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高密度澄清池在钢铁污水处理厂的应用
 点击数:443次 添加时间:2019-4-7 [打印] [返回] [收藏]
 

沉淀池在经历了平流沉淀池,斜板(管)沉淀池和加速澄清池(机械、水力)、脉冲澄清池之后,一种新型的澄清池称做自清洗过滤器高密度澄清问世了,介绍和说明高密度澄清池在钢铁污水处理中的应用。
     工业废水处理在体现其社会效益的同时,努力提高自身的经济效益,加大生产高附加值产品,高效使用资源和能源也是水处理工业及工业企业本身可持续发展的保证。高密度澄清池效率高,适用性广,因而在中国各工程用地日益短缺的情况下,采用这种高效的澄清池技术应是一种适宜的选择。在某钢铁公司工业废水处理项目中,取得了预期效果。
     1 高密度澄清池
高密度澄清池是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高速的澄清池。其工作原理基以下5个方面:

    (1)原始概念上的整体化的絮凝反应池。

    (2)推流式反应池至沉淀池之间的慢速传输。

    (3)污泥的外部再循环系统。

    (4)斜管沉淀机理。

   (5)采用合成絮凝剂+高分子助凝剂。

高密度澄清池的适用范围广,可以称得上是“万能” 澄清池。可用于以下方面:(1)饮用水(澄清、除碳)。(2)工业用水(澄清、除碳)。(3)城市生活污水(物化初沉池,三次除磷)。(4)工业污水 (特殊处理)。(5)污泥浓缩(滤池反冲洗废水)。
    1.1 主要优点
   (1)出水水质好,通过斜管分离产生优质的出水。
   (2)耐冲击负荷,在较大范围内不受流量或水质负荷变化的影响。
   (3)运行成本低,与传统工艺相比,节约10%一30%的药剂。
  (4)排放的污泥浓度高,可达30 g/L~5509 g/L,一体化污泥浓缩避免了后续的浓缩工艺,与静态沉淀池相比,水量损失非常低。
   (5)沉淀效率高,结构紧凑减少了土建造价并且节约建设用地。具有适应性广、效率高等特点,在给水、污水、以及工业废水处理中必将具有广泛的应用前景。
   1.2 高密度澄清池的3种类型
   (1)高密度澄清池(多用于生活用水处理工艺,及生活污水处理工艺)
该池是目前使用范围最广的一种高密度澄清池(95%的项目采用)。采用该类型的高密度澄清池,泥水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进行几何尺寸计算的基础。
该类型高密度澄清池的上升流速取决于斜管区所覆盖的面积。
  (2)高密度澄清池
当出水及污水排放标准不是极严格的情况下,采用此类高密度澄清池效果较好,在安装时可不带斜管。一般情况下,该澄清池较少采用(只用于滤池冲冼废水带排放上清液的浓缩,特殊浓缩要求)。
   (3)高密度澄清池(多用于城市污水处理工艺、工业污水处理艺)
这一类型的高密度澄清池只有当必须集中贮泥并对处理无反作用时才采用。所以它的应用仅限于除碳工艺(非饮用水)及工业污水处理中特殊的沉淀工艺。
  1.2 工艺原理
高密度澄清池包括5个重要因素:(1)均质絮凝体及高密度矾花。(2)由于沉淀速度快(15和4O m/h)采用密集型设计。(3)有效地完成污泥浓缩。 (4)沉淀后出水质量较高,一般在10NTU以内。 (5)抗冲击负荷能力强,不易受突发冲击负荷的变化而变化。此外,该池可在流速波动范围大的情况下工作。 苛密度澄清池由3个主要部分组成:一个 “反应池”,一个“预沉池一浓缩池”以及一个“斜管分离池”。
   反应池:反应池是本工艺的根本特色。在该池中进行物理一化学反应,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。分为:

   a.快速?昆凝搅拌反应池。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。

   b.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。
预沉池一浓缩池: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,确使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问为几小时。然后排入到排泥斗内。排泥斗上部的污泥人口较大,无需开槽。为了更好地使污泥浓缩,刮泥机配有尖桩围栏。在某些特殊情况下,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20 g/L(澄清工艺)。采用污泥泵从预沉池一浓缩池的底部抽出剩余污泥,送至污泥脱水间,由板框压滤机进行浓缩、外排。
    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,可使反应沉淀在最佳状态下完成。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。
   1.4 运行条件
要使高密度澄清池工作状况良好,应考虑到几个重要事项:(1)高效的絮凝及混凝过程。(2)污泥层泥位界面的控制。(3)高效的斜管分布、设置。 (4)连续的工况自动监控。
   2 高密度澄清池在钢铁污水处理厂的应用
为实施能源战略和环境保护,某钢铁公司在已有一个污水处理厂的基础上,为提高污水回用率,增建一座日处理量为80000 rn3的工业污水处理厂。
   2.1 高密度澄清池主要设计参数
某钢铁公司钢铁污水处理厂根据工艺需要,共设2座度澄清池,其主要参数如下:
   (1)土建工程设计:
总流量:8×104 rn3/d;
单位流量:约3300 m3/h。
  (2)反应池单位尺寸:
长度:5.30 m;
宽度:7.70 m;
水深:6.50 m。
  (3)预沉池/浓缩池单位尺寸:
长度:13.80 m;
宽度:l3.80 m;
水深:4.40 m。
  (4)斜管分离区单位尺寸:
长度:l3.80 m;
宽度:l2.00 m;
水深:2.10 m。
  (5)单位面积:
总面积:190 m2;
斜管面积:165 m2。
  (6)表面负荷:
斜管上:l9.40 m3/m2/h;
总面积上:16.84 m3/m2/h。
  3.高密度澄清池的自动控制
由现场PLC系统接收的来自两个污泥界面探测器及每个高密度澄清池的刮泥力矩开关的信息可用于控制排泥泵的运行及刮泥机的运行。安装在高密度澄清池下游的两台浊度计(每个流程上一台)用于控测澄清水的浊度,并将其信号反馈至混凝反应区的控制PLC系统。以便适时地调整混凝剂和助凝剂的投加量。
  4 结语
目前,高密度澄清池技术才刚刚开始研究、使用,但由于高密度澄清池占地面积小、节省土建投资、抗冲击负荷能力强,具有适用性广、效率高等特点,且大大简化处理工序,具有明显的经济和社会效益,必将在给水处理、废水处理,以及工业污水处理中具有广泛的应用前景。