唐鋼水處理中心沉淀處理工藝探討

金冬

摘 要：文章通過對唐鋼總排污水處理工藝流程中沉淀處理工藝的初步理論分析，并結合工程設計，對高密度沉淀工藝進行了介紹，給出了設計進出水水質、相關工藝參數及應用情況。

關鍵詞：污水處理；沉淀處理；絮凝

中圖分類號：TU991.23 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0012-03

1 唐鋼水處理中心

唐鋼水處理中心主要處理城市生活用水以及工業生產廢水。這兩種水采取相同處理工藝，在處理程序方面存在較大差異，共同使用加藥、污泥脫水和濾池反沖洗系統；分開使用格柵間、調節池、提升泵站、高密度沉淀池以及V型濾池。

唐鋼水處理中心的主要工藝流程涉及三個方面，分別為市政中水，如圖1所示；工業廢水預處理，如圖2所示；深度處理，如圖3所示。

城市中水、工業廢水進入水處理中心，先經格柵去除大的雜物后進入調節池，由提升泵提升至高密度沉淀池，除去水中所含化學物質，出水后流進V型濾池，在濾池除去污染物。城市用水經由V型濾池出水消毒后進入景觀水池，經由供水泵外供當地生產用水點；工業廢水的濾池通過出水重力將水流入深度處理凈化水池，經高密度沉淀池排泥后進入污泥濃縮池，加壓后送到自動廂式壓濾機；城市用水以及工業廢水的濾池都是利用反沖洗排水系統，采用重力流將其流入各自調節池。

預處理出水經過原水泵提升后進入多介質過濾器去除細小SS和膠體，進入超濾系統，超濾主要去除沙濾無法去除的水中雜質。超濾出水經由反滲透增壓泵提升進入保安過濾器，高壓泵加壓后進入反滲透裝置脫鹽，反滲透產水通過除碳器進入反滲透產水池。部分反滲透產水通過泵提升進入混合離子交換器進一步除鹽后進入除鹽水池。反滲透產水和除鹽水分別通過外供泵輸至廠區的軟化水管網、除鹽水管網。

反滲透濃水考慮充分利用自身的余壓，直接排放至濃鹽水池。多介質過濾器和超濾的反洗排水直接排至預處理系統的調節池，混合離子交換器的再生廢液、超濾和反滲透的清洗廢液通過中和處理后回至濃鹽水池。

從總排污水處理工藝可看出，沉淀工藝處理水平是判斷水質以及盈余排放水是否達標的重要依據。針對廢水中懸浮類污染物，唐鋼水處理中心參考國內外先進處理技術，結合當地污水水質情況，采用法國得利滿石灰高密度沉淀技術。

2 沉淀理論的相關概念

按照水流方向，將沉淀池劃分為豎流式、平流式及輻流式；按照截除顆粒沉降距離差異可劃分為一般沉淀池及淺層沉淀池。隨著水處理技術進一步發展，國外出現一系列新的沉淀池，例如美國EIMCO沉淀池、法國高密度沉淀池、法國ACTIFLO沉淀池、英國Purac斜板沉淀池以及Parkson斜板沉淀池。

2.1 沉淀理論的發展

①傳統池型水流狀態控制和細化理論。對布水段及出水段均勻性控制。這種及時、徹底排泥的方式推動了傳統池型進一步發展。

②沉淀池水力條件控制理論。主要針對沉淀池進出水布置形式改善沉淀池水力條件，降低池態中的雷諾數值Re。

③絮凝和沉淀相結合的高密度沉淀理論。目的是為了使水中脫穩雜質在碰撞結合過程中形成大的絮凝體，絮凝體在沉淀池進一步下沉。

2.2 高密度淀理論簡析

①輻流式沉淀池運用“中心進水、周邊出水”原理，出水斷面由小逐漸向周邊放大。池內的流速由大變小，因此水流并不穩定，導致股流、湍流等問題的出現。中心區域水流紊亂，致使Re值的增加，這將影響懸濁質的下沉效果。

高密度沉淀池一般采用得利滿專利的特殊系統進行配水，根據水流和泥流逆向流，在沉降區域設斜管。目的是為了實現水中懸浮雜質在斜管中的沉淀，水在斜管上方流動，分離后的泥渣受重力影響沿斜管下滑到池底，最后再集中被排除。同普通沉淀池對比，高密度沉淀池高出3～5倍的處理能力。斜管與水平傾斜60 °，可保證斜管上的污泥順利滑向底部而不至于淤積。斜管的剖面是六邊形可以得到較大的有效沉淀面積。高密度沉淀池解決了配水不均、單池處理水量受限制、水流流向等問題。由于低速配水不會破壞，已形成的礬花顆粒，保持了完整性。改善了流量分配，提高了沉淀速度，降低了水量損失，消除了傳統的“配水槽”常用的礬花衰變問題。當水量處于一定值時，沉淀池容積減少且處于最佳水平。

②高密度沉淀工藝是傳統平流沉淀池進一步發展，根據動態混凝、加速絮凝原理以及淺池等理論，進一步優化混凝、強化絮凝以及斜管沉淀。絮凝反應池設有一個圓形中心導流筒，其與池壁間設有擋板，另外還設有可變頻的絮凝攪拌機。攪拌機設合成有機絮凝劑PAM投加環。該設備幫助反應池內的水流能夠被均勻混合，為絮凝以及電解質分配提供能量。

高密度沉淀將絮凝后的回流活性污泥視為催化物質，采取加藥（合成有機絮凝劑PAM）聯合處理的工藝。回流污泥和水中的懸浮物形成較大絮凝體。通過加大絮凝體密度及半徑，促使沉淀速度加速。活性污泥用于降解水的溶解性（BOD5）。活性污泥具備載體及吸附功能，可以促進絮體“生長”和沉淀，降低細砂載體含量。通過強化常規處理水中懸浮物質以及沉淀池出水濁度提高凈化效果。

3 唐鋼水處理中心沉淀工藝工程設計

唐鋼水處理中心由城市中水預處理系統、工業廢水預處理系統、廢水深度處理系統這三個系統所組成。預處理采用高密度沉淀池以及V型濾池工藝，設計處理總水量為6 000 m3/h；深度處理采用超濾、反滲透及混合離子交換器，設計規模：軟化水（反滲透產水）為1 000 m3/h、除鹽水（混合離子交換器產水）為300 m3/h。

主要構筑物工藝參數如下：預處理工程設計內容包括格柵間4座，有效水深為1.4 m，格柵4臺，安裝角度為75 °，N=1.1 kW。4座調節池，主要為了減小流量波動，促進待處理廢水均質，將后續處理系統的水量以及水質變化降低到最小值。內設潛水攪拌器以防止污泥沉淀。其后部安裝潛水提升泵。其中城市中水2座，停留時間為1.0 h，潛水攪拌機6臺，單臺N=10 kW。潛水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=130 m，N=55 kW，4臺（開3備1）。工業廢水2座，停留時間為2.5 h，潛水攪拌機8臺，單臺N=25 kW。

潛水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=170 m，N=75 kW，4臺（開3備1）。

高密度沉淀池6座，總處理能力為6 000 m3/h，單座處理能力為1 000 m3/h。V型濾池總處理能力為6 000 m3/h，設有8座V型濾池，每座2格，正常運行濾速為7.5 m3/（m2.h），過濾周期為24 h。加藥系統包括混凝劑、石灰制備、絮凝劑PAM制備、碳酸鈉制備等投加系統。它們都屬于自動化系統，在加藥泵設有變頻器，按照進水水質以及水量變化自動調節所需藥量。

污泥處理系統，城市中水污泥量干泥70 t/d，工業廢水污泥量干泥105 t/d。設有3座設污泥儲池，單池有效容積為300 m3，內設22 kW攪拌機。深度處理工程設計包括多介質過濾器，過濾器利用過濾料的機械篩濾、沉淀以及接觸絮凝，除去水中所含懸浮物及膠體。

設計進水流量為2 360 m3/h，多介質過濾器4臺，單臺處理能力為300 m3/h，設計濾速為5.9 mm/h，強制濾速為6.6 mm/h，水反沖洗強度為54 m3/（m2·h），氣反沖洗強度為65.7 m3/（m2·h）。超濾系統包括自清洗過濾器（Q=1 150 m3/h）3套，過濾精度 200 μm。采用外壓式中空纖維式超濾膜組件，超濾出水SD1≤3，在水溫為（25±5） ℃時，設計運行通量為55 L/（m2·h），回收率為90.2%。超濾膜設計產水量1 760 m3/h，每套產水量176 m3/h，共11套（開10備1），74支膜組件/套。反滲透系統除鹽率為95%～99%。在水溫為（25±5） ℃時，設計通量為≤18 L/（m2·h），回收率為75%。保安過濾器7套，單套處理能力為293 m3/h，過濾精度5 μm。增壓泵4臺，Q=880 m3/h，H=0.3 MPa，變頻控制。高壓泵 7臺，Q=293 m3/h，H=1.3 MPa，變頻控制。反滲透裝置7套，每套產水量220 m3/h。混合離子交換器出水pH值為7～9.2，在除鹽水泵入口處加氨。

4 水處理中心高密度沉淀池運行效果

唐鋼水處理中心于2009年10月25日投入運行，實現了唐鋼工業廢水零排放的目標。如今唐鋼在凈化水懸浮物能力由過去20 mg/L提高到10 mg/L，有效緩解由于軋機等生產機器設備檢修過程所引起的凈化水水質油污染問題。水資源重復利用率可達97%以上，可實現外供凈化水4 200 m3/h，軟化水1 000 m3/h，除鹽水300 m3/h，凈化后的水可作為煉鐵、煉鋼、軋鋼濁凈環系統的用水補給；軟化水則作為高爐、連鑄機以及加熱爐等系統的用水補給；鹽水應用于冷軋、鍋爐系統的用水需求。運行至今處理效果良好，出水水質全部達到設計標準。實際運行中水處理指標（進出水水質指標為2010年1～3月份的平均值），見表1。5 結 語

唐鋼水處理中心建成后，關閉了南區所有深水井，停用了9座各子系統軟水站和1座除鹽水站，最大限度保護了地下水資源。同時生產出高品質的軟化水和除鹽水，滿足生產對各種水質的不同要求。該沉淀工藝對于水質的保證和藥劑的節約效果顯著，為企業創造了可觀的經濟效益。該技術在水處理領域具有很廣泛的應用前景，很值得推廣。

參考文獻：

[1] 蔣玖璐，李東升，陳樹勤.高密度澄清池設計[J].給水排水，2002，（9）.