包鋼總排污水處理中心主要處理包鋼各種工業(yè)排水及部分生活排水。污水處理主要工藝流程為：廢水先經(jīng)格柵去除大的雜物后，由提升泵站內(nèi)的潛污泵提升至預(yù)沉池初沉，經(jīng)預(yù)沉淀去除大顆粒懸浮物和池頂浮油后，自流進(jìn)入混合反應(yīng)池進(jìn)行加藥混凝，其出水經(jīng)沉淀池配水井至機(jī)械加速沉淀池，加藥混凝沉淀后水自流至綜合泵站，在綜合泵站根據(jù)回用水量，確定由泵加壓后至過濾間進(jìn)行過濾的水量，濾后水作為包鋼回用水。

從包鋼總排污水處理工藝流程可以看出，沉淀工藝的處理效果直接影響包鋼回用水水質(zhì)和盈余排放水的達(dá)標(biāo)。依據(jù)國內(nèi)外較先進(jìn)的對廢水中懸浮類污染物的處理技術(shù)，并結(jié)合包鋼總排污水水質(zhì)特點確定包鋼總排污水沉淀工藝采用機(jī)械加速沉淀技術(shù)。

1  沉淀理論的發(fā)展及機(jī)械加速沉淀理論簡析

沉淀池按其構(gòu)造的不同，可以有多種形式。按水流方向不同可分為豎流式、平流式和輻流式；按截除顆粒沉降距離不同可分為一般沉淀池和淺層沉淀池。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，國外水處理公司還開發(fā)并應(yīng)用了多種其他形式的沉淀池，包括美國EIMCO公司的EMICO沉淀池、法國得利滿公司的DENSADEG高密度沉淀池、法國OTV公司的ACTIFLO沉淀池和英國Purac斜板沉淀池及Parkson斜板沉淀池。

由于實踐中各種沉淀池池體結(jié)構(gòu)及受外部各種因素的影響與“理想沉淀池”存在著偏離，通過分析各種主要因素的偏離，可以進(jìn)一步探究沉淀理論，分析沉淀理論的發(fā)展及應(yīng)用。

1．1  沉淀理論的發(fā)展

通過對沉淀基本理論及影響因素的分析，沉淀理論的發(fā)展主要包括3個方面：

(1)對傳統(tǒng)池型水流狀態(tài)的控制及細(xì)化。工程應(yīng)用中通過對布水段的控制和出水段集水均勻性的控制，以及及時、徹底地排泥使傳統(tǒng)池型得到了發(fā)展。

(2)沉淀池水力條件控制理論。通過對沉淀池進(jìn)出水布置形式的研究，改善沉淀池的水力條件，使池態(tài)中雷諾數(shù)Re大為降低，而弗勞德數(shù)Fr大為提高，增強(qiáng)沉淀效果。

(3)絮凝和沉淀相結(jié)合的機(jī)械加速理論。絮凝和沉淀處理的目的是使水中脫穩(wěn)雜質(zhì)通過碰撞結(jié)合成相當(dāng)大的絮凝體，然后在沉淀池內(nèi)下沉。機(jī)械加速則將兩個過程綜合于一個構(gòu)筑物中完成。

包鋼總排污水處理工程沉淀工藝即采用機(jī)械加速沉淀池。

1．2機(jī)械加速沉淀理論簡析

機(jī)械加速沉淀池沉淀區(qū)域水的流態(tài)是輻流式的，然而與輻流式沉淀池相比較，機(jī)械加速沉淀池處理過程的實現(xiàn)基于以下兩點：一是改善水流流態(tài)，減小沉降距離，大幅度提高沉淀效果；二是利用絮凝顆粒的有效濃度，通過與循環(huán)污泥接觸，促進(jìn)絮凝體整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的快速形成，從而提高絮凝效果。

(1)從水流狀況來看，由于輻流式沉淀池由中心進(jìn)水、周邊出水，其出水?dāng)嗝嬗尚≈饾u向周邊放大，使得池內(nèi)流速由大變小，水流不穩(wěn)定，存在股流、湍流等現(xiàn)象。并且由于中心區(qū)域水流呈紊流狀態(tài)，Re值增加，阻礙懸濁質(zhì)的下沉，對沉淀效果造成不利影響。

而機(jī)械加速沉淀池由于采用輻射管集水方式，使池內(nèi)流態(tài)由相對水平方向變?yōu)橄鄬Υ怪狈较?，在懸濁質(zhì)沉降速度一定的情況下，縮短了沉降距離。這樣相對于輻流式沉淀池，在處理效果不變的情況下，可減小機(jī)械加速沉淀池的池容積；或者說在池容積不變的情況下，可增大機(jī)械加速沉淀池的過水能力即增加處理量；或在處理量、池容積均為定值的情況下，可大幅度提高機(jī)械加速沉淀池的沉淀效果。

(2)從絮凝狀況來看，機(jī)械加速沉淀池通過回流活性泥渣強(qiáng)化絮凝核心，增大進(jìn)水絮體有效濃度．改變沉淀分離流變特性，在沉淀分離區(qū)中部形成高濃度(20-30 kg／m3)懸浮絮凝層。當(dāng)水進(jìn)入沉淀區(qū)后，很快形成懸浮狀態(tài)的整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)濾層，進(jìn)池原水通過該濾層以自下而上分離清水、自上而下濃縮絮凝泥渣的方式，達(dá)到強(qiáng)化常規(guī)處理工藝處理水中懸浮物質(zhì)的目的，從而大幅度降低沉淀池出水濁度，提高凈化效果。

與輻流式沉淀池相比，機(jī)械加速沉淀池充分利用了絮凝動力學(xué)的理論，進(jìn)一步提升了絮凝速度：同時，也充分利用了沉淀污泥中的絮凝活性。

2包鋼總排污水處理中心沉淀工藝工程設(shè)計

包鋼總排污水處理廠設(shè)計處理水量6 000 m3/h，設(shè)計機(jī)械加速沉淀池共3座，圓形結(jié)構(gòu)，單池設(shè)計水量平均為2 000 m3/h，最大處理量為3 000 m3/h。機(jī)械加速沉淀池立面結(jié)構(gòu)見圖l。工藝參數(shù)如下：中心配水井D 12．0 m，總高9．0 m，共1座；池徑D 45 m，池周邊高度5．0 m，池底坡度i=0．05，共3座；反應(yīng)攪拌機(jī)功率11．0 kW；傳動總減速比1225：刮泥機(jī)功率15．0 kW；設(shè)計進(jìn)水主要指標(biāo)SS≤156．40 mg／L，CODCr≤73．10 mg／L，油≤7．40 mg／L；設(shè)計出水主要指標(biāo)SS≤33．00 mg／L，CODCr≤33．00 mg／L．油≤4．60mg／L。

包鋼總排污水處理中心預(yù)沉池的出水通過機(jī)械加速沉淀池中心配水井經(jīng)沉淀池底部管道(設(shè)于地下管道通廊內(nèi))從沉淀池底部進(jìn)人機(jī)械加速沉淀池，由沉淀池中心配水筒上部進(jìn)入沉淀池反應(yīng)罩內(nèi)反應(yīng)區(qū)的第一反應(yīng)室，同時在反應(yīng)罩的第一反應(yīng)室和循環(huán)筒內(nèi)投加絮凝劑，通過反應(yīng)區(qū)設(shè)置的攪拌機(jī)加速絮凝反應(yīng)的完成。沉積于沉淀池底部的部分污泥，由于渦輪攪拌機(jī)的提升作用，經(jīng)循環(huán)筒入口進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，這樣，絮凝劑和循環(huán)污泥通過渦輪的加速攪拌與原水充分混合后，進(jìn)入反應(yīng)罩內(nèi)的第二反應(yīng)室，進(jìn)行循環(huán)凝聚物和污泥顆粒的完全接觸絮凝反應(yīng)?；氐窖h(huán)筒入口絮凝后的水向四周流動，在沉淀池的分離區(qū)絮凝體和水進(jìn)行分離，澄清后的水經(jīng)固定在池體及中心罩之間的環(huán)型穿孔集水管、池周環(huán)型集水槽收集后，進(jìn)入下一工藝單元。沉淀池底部污泥由刮泥機(jī)將污泥收集至沉淀池底部中心區(qū)的污泥坑，污泥定期由設(shè)于沉淀池底部的排泥管道排至污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。反應(yīng)室內(nèi)循環(huán)污泥的比例可以過調(diào)節(jié)渦輪的轉(zhuǎn)速及控制沉淀池內(nèi)污泥濃縮層的深度和濃度的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3包鋼總排污水處理中心機(jī)械加速沉淀池運(yùn)行效果

包鋼總排污水處理工程于2002年12月基本建成，經(jīng)調(diào)試2003年9月正式投入運(yùn)行。運(yùn)行至今處理效果良好，出水水質(zhì)全部達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

包鋼總排污水處理廠機(jī)械加速沉淀池處理的是來自預(yù)沉池的出水，設(shè)計聚合硫酸鐵的投加點在混合池(與機(jī)械加速沉淀池中心配水筒合建)之前的管道上，設(shè)計投加質(zhì)量濃度30 mg／L；聚丙烯酰胺投加點在沉淀池反應(yīng)室內(nèi)，設(shè)計投加質(zhì)量濃度0．2 m／L。加藥量根據(jù)單因子(流動電流)FP傳感器及出水濁度可調(diào)，設(shè)計沉淀池攪拌裝置轉(zhuǎn)速在6-12 r／min，可調(diào)。

3．1機(jī)械加速沉淀池降濁效果

2003年8月調(diào)試運(yùn)行期間，機(jī)械加速沉淀池對懸浮物的處理效果如圖2所示。

從圖2可以看出，出水濁度隨來水濁度而有所波動，但波動值基本都在設(shè)計范圍內(nèi)。根據(jù)全廠水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在9月正式運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，盡管沉淀池進(jìn)水濁度平均為101．10 NTU，但波動非常大，最大可達(dá)到200 NTU以上，出水濁度除5次超標(biāo)外，基本控制在設(shè)計指標(biāo)以下，平均值為24．20 NTU。

3．2機(jī)械加速沉淀池對COD的去除效果

機(jī)械加速沉淀池對COD的處理效果如圖3所示。從圖3可以看出，出水COD指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。

3．3機(jī)械加速沉淀池的除油效果

機(jī)械加速沉淀池對油類的處理效果如圖4所示。

從圖4可以看出，沉淀池出水油的含量隨來水油含量的變化而波動，波動值比較大，因此需對進(jìn)水油含量加以控制。包鋼總排污水處理廠在正常運(yùn)行后對機(jī)械加速沉淀池出水石油類含量進(jìn)行了統(tǒng)計，沉淀池出口含油質(zhì)量濃度平均為4．5 mg／L，低于4．6m／L的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

4運(yùn)行效果分析

包鋼總排污水處理廠投入正常運(yùn)行后，根據(jù)機(jī)械加速沉淀池的運(yùn)行情況對沉淀池進(jìn)行了調(diào)整，如：推薦的渦輪轉(zhuǎn)速應(yīng)為最犬轉(zhuǎn)速的25％或75％，用以保證絮凝體和污泥的粒度以及反應(yīng)室內(nèi)循環(huán)污泥的濃度，但根據(jù)沉淀池出水濁度的變化，最后確定攪拌轉(zhuǎn)速為6 r／min；另外由于包鋼總排污水水量穩(wěn)定，推薦在此工況下沉淀池內(nèi)污泥層界面可控制在反應(yīng)罩底150 mm至反應(yīng)罩上600 mm范圍內(nèi)，但實際運(yùn)行中由于轉(zhuǎn)速的確定，發(fā)現(xiàn)在此范圍內(nèi)出水濁度偏高，后通過排泥手段控制污泥界面在反應(yīng)罩上400 mm，使出水水質(zhì)滿足了設(shè)計要求。

機(jī)械加速沉淀工藝對于水質(zhì)的保證和藥劑的節(jié)約效果顯著，該技術(shù)很值得推廣。

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