工艺
DensaDeg@高密度澄清池是由法国Degremont公司开发，可用于饮用水澄清、三次除磷、强化初沉处理以及合流制污水溢流(CSO)和生活污水溢流(SSO)处理。该工艺现已在法国、德国、瑞士得到推广应用。随着近年来国外各大水务公司进入中国市场，国内也有个别水厂利用该技术对现有工艺进行了扩建改造，如乌鲁木齐石墩子山水厂的扩建改造工程中即采用了该项技术。
DensaDeg@工艺结合了混凝、斜管沉淀、污泥回流等技术，从构造上主要分为反应区、预沉 /浓缩区、斜管澄清区(见图2)。其特点是絮凝污泥外部循环回流，可起到载体絮凝的效果，加快了絮凝过程并保证了生成絮体的质量。反应区主要分为快速搅拌反应池和慢速推流反应池，前者使原水与混凝剂充分混合，起到预混凝的作用；后者则通过慢速推流使絮体得到充分的“生长”，整个反应区内可形成絮凝质量好、密度高、分离性能好的混合体系。充分混凝后的混合液进入预沉／浓缩区进行快速分离，上部的初沉水进入斜管澄清区以进一步去除水中的残留絮体，下部的泥浆经浓缩后被刮泥机刮入泥槽，部分污泥回流至进水中，剩余部分则排人污泥处理系统。

Degremont公司还开发了一种专门用于处理各种污水溢流的DensaDeg@4D澄清池，基本原理与DensaDeg@工艺类似，主要是通过以下功能达到净化水体的目的：去除砂砾、去除油脂、整体化的凝聚絮凝单元加斜管沉淀、污泥稠化及浓缩。其工作流程为已投加混凝剂的原水首先进入预混凝池，通过空气搅拌使无机电解质与水中颗粒充分接触反应，使水中的粗大砂砾直接沉降在池底排出；预混凝后的出水进入絮凝池后与回流污泥以及投加的高聚物絮凝剂在机械搅拌下充分混合，形成密实的矾花；充分混凝后的水体最后进入斜管澄清池，在预沉区大部分絮体与水分离，剩余部分通过斜管沉淀池被除去。漂浮在水体表层的油脂通过刮油器收集而达到除油的目的；沉积在澄清池底的污泥部分回流，剩余部分则稠化浓缩。
2．3 处理效果
美国德克萨斯州的沃思堡市为了设计污水峰流量的处理方案，对上述两种载体絮凝工艺进行了中试研究，结果见表1。美国俄亥俄州哥伦布市在处理雨水溢流及合流制污水溢流问题时分别采用Actiflo@和DensaDeg@载体絮凝工艺进行了中试研究，两种工艺的进水流量分别为0．53～1．32 m 3／min和0．49～0．81 m 3／min，平均表面负荷为40、20 m／h，溢流速率分别可达(2．0～3．1)、(1．4～1．6)m／min，对悬浮物的去除率>85％。结果表明，两种工艺可以有效应对雨水或污水溢流引起的高冲击负荷、水质波动大等问题。此外，通过试验确定了达到85％的TSS去除率时不同混凝剂的用量，结果见表2。

由以上两例可以看出，Actiflo@与DensaDeg@载体絮凝工艺对高冲击负荷的污水溢流具有较好的处理效果，通过优化絮凝剂的用量可使TSS去除率高达85％以上，并且在相同条件下Actiflo@工艺所需药剂量比DensaDeg@的低；两种工艺唯一不足的是出水BOD 值变化较大，这是由于絮凝工艺属于物化处理，难以有效去除水中溶解性有机物所致。但整体而言，载体絮凝工艺较好地解决了传统工艺难以处理的污水溢流、高冲击负荷问题。
2．4 设计参数
Actiflo@和DensaDeg@载体絮凝工艺的设计参数见表3。

3 发展现状
3．1 新型装置的开发
法国的Binot Patrick等 开发了一种集多种沉淀模式于一体的载体絮凝装置，可根据进水水质及水量调整运行模式，适于处理一年四季中流量和污染物浓度变化较大的污水。一般来说，一个城市污水厂晴天的平均流量、峰流量与雨天的流量之比约为1：2：10，在枯水期时该装置以普通沉淀模式运行，而雨季时则以投加混凝剂和细砂的载体絮凝模式运行，当污水量介于两者之间时则采用常规的混凝沉淀处理。其工作流程为原水依次流经加药区、熟化区和斜管沉淀区，加药区内原水与混凝剂充分混合，预混凝后的出水进入熟化区并投加助凝剂和细砂，矾花充分“生长”后进入澄清区，通过斜管沉淀去除残留絮体。细砂通常沉积在熟化池底，此时系统处于普通沉淀模式；当水量突增甚至超出运行负荷后，水的流速和搅拌速度增加，使细砂从池底漂浮起来起到絮核的作用，从而达到载体絮凝的目的。
该装置比常规的混凝设备减少了不必要的药剂消耗，运行费用低，但需要安装更多的控制、监测单元，固定投资比传统装置的高。
美国的Streat Philip 设计了一种立方体结构的载体絮凝装置，混合室、反应室及污泥室均设计为矩形结构，并有机地组合在絮凝装置内，结构紧凑，节省了大量空间。该装置的工艺流程：首先是投加混凝剂和细砂的水体在混合室内充分混合，然后进入反应室，在涡流搅拌作用下以细砂颗粒为絮核生成密实粗大的矾花，反应室与污泥室之间的器壁上有上、下两个连通口，生成的矾花通过开口在反应室与污泥室之间循环，体积较大且密实的絮体直接沉降到污泥室底部泥斗中，较轻的絮体则回流至反应室继续“生长”。泥斗中的泥砂通过传动装置输送到清洗设备中进行分离，分离后的细砂从清洗设备回流到混合室循环使用。澄清室位于反应室正上方，絮凝后的水体向上流经蜂窝状的涡流控制装置进入澄清室，颗粒物回落至反应室，清水则由溢流堰排出。该装置最大的优点是设备紧凑，各构筑物之间无需水体输送管道、泵等设备，因此避免了砂粒对泵及管道的磨损问题，节约了空间及设备投资。
3．2 组合工艺
絮凝工艺是水处理流程中重要的组成单元，可与其他工艺组合使用，以达到理想的处理效果。Kruger公司于2005年申请了两项关于载体絮凝的专利，均涉及到组合工艺处理废水的内容；巴黎梅里奥塞水厂采用载体絮凝结合纳滤工艺为8O万居民提供14×104 m3 ／d的高品质饮用水。
Joyce Standley Perri等 为了解决载体絮凝工艺中所使用化学品的毒性和腐蚀性等问题，提出了采用电凝聚反应器与载体絮凝的组合工艺。其工作流程为原水首先进入电凝聚反应器，通入电流后阳极板失去电子生成Al3+、Fe2+ 等离子，在电离、电解、水解及电磁效应等物理化学作用下，使维持污染物相互分散的表面电荷被中和，破坏了污染颗粒的分散稳定性；脱稳后的废水进入载体絮凝装置(如Actiflo@澄清池)，依次经过混合池、熟化池、斜管沉淀池，在助凝剂和细砂载体的作用下使脱稳后的分散颗粒吸附“生长”为高密、高质的絮体，最终通过斜管沉淀实现固液分离得到澄清的出水。该工艺的优点是无需使用铁盐、铝盐混凝剂，降低了药剂费用，结构紧凑、节省空间，出水水质满足环境要求。
为了改善载体絮凝工艺对溶解性BOD5的去除效果，Branden Hudson等开发了活性污泥与载体絮凝联合处理的工艺，可分为两种模式：①水体先后经活性污泥和载体絮凝处理后得到澄清的出水；②水体分为两部分，一部分进入活性污泥池，充分混合后进入载体絮凝系统，另一部分直接进入载体絮凝系统，与活性污泥池流出的混合液共同经絮凝沉淀后达标排放。该工艺中载体絮凝设备可选用OTV-Kruger公司的Actiflo@装置，澄清池中絮凝后的活性污泥部分回流到反应池中循环使用，剩余部分排入污泥处理装置。该工艺中活性污泥的作用是降解水中的溶解性BOD5 ，并在絮凝池中起到载体和吸附的作用，促进了絮体的“生长”和沉淀，减少了细砂载体的用量。在MLSS为800 mg／L、接触反应时间为30 min时，该工艺对BOD5 、溶解性COD、TSS的去除率可分别达到83．8％、75．7％、89．4％，说明该工艺可有效去除水中的溶解性有机物和悬浮固体。
4 结论
① 载体絮凝是一种结构紧凑、节省资源的高效沉淀技术。与传统沉淀工艺相比，它具有处理效率高、占地面积小、耐冲击负荷、药剂用量低等优点。
② 传统载体絮凝设备的不足在于砂粒在管道及泵之间的循环会缩短设备的寿命，絮凝处理因其无法去除水中的溶解性有机物而对BOD 和COD的去除效果较差，新型载体絮凝装置与传统装置相比需要更多的控制设备及组件。
③ 目前该技术的发展方向多是以解决传统载体絮凝设备中的各种不足为目的而开发的新型装置，或与其他工艺配合使用，达到协同作用的效果。例如与活性污泥法联用可解决水体中溶解性有机物去除率较低的问题。
④ 随着水工业市场的竞争13趋激烈和能源与资源的日趋紧张，用户对技术创新的要求越来越高，今后设备开发的原则应以提高设备的自动化程度、节约资源、提高效率为主，以载体絮凝为基础开发的各种装置能够满足这一原则，符合我国建设资源节约型社会的要求，有望在我国的水处理领域发挥重要作用，缩小与发达国家的差距。
参

中置式高密度沉淀池在低温、低浊、高藻水源地的应用

原作者： 文 / 燕峒胜来 源：水工业市场杂志　时间：2010-5-7


摘要：采用了新型中置式高密度沉淀池工艺，解决了配水不均、单池处理水量受限制、水流流向等问题，出水水质更有保证；在中置式高密度沉淀池平均进水浊度15.5NTU的情况下，得到了0.86NTU的出水浊度，去除率达到94%。在建设费用方面，虽然比平流沉淀池要多增设回流泵、搅拌机等机械设备，但土建费用省，占地面积较引进的高密度沉淀池少10%~15%，较平流沉淀池少50%左右；单位造价较引进的高密度沉淀池低20%左右，与平流沉淀池基本持平；药剂成本与引进的高密度沉淀池基本相同，较平流沉淀池低20%左右。即使不考虑节约土地的费用，单项造价总投资可持平甚至略低于平流沉淀池。
　　关键词：中置式高密度沉淀池　絮凝　浊度

一、引言
2006年国家标准委和卫生部联合发布了《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）[1]强制性国家标准，该标准是1985年首次发布后的第一次修订，于2007年7月1日起实施。GB5749-2006水质指标由GB5749-1985的35项增加到106项，并对项目的限值有更严格的要求，如将浊度由原来的3NTU提高到1NTU，并明确是用户水龙头水质，这就要求水厂出水浊度至少要控制在0.5NTU以内。新的标准实行以后，水厂原有工艺处理效果在很多水质指标上已经不能满足新标准的要求。实施新标准最直接的难题是目前绝大部分供水企业的处理工艺跟不上。笔者主要以胜利油田民丰水厂为例，研究中置式高密度沉淀池工艺在低温、低浊高藻水源地的应用效果。

二、工程概况
1、工程现状
胜利油田民丰水厂位于胜利油田基地北部，于1969年12月建成投产，是胜利油田最早的水厂。现有供水规模为9.5万m3/d，水厂分为A、B两套工艺，A工艺采用机械搅拌澄清池+普通快滤池的净水工艺，处理能力为5.5万m3/d；B工艺采用脉冲澄清池+虹吸滤池的净水工艺，处理能力为4.0万m3/d。
民丰水厂的原水取自民丰水库，水库原水TOC、CODMn等逐年升高，藻类个数更是由投产初期的百万级上升到千万级，高时达到14000万个/L以上，给现有的常规水处理工艺带来巨大压力。水库原水浊度偏低，在冬春两季有4个多月的时间水库原水浊度低于5NTU，夏季最高也不超过30NTU。
2、存在问题
通过加强管理，进行增加斜管等小型技术改造，多年来出厂水浊度一般保持在2NTU以下。但是，对照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）对水质的要求，现有的处理工艺无法使出厂水达标，主要存在以下问题。
(1) 原水水质恶化
由于胜利油田地处黄河的最下游，水质随着上游污染的加剧也越来越差，原水在全年的大部分月份均不同程度地受到上游一定程度的污染。
(2) 现状工艺设施老化，技术落后
民丰水厂各构筑物已使用近40年，池体变形、钢构件腐蚀、机械设备老化，难以达到原设计运行效果。随着水处理技术的发展，机械搅拌澄清池、普通快滤池、脉冲澄清池、虹吸滤池技术已显落后，自上世纪八十年代开始已基本被先进的工艺所取代。
(3) 出水水质无法满足新的国家标准要求
上述两大原因直接造成目前民丰水厂出水水质不达标。

三、沉淀池工艺的选择
综合分析民丰水厂存在的原水水质恶化，现状水处理设施老化，国家水质标准提高等多方面问题，通过进行多方案比较，最终选择高密度沉淀池+均质滤料滤池工艺，增加了助凝助滤系统，使出厂水的指标达到新标准的要求。均质滤料滤池工艺目前在国内应用比较成熟，具有截污能力强，出水水质稳定，气水反冲均匀彻底等优点，适用于各大、中型水厂。
高密度沉淀池是近几来从国外引进的新池型，国际水处理行业对新型高效沉淀技术的研究和应用引起了较大关注[2][3]。目前，国内应用的高密度沉淀池有三种主流工艺，就民丰水厂改造工程各方面综合比较如表1。
根据以上几种沉淀池型的比较，民丰水厂沉淀池采用由上海市政工程设计研究总院开发设计的新型中置式高密度沉淀池。中置式沉淀池设机械混合、高效絮凝、斜管沉淀和池底连续浓缩机械排泥，底部积泥采用先进的连续浓缩排泥设备。机械混合、絮凝设在沉淀池中部。
中置式沉淀池组合混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩于一体，池体中间上部设置单元机械混合器和机械絮凝器；下部为各类管线走廊；池体两侧为絮凝过渡区、斜管分离区、集水区、污泥浓缩区；污泥回流和污泥排放泵，设在池体端头。

四、工艺流程及设计参数
提升泵房出水进入中置式高密度沉淀池，中置式高密度沉淀池出水进入均质滤料滤池。民丰水厂原水水质见表2。
两座高密度沉淀池设计处理能力为6.0万m3/d，对称布置。提升泵房来水首先进入中置式高密度沉淀池的混合区，混合区尺寸B×H=3.4m×3.4m，有效水深4.2m，停留时间为70s；然后由导流桶进入絮凝区，絮凝区尺寸B×H=4.4m×4.4m，有效水深4.1m，停留时间为7.0min。絮凝区出水通过过渡沉淀区进入斜管沉淀区，水流自下而上通过斜管后经穿孔指形槽得到出水。斜管区分4格，单格尺寸为B×H=3.5m×16m，上升流速为3.23mm/s，总停留时间为52min。
中置式高密度沉淀池主要包括主池体，设置在主池体底部的浓缩排泥区，位于主池体上部的配水堰及挡板系统，与该配水堰及挡板系统连通的斜管区和矩形出水槽，在主池体外部设置污泥回流泵，连接到主池体排泥浓缩区并与外部连通的进水管，其特征在于：混合搅拌机、絮凝搅拌机及附属的不锈钢筒体、刮泥机、斜管区和矩形出水槽均位于主池体内，污泥管道连通污泥回流泵和进水管及主池体下部浓缩排泥区。其中絮凝搅拌机和污泥回流泵由变频电机控制；浓缩刮泥机底部带有搅拌栅条。见图1。

五、运行条件与控制
1、实现条件
中置式高密度沉淀池对原水水质适应性很强，尤其是对浊度的指标，池内回流污泥的浓度高达30000mg/L以上，原水浊度从几十到几百NTU对于沉淀池内部回流污泥的浓度而言差别不大，通过加药量及运行参数的相应变化可以保证出水水质达标，因此原水水质条件并不是制约其处理效果的主要工艺条件。根据对已有生产实例的调查研究，池体结构精度、加药量控制、搅拌提升机械设备工况调节、污泥排放时机和持续时间是决定工艺是否成功的关键。
2、加药量控制
需投加混凝剂和助凝剂。混凝剂通常采用硫酸铝、聚氯化铝和聚氯化铝铁等常规投加药剂，助凝剂通常采用聚丙烯酰胺等[4][5]。投加的混凝剂在池体内与原水颗粒杂质和池内污泥充分接触反应，发挥其吸附桥架作用，投加量较普通平流沉淀池少；助凝剂对降低出水浊度效果显著，但水质标准对水中丙稀酰胺单体有严格控制要求，因此需根据原水水质和水量变化调整加药量。
3、污泥排放时机和持续时间
随着运行时间的延长，原水中的污泥不断在池体内富集，如不排放则会造成泥面上升继而影响出水效果，若排放过多则会降低池体内回流污泥的浓度，影响接触絮凝的效果也会影响出水水质。因此必须严格控制排放的时机和持续时间。通过运行时间掌握其中规律，对于保证出水浊度和污泥浓缩效果具有重要意义。
4、混合搅拌机
叶轮设在水下，电机和齿轮箱设在水面上，通过搅拌轴连接（见图2）。通过水下高速搅拌，使投加的混凝剂与原水充分混合，达到扩散和均匀混合的目的。转速一般为100~150r/min，均匀度达95%以上。
5、絮凝搅拌机及附属导流筒体
叶轮和导流筒体设在水下，电机和齿轮箱设在水面以上，通过搅拌轴连接（见图3）。通过水下低速絮凝搅拌，使经投加混凝剂、助凝剂和回流污泥的原水充分凝聚。转速一般为30~70r/min，可变频调速。导流筒体直径配合絮凝搅拌机的能力和要求。
6、污泥回流泵
采用污泥泵，安装在池体外污泥泵房内（见图4）。将池体下部浓缩污泥送入混合室和原水进行混合，当池体污泥积累过多时，将污泥排出池外。污泥回流泵能力按照设计水量的10%配置，采用变频调速电机，可根据实际水量和水质条件调节回流量。

六、结果与讨论
1、运行结果
中置式高密度沉淀池目前宜用于城市大中型给水系统中，对土地资源紧张，征地费用较高，原水水质变化较大，出水水质要求高，厂区生产污泥有浓缩脱水要求的地区尤为适用，今后还将进一步向城市污水处理、工业废水处理等相关领域发展。
胜利油田民丰自来水厂改建工程设计处理水量6万m3/d，已于2008年9月投入使用，其运行条件如下：单池进水流量为3万m3/d，沉淀区溢流率为11.6m/h，混凝剂投加量为25~50mg/L，助凝剂投加量0.08~0.1mg/L，进水浊度12.0~15.7NTU。与引进的其他高密度沉淀池相比，结构更加紧凑合理且简单，占地面积节约10%~15%，与其后的均质滤料滤池工艺相结合，取得了较好的处理效果，见图5。
由图中可以看出出水浊度在运行初期有些波动，但稳定运行后平均出水浊度为0.86NTU，达到的设计标准，满足了生活饮用水水质。中置式高密度沉淀池出水经均质滤料滤池过滤后，出水平均浊度达到0.32NTU左右，去除效果明显。
2、结论
(1) 中置式高密度沉淀池高效地利用池体体积，将混合、絮凝、沉淀的常规工艺和污泥浓缩工艺集中在一个构筑物中，省去了污泥浓缩池，省去了排泥水处理中的浓缩工艺过程，提高了工效。
(2) 中置式高密度沉淀池排泥含固率可达3%以上，远高于平流沉淀池0.6%~1%的水平，故排泥水量相当于平流沉淀池的20%~30%，减量化效果明显，节约水资源和浓缩提升电耗，再加上污泥回流使混凝剂充分发挥作用所减少的药耗，使该池型在节约能源和降低原材料消耗方面效益显著。
(3) 在经济效益方面，同等规模的情况下中置式高效沉淀池占地面积和造价等指标优于传统高效澄清池和平流沉淀池。根据初步估算：占地面积较引进的高密度沉淀池少10%~15%，较平流沉淀池少50%左右；单位造价较引进的高密度沉淀池低20%左右，与平流沉淀池基本持平；药剂成本与引进的高密度沉淀池基本相同，较平流沉淀池低20%左右。

高密度沉淀池污泥上浮原因及对策
赵建伟 ， 何文杰 ， 黄廷林 ， 徐 正 ， 方 林 ， 陈文杰
(1．天津市自来水集团有限公司，天津300040；2．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，
陕西西安710055；3．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)
摘要： 对高密度沉淀池污泥上浮问题进行研究，结果表明，污泥上浮主要是由排泥水沉降性能变差、冲击负荷波动较大以及运行过程中操作不当等原因引起的。控制污泥上浮的主要措施有改善排泥水的沉降性能、降低排泥水冲击负荷、合理投加混凝剂、有效控制回流比及排泥等。
关键词： 高密度沉淀池； 污泥上浮； 冲击负荷； 操作条件
中图分类号：TU991 文献标识码：C 文章编号：1000—
天津某净水厂排泥水处理系统的浓缩工艺采用高密度沉淀池技术，由于高密度沉淀池是将混合、反
应、沉淀、浓缩和外部污泥循环集成于一体的构筑物，受多种因素影响，该处理系统在实际运行过程中会出现污泥上浮现象。
上浮的污泥回流后不仅增加了净水工艺的处理负荷，而且经沉淀后还会再次进入高密度沉淀池，产生冲击负荷，形成恶性循环。造成污泥上浮的原因很多，及时发现并采取应对措施，对保证系统的正常运行具有非常重要的意义。
1 排泥水的沉降性能
排泥水的沉降性能主要取决于排泥水(污泥)的性质，以下从污泥中的有机成分、药剂成分、粒径
分布等方面分析其对排泥水沉降性能的影响。
1．1 排泥水中有机物的影响
地表水处理主要采用混凝／沉淀／过滤工艺，产生的污泥由原水中的悬浮物质、部分溶解性物质和药剂所形成的矾花组成，主要为无机物，而有机物主要来自色度、浮游生物和藻类等残骸，通常情况下有机物约占污泥质量的10％ ～15％ ，但近年来随着原水富营养化程度提高，有机物的比例呈上升的趋势。
有机物比例的增加会对污泥的浓缩造成不良影响，如使矾花粒径变小、密度降低、污泥的含水率提高、浓缩速度减慢等 J。高藻期的污泥难于处理，耗药量大，易发生污泥上浮现象，与有机物含量较高有很大关系。因此应从水源保护和原水输送等方面控制原水的有机物含量，进而降低排泥水中有机物所占比例。
1．2 排泥水中残留药剂的影响
当净水工艺投加铁盐(或铝盐)混凝剂时，排泥水中会含有较多氢氧化物，形成亲水性的无机污泥，
其含水率较高，保水性较好，不易成形，沉降浓缩困难。岳舜琳等人的研究指出，每份絮体中含有0．095份AI(OH)3 要比含有0．031份Al(OH)3 的絮体含水量高、沉降浓缩性能差 。
该水厂的净水工艺在不同时期相应调节了混凝剂的投加量，进、出水水质指标如表1所示。

选取不同铁盐投加量时产生的浓度均为2．0 g／L左右的排泥水，其sV30对比如图1所示。

看不懂~！什么叫做高密度？

这个据个人经验就是斜板沉淀和辐流式沉淀的有机组合，蛮有创意

Actiflo高密度沉淀池在法国巴黎梅里奥塞水厂的应用（图）
文章来源：蓝白蓝网 2010-08-25 10:28
法国巴黎梅里奥塞（Mery-sur-Oise）水厂，位于法国巴黎北郊，美丽的奥塞（Oise）河旁，该厂建于20世纪初，经多次重大改造，目前供水规模已达34万m3/d，其中14万m3/d采用纳滤膜技术。这是世界上第一个采用纳滤膜技术处理河水的水厂，水厂出水水质安全卫生，口感好，不含氯味，代表了21世纪世界饮用水的方向，该厂的广告语“丢掉瓶装水，打开自来水龙头吧！”。

梅里奥塞水厂一角
一、建设概况
梅里奥塞水厂原供水规模20万m3/d，采用水处理工艺：混合反应沉淀—砂滤—后臭氧接触池—生物活性碳滤池—氯化接触池。由于奥塞河水质污染不断加剧，1993年该厂安装了一套1400m3/d纳滤中试装置，开始为附近的阿沃斯奥塞小镇提供膜处理用水，两年的试验结果证明了纳滤膜技术是行之有效的。1995年法国水务企业联合集团（SEDIF）决定投资1.5亿欧元增建14万m3/d纳滤膜水厂，并于1999年建成试运行，采用水处理工艺：Actiflo高密度沉淀池—臭氧接触池—双层滤料滤池—保安滤器—纳滤—紫外消毒。该厂建成后，不仅出水水质好，可为巴黎北郊39个区大约80万居民提供优质饮用水，而且自动化程度高，整个水厂采用了1250台由计算机控制的预报控制屏，950多台在线传感器，140个自动系统，可以连续向控制中心提供600个数据信息，完全实现自动控制，开创了21世纪世界自来水厂的新局面。

梅里奥塞水厂纳滤系统一角
二、工艺流程
膜技术被称为是21世纪的水处理技术，使用膜进行水处理的基本原理是：利用水溶液中的水分子具有透过分离膜，而溶质或其他杂质不能透过分离膜的特性，在外力作用下对水溶液进行分离，以获得纯净的水，从而达到提高水质的目的。目前饮用水处理常用的膜主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。
微滤是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体。
超滤是利用超滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下，将直径为0.002-0.1μm之间的颗粒和杂质截留，去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。
微滤、超滤对浊度、胶体和细菌具有很好的处理效果，但对色度、无机物、有机物的去除效果并不理想，需与化学药剂、粉末活性炭相结合才能达到较好的处理效果。
纳滤膜技术是20世纪80年代发展起来，介于反渗透与超滤之间，孔径一般在1～2nm，以纳滤为核心的水处理工艺在保证水的浊度，去除水中藻类、三氯甲烷中间体、低分子有机物、农药、激素、砷和重金属等有害物质以及提高与饮用水安全饮用最直接相关的水微生物安全性方面具有其他处理工艺难以达到的效果，可以认为纳滤膜技术是未来优质饮用水净化的最佳实用技术。
奥塞河是一条起源于比利时南部阿尔登山脉的河，最终汇入法国北部的塞纳河，由于沿途受污染严重，水中含有大量的有机物与杀虫剂，特别是除草剂莠去净，且河水的温度和有机物的含量一年随季节变化波动也很大，为此，梅里奥塞水厂特别用了两年的时间做了中试，根据奥塞河水的特点设计专门处理奥塞河水的纳滤系统。新建纳滤系统的设计规模14万m3/d，投资1.5亿欧元，制水成本1.07欧元/m3，工艺流程详见下图一。

巴黎梅里奥塞水厂工艺流程（图一）
1、Actiflo高密度沉淀池
Actiflo沉淀池是法国威立雅下属OTV公司1988年开发研制并获得专利的一种高效沉淀技术，它的主要特点是利用细砂作为絮凝的核心物质，以形成较易沉降的絮体，加快沉淀过程，缩小斜管沉淀池面积。该池型在欧洲已经多年，据统计，在法国有12个、加拿大20个、美国8个、英国5个、土尔其2个、马来西亚2个水厂，规模为7000~800000m3/d。在国内使用实例主要有上海临江水厂（20万m3/d）、北京水源九厂（34万m3/d）。
（1）Actiflo高密度沉淀池工作流程，详见下图二。

Actiflo高密度沉淀池工作流程（图二）
①混合：原水与絮凝剂（PAC）经混合装置快速混合后，胶体颗粒脱稳，形成微絮凝体。
②絮凝：形成微絮凝体的原水进入投加池，在池中投加粒径为80～100μm的微砂，投加的微砂通过搅拌机快速完全混合，与微絮凝体有效结合形成更大更重的絮体。
③熟化：形成絮体的原水进入熟化池，在池中投加阴离子PAM助凝剂，通过吸附、电性中和和颗粒之间的架桥作用，絮体进一步变大、密实，熟化池中采用慢速搅拌。
④高速沉淀：絮凝后水进入沉淀池的斜管底部，然后向上流经斜管区，絮凝体在斜管内沉淀并在重力的作用滑下。由于有非常好的混凝和絮凝，絮凝体很容易沉淀，这大大提高了沉淀效果，沉淀池的上升流速可高达30～70m/h。
⑤含细砂的污泥回流：沉淀的泥砂混合污泥通过刮泥机刮向中心坑内，然后由污泥循环泵一天24小时连续抽排，把微砂和污泥输送到水力分离器中。水力分离器把微砂从污泥中分离出来，注入到投加池中循环使用，约占回流量的10～20%，污泥从上层流中溢出，流向污泥处理系统，约占回流量的80～90%。污泥回流率一般为进水量的3%~6%。

梅里奥塞水厂Actiflo高密度沉淀池水力分离器
（2）梅里奥塞水厂Actiflo高密度沉淀池工艺参数：
①Actiflo沉淀池共1座分2格，每格单池面积700m2，深度7.5m，池内平均停留时间12min，上升流速40m /h。
②采用絮凝剂为聚合氯化铝，投加量30g/m3；助凝剂为阴离子PAM，投加量1g/m3。
（3）梅里奥塞水厂Actiflo高密度沉淀池处理情况：
可去除95%胶状颗粒，通过控制投药量可保证沉后水浊度≤1.1NTU。
Actiflo高密度沉淀池是一种新型澄清工艺，它具有沉淀时间短，占地面积小，耐冲击负荷能力高，运行稳定等特点，在国内饮用水处理中将具有良好的应用前景。
2、臭氧接触池
臭氧技术在饮用水处理中最早是作为一种消毒剂使用，后由于饮用水水源污染程度的加剧，臭氧作为一种强氧化剂受到更普遍的重视。目前臭氧在饮用水用于除污染的位置有三种：絮凝前（通常称为预臭氧）、砂滤池前、活性炭滤池前（通常称为主臭氧）。絮凝前、活性炭滤池前投加臭氧在国内外使用比较普及，我司也在深圳东湖水厂、梅林水厂、笔架山水厂深度处理设计中积累较丰富的经验。但砂滤池前投加臭氧在国内目前还没有使用，在此位置，臭氧的作用是氧化絮凝沉淀后余留的有机物，分解大分子，如微藻类，提高砂滤池的过滤效率。由于絮凝沉淀中去除了部分可氧化的物质，在此处投加臭氧可降低臭氧投加量。
梅里奥塞水厂臭氧接触池工艺参数：臭氧投加量3g/m3，臭氧发生器设置3台，总发生量22kg/h。

梅里奥塞水厂臭氧发生间
3、双层滤料滤池
过滤是常规处理工艺最后也是最关键的一步，主要是去除水中最后的悬浮物和氨氮，控制合理的滤速和选择合理滤料是保证滤后水水质达到要求与滤池正常运行的关键。
梅里奥塞水厂新建纳滤系统予处理阶段的滤池采用是双层滤料气水反冲滤池，由于该工艺在国内外运行经验均非常成熟，本文不再详细介绍。

梅里奥塞水厂双层滤料气水反冲滤池一角
在滤池进水中加入少量助滤剂，是为改善滤池过滤性能，降低滤后水浊度。目前在国内助滤剂已开始使用但并不普遍。随着饮用水水质标准提高，尤其对出水浊度要求的提高，助滤剂的使用会普及起来。助滤剂的种类主要有：①聚合无机高分子（如聚合氯化铝）；②合成有机高分子（如聚丙烯酰胺）；③天然有机高分子（如骨胶）；④氧化剂（如氯、臭氧等）。助滤剂的主要原理是通过加入助滤剂改变进入滤池之前的颗粒或滤料表面的性质、电性和尺寸。改变滤料表面性质可提高颗粒向滤料迁移速度与粘附效率，改变进入滤池悬浮颗粒的表面性质和尺寸可提高颗粒的粘附效率。梅里奥塞水厂助滤剂选用聚合氯化铝。
（1）梅里奥塞水厂滤池工艺参数：
①滤池共1座分10格，单格池面积117m2，滤速6～7m/h，滤层厚度1.5m，其中无烟煤0.7m，石英砂0.8m。
②助滤剂的投加量5g/ m3。
（2）梅里奥塞水厂滤池处理情况：可去除100%＞100um颗粒物，100%氨氮。
4、保安滤器
滤后水经过中间提升泵（低压泵）进入保安过滤。
保安过滤就是水从保安滤器滤芯的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程。
保安滤器的作用就是为了捕捉颗粒，以防这些颗粒堵塞或损坏膜元件，一旦滤池产水中含有过高的悬浮物质时，保安滤器就象电气回路中的断路器一样，保护纳滤膜本体。

梅里奥塞水厂保安滤器
（1）梅里奥塞水厂保安滤器工艺参数：
①共有8台6μm保安滤器，每台保安滤器容积10m3，内装有410支滤芯，总过滤面积990m2，滤速0.88m/h。
②除预处理部分出现故障之外，保安滤器清洗频率一般为36小时。此外，保安滤器还需进行周期性地化学清洗，清洗频率一般为15d。
（3）梅里奥塞水厂保安滤器情况：可以100%去除＞6um颗粒，95%去除＞1um颗粒。
5、纳滤
在饮用水处理中，针对不同的微污染水源水，可以选择不同性能的纳滤膜，目前纳滤膜主要有三类产品，Ⅰ类纳滤膜NF270，为中等脱盐率和硬度透过率的纳滤膜，对盐的截留率为40—90%，对硬度的截留率为50%左右，对有机物去除率较高；Ⅱ类纳滤膜NF200，为中等硬度透过率的纳滤膜，对水中的盐和硬度有30—50%左右的截留率，对除草剂莠去净和TOC具有很高的脱除率；Ⅲ类纳滤膜NF90，对盐的截留率为90%左右，对铁、杀虫剂、除草剂和TOC具有很高的去除率。
由于奥塞河沿途受污染，水中含有大量的有机物与杀虫剂，特别是除草剂莠去净，且河水的温度和有机物的含量一年随季节变化波动也很大，为此，梅里奥塞水厂特别用了两年的时间做了中试，根据奥塞河水的特点设计专门处理奥塞河水的纳滤系统，纳滤系统膜元件选用的也是专为处理奥塞河水设计的FilmTec卷式纳滤元件NF200B-400，它具有对盐和硬度的截留率低，对低分子量的有机物截留率高等特点，特别是对除草剂莠去净的去除。

梅里奥塞水厂纳滤膜
梅里奥塞水厂纳滤膜共分8个系列，每个系列分4个支架，第一段两个支架，每个支架安装54支容器；第二段一个支架，装有54支容器，第三段一个支架，装有28支容器的；每支压力容器装6支元件，共有9120支卷式纳滤膜元件，膜元件设置在3600 m2的建筑物内，过滤面积确达340000m2。膜进口压力根据原水水温的不同而变化，变化范围8～15bar。纳滤膜的回收率为85%。
膜元件启动清洗的条件是产水量下降25%或任一段标准压力增加25%，清洗频率一般为40d，清洗一系列膜组的时间大约36h。
清洗系统分两组，每组由清洗配液水箱、变频泵和保安滤器组成，采用被加热纳产水来配制清洗液，共有4种化学药品，洗涤剂、氢氧化钠、柠檬酸、最后一种是由醋酸、过乙酸和双氧水配制而成的杀菌剂。

梅里奥塞水厂纳滤膜系统一角
处理情况：去除95%有机物，100%硫酸盐，99.999%的细菌和病毒，95%杀虫剂，50%矿物质。
6、后处理
在后处理部分，首先采用脱气塔脱除纳滤产水中的CO2，共有8座脱气塔；然后在出水管上安装5台辐射量为25mJ/cm2的紫外消毒器，最后再经过投加NaOH进行PH的调节。

梅里奥塞水厂紫外消毒
7、出水水质
Actiflo沉淀出口浊度为1.1NTU；滤池出口浊度为0.05NTU。
纳滤后TOC平均含量为0.18mg/L，杀虫剂低于分析仪器的下限50ng/L，钙离子的平均含量40mg/L。
8、投资与制水成本
14万m3/d的纳滤系统投资1.5亿欧元，其中35%用于土建与管道建设，65%用于膜技术（主要包括膜和电气自控设备）。新建纳滤系统制水成本1.07欧元/m3，比原传统工艺高0.07欧元/m3。
三、结论与启示
1、巴黎梅里奥塞水厂是世界上第一个采用纳滤膜技术处理河水的水厂，其外观现代，工艺先进，自动化程度高，代表21世纪饮用水处理的发展方向。
2、随着饮用水水质标准的不断提高，深度处理技术已在国内一些大中城市开始应用，主要是臭氧+活性炭滤池工艺，膜分离技术由于价格等原因，在国内使用还是非常少，但随着膜技术的发展，膜将会具备与其它处理工艺相竞争的水平。
3、对于微污染水源水，纳滤膜技术具有对无机离子的截留率低，回收率较高（可达85％左右），产品水不需再矿化等特点，将是世界未来饮用水处理的发展方向。
4、随着社会经济快速发展，水资源受污染的程度越来越严重，人们可以有办法解决，但必须为此付出昂贵的代价。
（作者：冯霞）

高效澄清池(Densadeg)用于老水厂工艺改造
在上海两座大型百年老厂--规模为50×104m3/d的南市水厂和规模为36×104m3/d的杨树浦水厂7#生产系统的工艺改造设计中,针对原工艺处理效率低、工程用地紧张的特点,采用了高效澄清池(Densadeg)工艺.实际运行表明,该工艺占地少、运行高效稳定,非常适用于老水厂的工艺改造