高密度澄清池工艺介绍

高密度澄清池工艺介绍

王鲲命

   
  摘要：
  乌鲁木齐市第八水厂是利用法国政府贷款建成的一座现代化水厂，其设计总规模为20×104m3/d，目前已正式投入运行，为国内首座投入运行的采用高密度澄清池工艺的净水厂。本文将对高密度澄清池的净水工艺原理、设计参数、处理设备等作详细介绍。
  关键词：
  高密度澄清池
  反应
  沉淀
  乌鲁木齐市第八水厂设计规模为20万m3/d，水源为乌拉泊水库，净水厂于2002年9月进行试通水，2003年6月调试后正式运行。净水厂工程利用法国政府低息贷款，结合原水特性，并通过对处理工艺的多选参考，并与得利满公司进而进行深入细致的技术讨论，选择的处理流程是：得利满专利技术“DENSADEG”高密度澄清池和著名的“V”型滤池。采用先进的投加系统工艺，大部分机械、电气、自动化监控仪表设备从国外引进。
  沉淀池在经历了平流沉淀池、斜板（管）沉淀池和机械加速（脉冲）澄清池之后，第八水厂工艺设计采用了一种新型的澄清池-高密度澄清池（DENSADEG）。它是由法国得利满公司开发研制并获专利的一种新型澄清池，在欧洲已经应用多年，石墩子山水厂为国内首座采用高密度澄清池工艺的净水厂，该池效率高，适用性广。
  在乌鲁木齐20万m3/d净水厂项目中，通过与得利满公司的技术交流，结合该项目的原水水质状况，以及考虑到乌鲁木齐冬季气候寒冷，所有净水处理构筑物必须加盖围护结构，因此选用高效的澄清池节省土建投资是首选因素，通过与机械加速澄清池技术经济比较后，在施工图设计阶段采用了高密度澄清池工艺，下面对工程中的设计池型及应用做一简单介绍。
  高密度澄清池（DENSADEG）是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的收集、高速的澄清池。其工作原理基于下五个方面：
  ·原始概念上的整体化的絮凝反应池。
  ·推流式反应池至沉淀池之间的慢速传输。
  ·污泥的外部再循环系统。
  ·斜管沉淀机理。
  ·采用合成絮凝剂+高分子助凝剂。
  本项目设计中采用污泥浓缩（滤池反冲洗废水）RL型高密度澄清池，是目前使用范围最广的一种高密度澄清池。水泥混合物流入澄清池的斜管下部，污泥在斜管下的沉淀区从水中分离出来，此时的沉淀为阻碍沉淀；剩余絮片被斜管截留，该分离作用是遵照斜管沉淀机理进行的。因此，在同一构筑物内整个沉淀过程就为两个阶段进行：深层阻碍沉淀、浅层斜管沉淀。其中，阻碍沉淀区的分离过程是澄清池几何尺寸计算的基础。池中的上升流速取决于斜管区所覆盖的面积，(上升流速23m/h)。高密度澄清池包括五个重要因素：
  ·均质絮凝体及高密度矾花
  ·由于沉淀速度快（15和40m/h）采用密集型设计
  ·有效地完成污泥浓缩
  ·沉淀后出水质量较高，一般在10NTU以内。
  ·抗冲击负荷能力强，不易受突发冲击负荷的变化而变化。
  高密度澄清池可在流速波动范围大的情况下工作。它由三个主要部分组成：一个“反应池”、一个“预沉池-浓缩池”和一个“斜管分离池”。
  1、反应池
  在该池中进行物理—化学反应，或在池中进行其他特殊沉淀反应。反应池分为两个部分：一个是快速混凝搅拌反应池，另一个是慢速混凝推流式反应池。
  ·快速混凝搅拌反应池
  将原水（通常已经过预混凝）引入到反应池底板的中央。一个叶轮位于中心稳流型的圆筒内。该叶轮的作用是使反应池内水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量。混合反应池中悬浮絮状或晶状固体颗粒的浓度保持在最佳状态，该状态取决于所采用的处理方式。通过来自污泥浓缩区的浓缩污泥的外部再循环系统使池中污泥浓度得以保障。
  ·慢速混凝推流式反应池
  上升式推流反应池是一个慢速絮凝池，其作用就是连续不断地使矾花颗粒增大。因此，整个反应池（混合和推流式反应池）可获得大量高密度、均质的矾花，以达到最初设计的要求。沉淀区的速度应比其他系统的速度快得多，以获得高密度矾花。
  2、预沉池-浓缩池
  矾花慢速地从一个大的预沉区进入到澄清区，这样可避免损坏矾花或产生旋涡，确保大量的悬浮固体颗粒在该区均匀沉积。矾花在澄清池下部汇集成污泥并浓缩。浓缩区分为两层：一层位于排泥斗上部，一层位于其下部。上层为再循环污泥的浓缩。污泥在这层的停留时间为几小时，然后排入到排泥斗内。在某些特殊情况下（如：流速不同或负荷不同等），可调整再循环区的高度。由于高度的调整，必会影响污泥停留时间及其浓度的变化。部分浓缩污泥自浓缩区用污泥泵排出，循环至反应池入口。下层是产生大量浓缩污泥的地方。浓缩污泥的浓度至少为20g/l（澄清工艺）。
  采用污泥泵从预沉池-浓缩池的底部抽出剩余污泥，送至污泥脱水间或现有的可接纳高浓度泥水的排水管网或排污管、渠等。
  3、斜管分离区
  逆流式斜管沉淀区将剩余的矾花沉淀。通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分布。这些板有效地将斜管分为独立的几组以提高水流均匀分配。不必使用任何优先渠道，使反应沉淀可在最佳状态下完成。澄清水由一个集水槽系统回收，絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这部分区域浓缩，通过刮泥机将污泥收集起来，循环至反应池入口处，剩余污泥排放。要使高密度澄清池工作状况良好，应考虑到几个重要事项：
  ·高效的絮凝及混凝过程
  ·污泥层泥位界面的控制
  ·高效的斜管分布、设置
  ·连续的工况自动监控
  乌鲁木齐市第八水厂分为两个相同的处理单元，每个处理单元的处理量为10万m3/d。原水来自乌拉泊水库，予沉处理后经过一条管径DN1200-DN1400mm、全长7.8km的预应力钢筋混凝土管和玻璃钢管重力自流至净水厂。