唐钢水处理中心沉淀处理工艺探讨

金冬

摘 要：文章通过对唐钢总排污水处理工艺流程中沉淀处理工艺的初步理论分析，并结合工程设计，对高密度沉淀工艺进行了介绍，给出了设计进出水水质、相关工艺参数及应用情况。

关键词：污水处理；沉淀处理；絮凝

中图分类号：TU991.23 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）30-0012-03

1 唐钢水处理中心

唐钢水处理中心主要处理城市生活用水以及工业生产废水。这两种水采取相同处理工艺，在处理程序方面存在较大差异，共同使用加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统；分开使用格栅间、调节池、提升泵站、高密度沉淀池以及V型滤池。

唐钢水处理中心的主要工艺流程涉及三个方面，分别为市政中水，如图1所示；工业废水预处理，如图2所示；深度处理，如图3所示。

城市中水、工业废水进入水处理中心，先经格栅去除大的杂物后进入调节池，由提升泵提升至高密度沉淀池，除去水中所含化学物质，出水后流进V型滤池，在滤池除去污染物。城市用水经由V型滤池出水消毒后进入景观水池，经由供水泵外供当地生产用水点；工业废水的滤池通过出水重力将水流入深度处理净化水池，经高密度沉淀池排泥后进入污泥浓缩池，加压后送到自动厢式压滤机；城市用水以及工业废水的滤池都是利用反冲洗排水系统，采用重力流将其流入各自调节池。

预处理出水经过原水泵提升后进入多介质过滤器去除细小SS和胶体，进入超滤系统，超滤主要去除沙滤无法去除的水中杂质。超滤出水经由反渗透增压泵提升进入保安过滤器，高压泵加压后进入反渗透装置脱盐，反渗透产水通过除碳器进入反渗透产水池。部分反渗透产水通过泵提升进入混合离子交换器进一步除盐后进入除盐水池。反渗透产水和除盐水分别通过外供泵输至厂区的软化水管网、除盐水管网。

反渗透浓水考虑充分利用自身的余压，直接排放至浓盐水池。多介质过滤器和超滤的反洗排水直接排至预处理系统的调节池，混合离子交换器的再生废液、超滤和反渗透的清洗废液通过中和处理后回至浓盐水池。

从总排污水处理工艺可看出，沉淀工艺处理水平是判断水质以及盈余排放水是否达标的重要依据。针对废水中悬浮类污染物，唐钢水处理中心参考国内外先进处理技术，结合当地污水水质情况，采用法国得利满石灰高密度沉淀技术。

2 沉淀理论的相关概念

按照水流方向，将沉淀池划分为竖流式、平流式及辐流式；按照截除颗粒沉降距离差异可划分为一般沉淀池及浅层沉淀池。随着水处理技术进一步发展，国外出现一系列新的沉淀池，例如美国EIMCO沉淀池、法国高密度沉淀池、法国ACTIFLO沉淀池、英国Purac斜板沉淀池以及Parkson斜板沉淀池。

2.1 沉淀理论的发展

①传统池型水流状态控制和细化理论。对布水段及出水段均匀性控制。这种及时、彻底排泥的方式推动了传统池型进一步发展。

②沉淀池水力条件控制理论。主要针对沉淀池进出水布置形式改善沉淀池水力条件，降低池态中的雷诺数值Re。

③絮凝和沉淀相结合的高密度沉淀理论。目的是為了使水中脱稳杂质在碰撞结合过程中形成大的絮凝体，絮凝体在沉淀池进一步下沉。

2.2 高密度淀理论简析

①辐流式沉淀池运用“中心进水、周边出水”原理，出水断面由小逐渐向周边放大。池内的流速由大变小，因此水流并不稳定，导致股流、湍流等问题的出现。中心区域水流紊乱，致使Re值的增加，这将影响悬浊质的下沉效果。

高密度沉淀池一般采用得利满专利的特殊系统进行配水，根据水流和泥流逆向流，在沉降区域设斜管。目的是为了实现水中悬浮杂质在斜管中的沉淀，水在斜管上方流动，分离后的泥渣受重力影响沿斜管下滑到池底，最后再集中被排除。同普通沉淀池对比，高密度沉淀池高出3～5倍的处理能力。斜管与水平倾斜60 °，可保证斜管上的污泥顺利滑向底部而不至于淤积。斜管的剖面是六边形可以得到较大的有效沉淀面积。高密度沉淀池解决了配水不均、单池处理水量受限制、水流流向等问题。由于低速配水不会破坏，已形成的矾花颗粒，保持了完整性。改善了流量分配，提高了沉淀速度，降低了水量损失，消除了传统的“配水槽”常用的矾花衰变问题。当水量处于一定值时，沉淀池容积减少且处于最佳水平。

②高密度沉淀工艺是传统平流沉淀池进一步发展，根据动态混凝、加速絮凝原理以及浅池等理论，进一步优化混凝、强化絮凝以及斜管沉淀。絮凝反应池设有一个圆形中心导流筒，其与池壁间设有挡板，另外还设有可变频的絮凝搅拌机。搅拌机设合成有机絮凝剂PAM投加环。该设备帮助反应池内的水流能够被均匀混合，为絮凝以及电解质分配提供能量。

高密度沉淀将絮凝后的回流活性污泥视为催化物质，采取加药（合成有机絮凝剂PAM）联合处理的工艺。回流污泥和水中的悬浮物形成较大絮凝体。通过加大絮凝体密度及半径，促使沉淀速度加速。活性污泥用于降解水的溶解性（BOD5）。活性污泥具备载体及吸附功能，可以促进絮体“生长”和沉淀，降低细砂载体含量。通过强化常规处理水中悬浮物质以及沉淀池出水浊度提高净化效果。

3 唐钢水处理中心沉淀工艺工程设计

唐钢水处理中心由城市中水预处理系统、工业废水预处理系统、废水深度处理系统这三个系统所组成。预处理采用高密度沉淀池以及V型滤池工艺，设计处理总水量为6 000 m3/h；深度处理采用超滤、反渗透及混合离子交换器，设计规模：软化水（反渗透产水）为1 000 m3/h、除盐水（混合离子交换器产水）为300 m3/h。

主要构筑物工艺参数如下：预处理工程设计内容包括格栅间4座，有效水深为1.4 m，格栅4台，安装角度为75 °，N=1.1 kW。4座调节池，主要为了减小流量波动，促进待处理废水均质，将后续处理系统的水量以及水质变化降低到最小值。内设潜水搅拌器以防止污泥沉淀。其后部安装潜水提升泵。其中城市中水2座，停留时间为1.0 h，潜水搅拌机6台，单台N=10 kW。潜水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=130 m，N=55 kW，4台（开3备1）。工业废水2座，停留时间为2.5 h，潜水搅拌机8台，单台N=25 kW。

潜水提升泵：Q=1 050 m3/h，H=170 m，N=75 kW，4台（开3备1）。

高密度沉淀池6座，总处理能力为6 000 m3/h，单座处理能力为1 000 m3/h。V型滤池总处理能力为6 000 m3/h，设有8座V型滤池，每座2格，正常运行滤速为7.5 m3/（m2.h），过滤周期为24 h。加药系统包括混凝剂、石灰制备、絮凝剂PAM制备、碳酸钠制备等投加系统。它们都属于自动化系统，在加药泵设有变频器，按照进水水质以及水量变化自动调节所需药量。

污泥处理系统，城市中水污泥量干泥70 t/d，工业废水污泥量干泥105 t/d。设有3座设污泥储池，单池有效容积为300 m3，内设22 kW搅拌机。深度处理工程设计包括多介质过滤器，过滤器利用过滤料的机械筛滤、沉淀以及接触絮凝，除去水中所含悬浮物及胶体。

设计进水流量为2 360 m3/h，多介质过滤器4台，单台处理能力为300 m3/h，设计滤速为5.9 mm/h，强制滤速为6.6 mm/h，水反冲洗强度为54 m3/（m2·h），气反冲洗强度为65.7 m3/（m2·h）。超滤系统包括自清洗过滤器（Q=1 150 m3/h）3套，过滤精度 200 μm。采用外压式中空纤维式超滤膜组件，超滤出水SD1≤3，在水温为（25±5） ℃时，设计运行通量为55 L/（m2·h），回收率为90.2%。超滤膜设计产水量1 760 m3/h，每套产水量176 m3/h，共11套（开10备1），74支膜组件/套。反渗透系统除盐率为95%～99%。在水温为（25±5） ℃时，设计通量为≤18 L/（m2·h），回收率为75%。保安过滤器7套，單套处理能力为293 m3/h，过滤精度5 μm。增压泵4台，Q=880 m3/h，H=0.3 MPa，变频控制。高压泵 7台，Q=293 m3/h，H=1.3 MPa，变频控制。反渗透装置7套，每套产水量220 m3/h。混合离子交换器出水pH值为7～9.2，在除盐水泵入口处加氨。

4 水处理中心高密度沉淀池运行效果

唐钢水处理中心于2009年10月25日投入运行，实现了唐钢工业废水零排放的目标。如今唐钢在净化水悬浮物能力由过去20 mg/L提高到10 mg/L，有效缓解由于轧机等生产机器设备检修过程所引起的净化水水质油污染问题。水资源重复利用率可达97%以上，可实现外供净化水4 200 m3/h，软化水1 000 m3/h，除盐水300 m3/h，净化后的水可作为炼铁、炼钢、轧钢浊净环系统的用水补给；软化水则作为高炉、连铸机以及加热炉等系统的用水补给；盐水应用于冷轧、锅炉系统的用水需求。运行至今处理效果良好，出水水质全部达到设计标准。实际运行中水处理指标（进出水水质指标为2010年1～3月份的平均值），见表1。5 结 语

唐钢水处理中心建成后，关闭了南区所有深水井，停用了9座各子系统软水站和1座除盐水站，最大限度保护了地下水资源。同时生产出高品质的软化水和除盐水，满足生产对各种水质的不同要求。该沉淀工艺对于水质的保证和药剂的节约效果显著，为企业创造了可观的经济效益。该技术在水处理领域具有很广泛的应用前景，很值得推广。

参考文献：

[1] 蒋玖璐，李东升，陈树勤.高密度澄清池设计[J].给水排水，2002，（9）.