加砂高密度沉淀池在郑州新区污水厂的应用

谭云飞

（郑州污水净化有限公司，河南 郑州 450006）

0 引言

为实现污水处理厂出水达到或优于一级A标准，在常规二级处理流程后会设置深度处理设施。在污水处理厂中，有应用较多的有高密度沉淀池和V型滤池，运行效果较好。近年来，在常规高密度沉淀池基础上，增加微砂，通过微砂的加重絮凝作用，提高了设计负荷，也保障了处理效果。与传统高密度沉淀池相比，具有处理负荷高、土建占地省、建设周期短、抗冲击负荷能力强、运行效果稳定等特点，在国内外的工程实践中逐步得到推广应用。

1 加砂高密度沉淀池工作原理

加砂高密度沉淀池与传统的高密度沉淀池原理一样，都使用混凝剂脱稳，高分子絮凝剂聚集悬浮物，斜管（管）沉淀去除悬浮物。加砂高密度沉淀池工艺的改进是加入了微砂作为形成高密度絮体的“种子”和压载物,絮体从而具有较大的密度而更容易被沉淀去除。

污水首先进入混凝池，采用动态混凝原理，通过往混凝池投加混凝剂，实现微颗粒的脱稳。后续进入絮凝池，在絮凝池中投加絮凝剂及微砂，形成大的絮凝体。最后进入沉淀池，由于微砂的投加，使矾花加重，达到较好的沉淀效果。

沉淀的微砂和污泥混合物通过污泥循环泵排出，进入水力分离器，在离心力的作用下，微砂和污泥进行分离，微砂再进入絮凝池，污泥进入污泥处理系统。

图1为加砂高密度沉淀池示意图。

图1 加砂高密度沉淀池示意图

2 与传统高密度沉淀池的比较

与传统的高密度沉淀池相比，加砂高密度沉淀池有如下特点（见表1）。

表1 加砂高密度沉淀池与传统高密度沉淀池比较表

3 工程案例

根据郑州新区污水处理厂内加砂高密度沉淀池的使用情况，对其设计情况、使用情况等进行说明。

3.1 项目概况

郑州新区污水处理厂位于郑州市中牟县，总规模100万m3/d，处理郑州市原王新庄污水厂处理的中心城市污水，同时承担物流园区系统、中牟刘集组团等更大范围内的城市污水处理。一期工程建设规模为65万m3/d，于2015年建成通水；二期工程建设规模为35万m3/d，于2017年启动建设。一期工程设计出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，二期工程出水标准进一步提高（见表2）。图2为郑州新区污水处理厂污水处理工艺流程图。

表2 郑州新区污水处理厂设计出水水质一览表 mg/L

图2 郑州新区污水处理厂污水处理工艺流程图

3.2 加砂高密度沉淀池的设计

郑州新区污水处理厂深度处理系统采用加砂高密度沉淀池和V型滤池，进一步去除各污染物，确保出水稳定达标。郑州新区污水厂内采用的V型滤池为常规形式，本文仅对加砂高密度沉淀的设计进行说明。

3.2.1 主要设计参数（见表3）

表3 加砂高密度沉淀池设计参数表

3.2.2 PAM、PAC、微砂投加

PAC（10%Al2O3）混凝池最大投加量：185 mg/L；PAM 投加量（干粉）：0.8～1.2 mg/L；微砂：2 mg/L。

3.2.3 加砂高密度沉淀池总体布置

新区污水处理厂共设置加砂高密度沉淀池2座，进水总管从中间进入，左右对称布置。

单座加砂高密度沉淀池分为3个系列，每系列包括进水区、混凝区、絮凝区、沉淀区、出水区、微砂循环区等。

3.2.3.1 进水区

进水区设置多道配水渠，每个系列实现均匀的配水，在系统运行正常的情况下，每个沉淀池的处理量基本相同。配水渠的水头损失较小，在配水渠中无跌水且无气体带入，同时在配水渠死角的位置加二次混凝抹坡，避免死角对水力条件的影响。

3.2.3.2 混凝区

混凝区设计了进水导流板、出水挡板等设施，进水和出水的水流都控制在反应区的表层处。限制水流沿着池壁形成抽力，从而使水流的流径延长，从而提高混合的效果。

3.2.3.3 絮凝区

絮凝区设置了独有的水力调整系统，由淹没式的导流桶、漏斗状整流器、机械搅拌装置、整流系统组成。另外，在导流桶和池体之间还装有导流板，防止在絮凝池内形成的涡流和短流。设置导流桶后，絮凝池被分割为导流桶中心区域和导流桶周边区域，在机械搅拌装置和底部整流系统的作用下，中心区域和周边区域形成不同的流态，絮体在机械搅拌的作用下快速地形成，在导流桶周边区域进一步增长，防止了大块絮体被搅拌装置破坏的情况发生，增强了絮凝反应的效果。

另外，导流桶的存在优化了搅拌装置的运行条件，防止了因水流的变化造成的搅拌装置机械疲劳，损坏的发生；同时，良好的流态也提升了搅拌装置的工作效率，节省了设备成本，降低了运行能耗。

3.2.3.4 沉淀区

自絮凝区进入沉淀区，水由斜管底部通过斜管间形成的通道向上方流动，颗粒和絮体沉淀在斜管上并由于重力的作用滑下进入污泥斗。

加砂高密度沉淀池上升流速较快，和60°布置的斜管形成一个连续自刮的过程，在斜管上基本没有絮体沉积。同时，由于微砂的作用，藻类和微生物很难在斜管上滋生。

3.2.3.5 微砂循环区

微砂循环包括微砂和污泥的排除、微砂和污泥的分离。设置污泥循环泵将污泥斗中的污泥连续排至水力分离器中，在离心力的作用下，微砂和污泥进行分离：微砂从下层流中再投入絮凝池，污泥从上层流中溢出。为避免污泥中少量的微砂对污泥处理设施磨损，新区污水厂加砂高密度沉淀池排出的污泥进入曝气沉砂池，再次分离微砂，最终进入后续浓缩脱水系统。

图3为加砂高密度沉淀池总体布置图。

图3 加砂高密度沉淀池总体布置图

3.3 加砂高密度沉淀池的运行

对PAM、PAC、微砂等投加量进行统计，见表4所列。郑州新区污水处理厂建成运行已有二年多，实际进出水情况见表5所列。

表4 郑州新区污水处理厂实际加药量（2017.6～2017.12）

表5 郑州新区污水处理厂实际进出水水质一览表（2017.6～2017.12） mg/L

4 结语

加砂高密度沉淀池表面负荷较高、占地面积小、出水效果稳定，为污水处理厂深度处理系统稳定达标提供可靠的保障。

随着环保形势日益严峻，污水处理厂出水标准将进一步提升，多座城市已执行地表水准Ⅳ类甚至准Ⅲ类的要求，从郑州新区污水处理厂的运行情况来看，通过加药量的控制，加砂高密度沉淀池出水TP能进一步降低，甚至达到地表水中Ⅲ类标准中对于TP的要求。加砂高密度沉淀池在郑州新区污水处理厂的运行情况，可为污水处理厂进一步提标提供借鉴。