高密度沉淀池與V型濾池在南水北調地表水處理上的工業應用

夏水林，韓 飛

(兗礦化工有限公司，山東 鄒城 273500)

兗礦魯南化工有限公司(以下簡稱兗礦魯南化工)位于山東省魯南高科技化工園區，生產的化工產品有尿素、甲醇、醋酸、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酐、聚甲醛、復合肥，產能超過260萬t，企業生產、生活原水為地下水。近年來，由于該地區地下水資源緊張，企業生產受到一定影響，隨著南水北調東線工程通水，企業實施了南水北調水替換地下水的技改工程。

1 南水北調水質

南水北調水源屬于地表水，其輸水方式除明渠外，還有全封閉式管涵輸水，長距離的管道輸送以及沿途水質污染，造成南水北調水體中分散著泥砂、黏土、金屬氧化物、金屬氫氧化物或者金屬鹽等，同時也有來自腐殖質的有機膠體物質以及微生物，無法直接作為工業用水，必須經過處理才能滿足工業生產需要。根據相關水質檢測分析，兗礦魯南化工引入的南水北調地表水水樣分析主要指標見表1。

續表

2 地表水處理工藝

2.1 常規水處理工藝

常規水處理工藝一般包含混凝、沉淀、過濾和消毒4個步驟，混凝是常規水處理的核心技術，是水處理最重要的過程。混凝包括凝聚和絮凝兩個過程，而絮凝設備的形式對混凝效果起著決定性的作用。通常的混凝工藝分為水力攪拌和機械攪拌兩大類，由于機械攪拌能量難以均勻分配，能量利用效率低，加之機械設備維護工作量大，運營費用高，因此，我國化工行業以使用水力攪拌混凝工藝居多。

經過混凝和沉淀處理后，水中懸浮物和濁度得到一定程度的降低，但一般不能滿足工業生產用水的要求，還需采用過濾工藝進一步去除懸浮物，降低濁度。根據過濾材料的不同，過濾分為多孔材料過濾和顆粒材料過濾兩大類，石英砂是最常用的粒狀材料，也稱為濾料，濾料所構成的濾層能截留水中數十微米到膠體級的微粒。

2.2 南水北調地表水處理工藝

針對南水北調水質的特點，傳統的絮凝沉淀池主要是去除水中懸浮物和膠體物質，對水中的難溶有機物和膠態有機物的去除率很高，但對溶解有機物去除率卻很低，難以滿足處理要求，可升級為高密度沉淀池[1]。

根據南水北調水質分析資料以及工業用水水質要求，兗礦魯南化工地表水處理的主要對象為水中懸浮物和有機物，同時還應考慮水中懸浮物會因雨雪天氣和季節變化而產生較大波動的沖擊。經過綜合比選，選擇了高密度沉淀池和V型濾池工藝作為南水北調地表水的處理工藝，裝置設計處理水量1 500m3/h，最大處理水量2 000m3/h，設置高密度沉淀池2座，V型濾池5座，工藝流程簡圖見1。

圖1 工藝流程

2.3 地表水處理裝置設計參數

2.3.1高密度沉淀池

高密度沉淀池將混凝、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能集合于一體[2]，混合池和斜管的設置使絮凝和沉淀的效果得到提高。采用污泥回流和斜管沉淀技術，將沉淀區沉積下的污泥部分回流到沉淀池前段，提供了凝聚核心，加強了絮凝效果[3]。在混凝池投加混凝劑PAC，通過機械攪拌使水中的懸浮雜質快速脫穩；在絮凝池投加聚合物PAM，結合活性污泥循環和機械攪拌，使水中剩余的懸浮物和回流污泥更充分地接觸，形成大尺寸、高密度的絮體顆粒；在濃縮沉淀區完成固液分離，斜管組件提高了沉淀分離的效率[4]。

高密度沉淀池結構見圖2，設計參數見表2。

表2 高密度沉淀池設計參數

圖2 高密度沉淀池結構注：1—混凝池；2—絮凝池；3—污泥泵；4—高密度沉淀池；5—污泥泵；6—出水渠

2.3.2V型濾池

V 型濾池具有良好的過濾、反沖洗及調控性能，已廣泛應用于市政供水、石油、化工、電力等行業的各種水處理系統。V型濾池采用先進的高速深層過濾和氣水反沖技術，以石英砂為濾料，具有較大的有效粒徑，能使礬花更深地滲入過濾介質中，從而增大滯留能力，并延長過濾周期。設計參數見表3。

2.3.3污泥處理系統

污泥來源于高密度沉淀池，其中，部分污泥回流，其他污泥進入污泥儲槽，通過投加PAM調理后，送往沉降離心機脫水處理。產生的泥餅外運處理。設計參數見表4。

表3 設計參數

3 地表水處理裝置運行情況

根據工業運行記錄，兗礦魯南化工南水北調地表水處理裝置自2017年投入生產以來，盡管地表水濁度波動較大(濁度范圍從5NTU到50NTU以上)，但高密度沉淀池出水濁度始終保持在1NTU以下，V型濾池出水濁度小于0.5NTU，實現了連續穩定運行，水處理效果較好，滿足了工業生產用水需要。2018年7月高濁度期間，裝置連續運行數據見表5。

表5 高濁度期間裝置連續運行數據

4 結語

從高密度沉淀池在南水北調地表水處理上的工業應用來看，高密度沉淀池設計緊湊、占地小、沉淀效率高，抗水質波動沖擊性好，且效果穩定，出水濁度在1NTU以下，遠低于設計值。與傳統混凝工藝相比，采用污泥回收技術不僅加強了絮凝效果，還能回收部分藥劑、減少加藥量，且抗負荷變化能力強，值得相關企業借鑒、參考。