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高密度沉淀池处理合流污水处理工艺

来源:未知日期:2019-01-20 浏览:

广州市海珠区沥滘污水收集系统,现存众多的截流式合流制区域,雨季时大量合流污水未经处理直接溢流排至珠江航道,受海水潮汐顶托影响,污水大量滞留回还,造成水体污染。为响应2010 年亚运会举办地广州市提出的“碧水蓝天迎亚运”的号召,从2009 年到2010 年6 月一年内全市斥资486 亿元用于774 项工程进行污水治理。沥滘污水处理厂二期工程属于其中首批启动的治污项目之一,采用改良A2/O +周进周出矩形沉淀池工艺,设计规模为30×104m3 /d。考虑到合流污水来流迅猛、水质波动大(持续暴雨稀释效应和径流污染物迁移叠加效应) 等特性,推荐采用以沉淀为主的一级处理工艺对前5 天初雨形成的合流污水进行处理,主要对COD、SS、TP等污染物进行最大程度的削减。因二期工程建设用地紧张,且需与一期工程(如粗格栅提升泵房) 有效衔接,经调研和技术经济分析,采用法国威立雅公司的专利高密度沉淀池(Actiflo) 对合流污水 进行强化处理,处理规模为18×104 m3 /d。
1 高密度沉淀池工艺简介
1. 1 工艺原理
依据给水中的混凝沉淀经典原理,通过投加混(絮) 凝剂,使微小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳,同时协同投加粒径为135 μm 的专用微砂,在机械搅拌作用下,广泛弥散于微旋涡中,在与细小颗粒的碰撞凝聚中,微砂通过有效附着成为絮核,聚集形成大而重的絮体颗粒,提高沉淀效率,从而使污染物得以快速去除。高密度沉淀池的工艺流程见图1。

 多数化学强化一级处理的研究者尝试采用不同药剂、不同投量来实现COD、SS 和TP 的去除,均取得较好效果,见表1。


1. 2 工艺组成高密度沉淀池由两组平行池并联组成(见图2) ,每组池按水力流程依次包括混凝池、加砂池、絮凝池、斜管沉淀池和出水总渠。首端下部设微砂间储存码放砂袋,上部加屋盖防雨,内置微砂投加系统以精确补砂; 尾端下部设管廊装配微砂循环泵,上部设走道平台以巡视检修设备。中段池顶设露天联排水力旋流器以分离微砂和污泥。

 1. 3 工艺特点
①池形新颖。整座池通过方、圆池型的巧妙配搭,既完整灵巧地创造了不同功能区间,又于布置紧凑的整体中折射出独特的工程美感。
②敏捷高效。化学絮凝驯化响应快,抗冲击能力强,加砂沉淀高效稳定。
③调度灵活。投药、搅拌、补砂及微砂循环均可通过设备调节实现优化运行,较能适应多变的进水条件。
④用途多变。为避免构筑物闲置,出水保留切换至生化池的管路和水头。除雨季正常处理合流污水外,旱季时引入部分城市污水,经强化絮凝沉淀后,出水切换回生化池,可有效削弱后续二级处理的污染负荷。
2 高密度沉淀池设计要点
目前,我国对合流污水处理尚没有统一的尾水排放标准,给设计带来较大困难。根据前期调研并结合现行标准,确定主要设计水质指标(见表2) 。


磷作为地表水体富营养化的污染控制因子,在考虑去除碳源污染物的同时,除磷也成为设计重点。推荐投加硫酸铝原液来实现混凝及化学除磷。
2. 1 混凝
根据化学计量关系,除磷1.5 mg/L 需投硫酸铝约9.37 mg /L,合流污水混凝剂投量为40~50 mg/L(约为南方低浊给水投药量的2~2.5 倍) ,总设计投加量为60 mg/L,药罐设计储药时间为7 d。
为保证混合过程快速剧烈,混凝池内设一套快速搅拌器: 桨叶直径为1.95 m,轴长为5.35 m,功率为7.5 kW,转速可调。混凝时间为1.8 min,计算得速度梯度为255 s-1,约为《城镇给水》设计手册所列下限值的一半。
2. 2 加砂
微砂粒径为135 μm,密度稍大于水,按3 mg /L投量补偿系统物料流失,根据实际需要间歇或连续投加。微砂可加速沉淀,缩短启动响应时间,10~20min 即可获得良好的沉淀效果。同时,带有微砂的浆液可机械挤破藻类细胞壁,有效防止青、绿藻滋生,对原水藻类的去除率达85%~95%。
池顶设一套微砂投加系统,分别含计量螺杆泵和传送螺杆泵各2 套,N = 0.25×2 + 0.55×2 = 1.6kW,砂斗容积为2 m3。砂袋备料于微砂间,根据供货、运输条件,设计储备时间为15 d。加砂池内设搅拌器一套,规格同混凝搅拌器。
2. 3 絮凝
絮凝剂采用PAM,投加量为1 mg /L,稀释到0.1%后投加。
絮凝池内设慢速搅拌器一套: D = 2.85 m,L =4.9 m,N = 5.5 kW。絮凝时间为3.2 min,GT 值为3.1×104,以保证絮凝过程的充分与完善。
2. 4 斜管沉淀
《室外排水设计规范》对沉淀时间和表面水力负荷有明确的取值规定: 第6.2.5 条,初沉池沉淀时间不宜小于30 min; 第6.5.1 条,普通初沉池的表面水力负荷为1.5~4.5 m3 /(m2·h) ,升流式斜管(板) 沉淀池表面水力负荷为3.0~9.0 m3 /(m2·h) 。
设计斜管沉淀池半径为5 m,单池有效镜向面积为56 m2,上升流速为66.8 m/h,沉淀时间为6.7min。由于工艺投加了微砂,形成易分层的“高密度”浓稠水,减小了泥层紊动,沉淀池表面水力负荷提高到传统斜沉池的7~22 倍,可大大减少沉淀面积,节省占地。同时,出水采用不锈钢三角堰,堰口负荷提高到32 L /(s·m) ,为2.9 L /(s·m) 规范值的11 倍,可显著减少集水槽数量,避免传统指形出水槽密布所致的相邻干扰。池内设刮泥机一套,D = 9.8 m,N = 2.2 kW。
2. 5 微砂循环
管廊设2 组6 台(每组3 台,2 用1 备) 并联微砂循环泵,将沉淀池底部泥斗的砂和泥水泵送回池顶部进行砂水分离。泵和管路设为并联、独立式回流,可通过启闭循环泵的工作台数来调节回砂率,进而应对较大范围内的水质、水量突变。泵Q = 74 m3/h,H = 200 kPa,N = 11 kW。
2. 6 砂水分离及系统排泥
与微砂循环泵对应,池顶设2 组联排水力旋流器(每组3 台) ,在离心沉降和密度差作用下,泥水上升从顶上溢流口排出,砂则由底部排砂口排出并就地接入加砂池,进而实现系统排泥和微砂循环复用。
2. 7 浮渣收集及通风除臭
为避免下向流回水区集渣,在沉淀池的进水区设浮渣收集管,定期去除油脂和浮渣。同时,为保持良好的卫生环境,整池设混凝土盖板和玻璃钢拱盖形成密闭空间,将臭气经过通风管接入生物滤池进行除臭。
3 处理效果
经过一年多时间的紧张建设,沥滘污水处理厂二期工程于2010 年6 月准时实现通水,为2010 年11 月12 日召开的广州亚运会创造了良好的河道水环境。截至2011 年8 月,高密度沉淀池调试顺利,运行良好(见表3) 。2011 年10 月二期工程通过整体验收。


根据合同约定,试运行期间只对表2 中除TN、NH4+-N 以外的水质指标进行监测,结果表明,在进水水质远超设计值的情况下,COD、BOD5、SS、TP 平均去除率达75%、70%、93%、87%,且出水SS、TP始终稳定达到设计标准。该去除率结果略优于近年来的有关报道。
4 结语
①高密度沉淀池工艺作为物化法工艺具有沉速快(60 m/h 以上)、占地少、效率高、反应快等特点,能快速高效地削减主要污染物质,减少溢流污染,适合处理合流污水。
②引进的新工艺有其独特的运行原理,工程设计中可在分析推敲后突破现行国标进行参数取值,并在实际运行中予以校验总结。

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