摘要：采用了新型中置式高密度沉淀池工藝，解決了配水不均、單池處理水量受限制、水流流向等問題，出水水質更有保證；在中置式高密度沉淀池平均進水濁度15.5NTU的情況下，得到了0.86NTU的出水濁度，去除率達到94%。在建設費用方面，雖然比平流沉淀池要多增設回流泵、攪拌機等機械設備，但土建費用省，占地面積較引進的高密度沉淀池少10%~15%，較平流沉淀池少50%左右；單位造價較引進的高密度沉淀池低20%左右，與平流沉淀池基本持平；藥劑成本與引進的高密度沉淀池基本相同，較平流沉淀池低20%左右。即使不考慮節(jié)約土地的費用，單項造價總投資可持平甚至略低于平流沉淀池。

關鍵詞：中置式高密度沉淀池　絮凝　濁度

一、引言

2006年國家標準委和衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布了《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）[1]強制性國家標準，該標準是1985年首次發(fā)布后的第一次修訂，于2007年7月1日起實施。GB5749-2006水質指標由GB5749-1985的35項增加到106項，并對項目的限值有更嚴格的要求，如將濁度由原來的3NTU提高到1NTU，并明確是用戶水龍頭水質，這就要求水廠出水濁度至少要控制在0.5NTU以內。新的標準實行以后，水廠原有工藝處理效果在很多水質指標上已經不能滿足新標準的要求。實施新標準最直接的難題是目前絕大部分供水企業(yè)的處理工藝跟不上。筆者主要以勝利油田民豐水廠為例，研究中置式高密度沉淀池工藝在低溫、低濁高藻水源地的應用效果。

二、工程概況

1、工程現(xiàn)狀

勝利油田民豐水廠位于勝利油田基地北部，于1969年12月建成投產，是勝利油田最早的水廠。現(xiàn)有供水規(guī)模為9.5萬m3/d，水廠分為A、B兩套工藝，A工藝采用機械攪拌澄清池+普通快濾池的凈水工藝，處理能力為5.5萬m3/d；B工藝采用脈沖澄清池+虹吸濾池的凈水工藝，處理能力為4.0萬m3/d。

民豐水廠的原水取自民豐水庫，水庫原水TOC、CODMn等逐年升高，藻類個數更是由投產初期的百萬級上升到千萬級，高時達到14000萬個/L以上，給現(xiàn)有的常規(guī)水處理工藝帶來巨大壓力。水庫原水濁度偏低，在冬春兩季有4個多月的時間水庫原水濁度低于5NTU，夏季最高也不超過30NTU。

2、存在問題

通過加強管理，進行增加斜管等小型技術改造，多年來出廠水濁度一般保持在2NTU以下。但是，對照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）對水質的要求，現(xiàn)有的處理工藝無法使出廠水達標，主要存在以下問題。

(1) 原水水質惡化

由于勝利油田地處黃河的最下游，水質隨著上游污染的加劇也越來越差，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) 現(xiàn)狀工藝設施老化，技術落后

民豐水廠各構筑物已使用近40年，池體變形、鋼構件腐蝕、機械設備老化，難以達到原設計運行效果。隨著水處理技術的發(fā)展，機械攪拌澄清池、普通快濾池、脈沖澄清池、虹吸濾池技術已顯落后，自上世紀八十年代開始已基本被先進的工藝所取代。

(3) 出水水質無法滿足新的國家標準要求

上述兩大原因直接造成目前民豐水廠出水水質不達標。

三、沉淀池工藝的選擇

綜合分析民豐水廠存在的原水水質惡化，現(xiàn)狀水處理設施老化，國家水質標準提高等多方面問題，通過進行多方案比較，最終選擇高密度沉淀池+均質濾料濾池工藝，增加了助凝助濾系統(tǒng)，使出廠水的指標達到新標準的要求。均質濾料濾池工藝目前在國內應用比較成熟，具有截污能力強，出水水質穩(wěn)定，氣水反沖均勻徹底等優(yōu)點，適用于各大、中型水廠。

高密度沉淀池是近幾來從國外引進的新池型，國際水處理行業(yè)對新型高效沉淀技術的研究和應用引起了較大關注[2][3]。目前，國內應用的高密度沉淀池有三種主流工藝，就民豐水廠改造工程各方面綜合比較如表1。

根據以上幾種沉淀池型的比較，民豐水廠沉淀池采用由上海市政工程設計研究總院開發(fā)設計的新型中置式高密度沉淀池。中置式沉淀池設機械混合、高效絮凝、斜管沉淀和池底連續(xù)濃縮機械排泥，底部積泥采用先進的連續(xù)濃縮排泥設備。機械混合、絮凝設在沉淀池中部。

中置式沉淀池組合混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮于一體，池體中間上部設置單元機械混合器和機械絮凝器；下部為各類管線走廊；池體兩側為絮凝過渡區(qū)、斜管分離區(qū)、集水區(qū)、污泥濃縮區(qū)；污泥回流和污泥排放泵，設在池體端頭。

四、工藝流程及設計參數

提升泵房出水進入中置式高密度沉淀池，中置式高密度沉淀池出水進入均質濾料濾池。民豐水廠原水水質見表2。

兩座高密度沉淀池設計處理能力為6.0萬m3/d，對稱布置。提升泵房來水首先進入中置式高密度沉淀池的混合區(qū)，混合區(qū)尺寸B×H=3.4m×3.4m，有效水深4.2m，停留時間為70s；然后由導流桶進入絮凝區(qū)，絮凝區(qū)尺寸B×H=4.4m×4.4m，有效水深4.1m，停留時間為7.0min。絮凝區(qū)出水通過過渡沉淀區(qū)進入斜管沉淀區(qū)，水流自下而上通過斜管后經穿孔指形槽得到出水。斜管區(qū)分4格，單格尺寸為B×H=3.5m×16m，上升流速為3.23mm/s，總停留時間為52min。

中置式高密度沉淀池主要包括主池體，設置在主池體底部的濃縮排泥區(qū)，位于主池體上部的配水堰及擋板系統(tǒng)，與該配水堰及擋板系統(tǒng)連通的斜管區(qū)和矩形出水槽，在主池體外部設置污泥回流泵，連接到主池體排泥濃縮區(qū)并與外部連通的進水管，其特征在于：混合攪拌機、絮凝攪拌機及附屬的不銹鋼筒體、刮泥機、斜管區(qū)和矩形出水槽均位于主池體內，污泥管道連通污泥回流泵和進水管及主池體下部濃縮排泥區(qū)。其中絮凝攪拌機和污泥回流泵由變頻電機控制；濃縮刮泥機底部帶有攪拌柵條。見圖1。

五、運行條件與控制

1、實現(xiàn)條件

中置式高密度沉淀池對原水水質適應性很強，尤其是對濁度的指標，池內回流污泥的濃度高達30000mg/L以上，原水濁度從幾十到幾百NTU對于沉淀池內部回流污泥的濃度而言差別不大，通過加藥量及運行參數的相應變化可以保證出水水質達標，因此原水水質條件并不是制約其處理效果的主要工藝條件。根據對已有生產實例的調查研究，池體結構精度、加藥量控制、攪拌提升機械設備工況調節(jié)、污泥排放時機和持續(xù)時間是決定工藝是否成功的關鍵。

2、加藥量控制

需投加混凝劑和助凝劑�；炷齽┩ǔ２捎昧蛩徜X、聚氯化鋁和聚氯化鋁鐵等常規(guī)投加藥劑，助凝劑通常采用聚丙烯酰胺等[4][5]。投加的混凝劑在池體內與原水顆粒雜質和池內污泥充分接觸反應，發(fā)揮其吸附橋架作用，投加量較普通平流沉淀池少；助凝劑對降低出水濁度效果顯著，但水質標準對水中丙稀酰胺單體有嚴格控制要求，因此需根據原水水質和水量變化調整加藥量。

3、污泥排放時機和持續(xù)時間

隨著運行時間的延長，原水中的污泥不斷在池體內富集，如不排放則會造成泥面上升繼而影響出水效果，若排放過多則會降低池體內回流污泥的濃度，影響接觸絮凝的效果也會影響出水水質。因此必須嚴格控制排放的時機和持續(xù)時間。通過運行時間掌握其中規(guī)律，對于保證出水濁度和污泥濃縮效果具有重要意義。

4、混合攪拌機

葉輪設在水下，電機和齒輪箱設在水面上，通過攪拌軸連接（見圖2）。通過水下高速攪拌，使投加的混凝劑與原水充分混合，達到擴散和均勻混合的目的。轉速一般為100~150r/min，均勻度達95%以上。

5、絮凝攪拌機及附屬導流筒體

葉輪和導流筒體設在水下，電機和齒輪箱設在水面以上，通過攪拌軸連接（見圖3）。通過水下低速絮凝攪拌，使經投加混凝劑、助凝劑和回流污泥的原水充分凝聚。轉速一般為30~70r/min，可變頻調速。導流筒體直徑配合絮凝攪拌機的能力和要求。

6、污泥回流泵

采用污泥泵，安裝在池體外污泥泵房內（見圖4）。將池體下部濃縮污泥送入混合室和原水進行混合，當池體污泥積累過多時，將污泥排出池外。污泥回流泵能力按照設計水量的10%配置，采用變頻調速電機，可根據實際水量和水質條件調節(jié)回流量。

六、結果與討論

1、運行結果

中置式高密度沉淀池目前宜用于城市大中型給水系統(tǒng)中，對土地資源緊張，征地費用較高，原水水質變化較大，出水水質要求高，廠區(qū)生產污泥有濃縮脫水要求的地區(qū)尤為適用，今后還將進一步向城市污水處理、工業(yè)廢水處理等相關領域發(fā)展。

勝利油田民豐自來水廠改建工程設計處理水量6萬m3/d，已于2008年9月投入使用，其運行條件如下：單池進水流量為3萬m3/d，沉淀區(qū)溢流率為11.6m/h，混凝劑投加量為25~50mg/L，助凝劑投加量0.08~0.1mg/L，進水濁度12.0~15.7NTU。與引進的其他高密度沉淀池相比，結構更加緊湊合理且簡單，占地面積節(jié)約10%~15%，與其后的均質濾料濾池工藝相結合，取得了較好的處理效果，見圖5。

由圖中可以看出出水濁度在運行初期有些波動，但穩(wěn)定運行后平均出水濁度為0.86NTU，達到的設計標準，滿足了生活飲用水水質。中置式高密度沉淀池出水經均質濾料濾池過濾后，出水平均濁度達到0.32NTU左右，去除效果明顯。

2、結論

(1) 中置式高密度沉淀池高效地利用池體體積，將混合、絮凝、沉淀的常規(guī)工藝和污泥濃縮工藝集中在一個構筑物中，省去了污泥濃縮池，省去了排泥水處理中的濃縮工藝過程，提高了工效。

(2) 中置式高密度沉淀池排泥含固率可達3%以上，遠高于平流沉淀池0.6%~1%的水平，故排泥水量相當于平流沉淀池的20%~30%，減量化效果明顯，節(jié)約水資源和濃縮提升電耗，再加上污泥回流使混凝劑充分發(fā)揮作用所減少的藥耗，使該池型在節(jié)約能源和降低原材料消耗方面效益顯著。

(3) 在經濟效益方面，同等規(guī)模的情況下中置式高效沉淀池占地面積和造價等指標優(yōu)于傳統(tǒng)高效澄清池和平流沉淀池。根據初步估算：占地面積較引進的高密度沉淀池少10%~15%，較平流沉淀池少50%左右；單位造價較引進的高密度沉淀池低20%左右，與平流沉淀池基本持平；藥劑成本與引進的高密度沉淀池基本相同，較平流沉淀池低20%左右。

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