污水處理高效沉淀工藝的相關問題之探討
- 工藝小背景：高效沉淀工藝由于其占地面積小、表面負荷高、處理效率高、排泥濃度高等優(yōu)點，而被應用于給水處理、污水處理、污泥處理、廢水處理及雨水處理等領域。其代表的主要工藝有：法國威立雅集團開發(fā)的Actiflo高效沉淀池、法國得利滿公司開發(fā)的Densadeg高密度沉淀池和上海市政工程設計研究總院開發(fā)的中置式高密度沉淀池。
最先由中國市政工程華北設計研究總院二院周丹副總工現(xiàn)場運行圖片引出話題，“水進展-水圈”的專家們就高效沉淀工藝相關問題展開了討論：
1、話題的引出
中國市政工程華北設計研究總院二院周丹副總工：某高效沉淀池，停水后出現(xiàn)這樣浮泥，高效沉淀池置于生物膜池后。這個條狀跟斜管的形狀一樣。有人說是刮泥機有問題，可我覺得挺正常呀。池子就是一個方池子，我比較了一下，跟常規(guī)的高密度沉淀池結構設計基本一致。池底周邊，特別是進水端確實有死泥。
北京中持綠色能源環(huán)境技術有限公司李彩斌技術總監(jiān)：對于用填料的沉淀池必須考慮設置防止污泥積聚上浮措施。對于生物污泥應盡量避免用斜管，可用斜板，且間距要大，并加措施。
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：生物污泥跟無機污泥真的不同，污水處理慎用高密池。
2、關于高密度沉淀池的設計參數(shù)
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：設計高密池或者高效沉淀池時，表面負荷率取多少?對比過國外的設計參數(shù)范圍嘛?其他設計院專家可否共享一下高密池/高效沉淀池，上升流速或者表面負荷率的選定范圍或數(shù)值，我們對比討論一下。我看到的不同來源的數(shù)據(jù)，差距不小的。因此，有必要探討參數(shù)的范圍。
懇請群里華北院，東北院，上海院，北京院，天津院，西北院，南京市政院，等幾個設計院專家方便時候提供一下這個參數(shù)的范圍或者具體案例峰值參數(shù)，謝謝!要是我沒記錯，華北院做過一個山東項目，沉淀區(qū)上升流速取到17m/h，也就是約4.72mm/s。2010年江蘇省住建廳出版的《太湖流域污水處理廠提標導則》給出的高密池上升流速參數(shù)是5.5~7.0mm/s。
中國市政工程華北設計研究總院二院崔洪升副總工：沒錯，做過一個山東項目，沉淀區(qū)上升流速取到17m/h，也就是約4.72mm/s。當時結合可用地的情況及一些案例進行設計，所謂高效就是加斜管，加pam，個人感覺由于面積為直徑的平方關系，適當增加直徑減少負荷，既減少pam用量，又能提高抗水力負荷，最好加一個陽光傘。
上海市城市建設設計研究院總院蔣玖璐：我回去查查以前的項目，很久了。2002年給水排水雜志有關于設計負荷范圍的，是我看得利滿的手冊寫的，不過范圍挺大。(如下表：)
表1得利滿設計手冊里的數(shù)據(jù)(不同應用狀況下的工程參數(shù))
上海市城市建設設計研究院總院蔣玖璐：“工程設計實例：烏魯木齊石墩子山水廠擴建工程是原水廠的基礎上新建20萬m3/d的給水處理廠。在該工程中，混合及配水構筑物中設一快速攪拌器，將原水及投加的混凝劑在快速攪拌器的攪拌下快速混合，在加入混凝劑的原水進放高密度澄清池之前與來自該澄清池污泥斗上部的污泥混合，進入到澄清池的前部混合反應區(qū)。原水水質(zhì)：PH8-8.4，溫度2-19℃，濁度最高5000NTU，最低50NTU。高密度澄清池的出水濁度10-20NTU。處理量20萬m3/d，設4座澄清池，超負荷水量為10%，則每座澄清池的設計水量為2292m3/h。
主要的工藝設計參數(shù)：設計水量2292m3/h，濃度區(qū)固體負荷6kg/(m2•h)，反應池內(nèi)固體濃度0.4kg/m3，斜管沉淀區(qū)速度22.92m/h，澄清區(qū)表面負荷14.2m3/(m3h)，中心集水槽內(nèi)流速0.3m/s，中心集水槽坡度0.01，沉淀刮泥區(qū)底部坡度0.07。”
中國市政工程東北設計研究總院高旭副總工程師：東北院3～3.5mm/s。
沉淀的大部分功能是在底部的區(qū)域，上面的斜管區(qū)是加強保護區(qū)，這是與斜管沉淀有區(qū)別的。
上海市政工程設計研究總院高陸令副總工程師：一般在15~20m/h之間。
中國市政工程西北設計研究院石鳳：我們一般在15m/h。
上海市政工程設計研究總院杜炯：不敢取高，我在蘇州做的項目是12m/h，出水還行。標準的高效沉淀池池型，是用作深度處理部分，前面接三槽氧化溝出水，和后面接濾布濾池有關，負荷不能高進行的。加pam后可降低pac用量，但沉泥會比較粘，容易粘斜管
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：津南廠的高效沉淀池上升流速為21m/h。津南郊果的確很好，歡迎各位指教。津南廠可達類四類標準。
加拿大斯坦泰克公司水和廢水技術總監(jiān)李建國博士：高密池加PAM的主要目的應是改善固液分離，提高水力負荷，減少占地面積。從理論上講加PAM對除磷無直接影響。深度除磷可通過在曝氣池或二沉池前端配水池加鋁鹽或鐵鹽。
3、關于高密度沉淀池在國外的應用
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：各位專家，國外參觀交流時，見到的高效沉淀池在三級深度處理的使用案例，案例及情況如何?
我下午翻閱了一些國外污水設計手冊，有的手冊，對高密池或者高效沉淀池的描述是放在強化預處理工序章節(jié)(如CEPT)，或者用來處理污水廠雨季溢流污水或CSO水的高效快速預處理。李建國博士提到，北美高效池主要是在預處理段，我理解他言外之意很少在三級深度處理工序使用高效沉淀池。
高密池這種國內(nèi)/國外實際使用場合的不同，值得探討。有必要對比研究一下高密池在中國的工藝技術發(fā)展史。我剛才又查閱了美國一些出水執(zhí)行LOT出水標準的污水廠工藝流程，很多WWTP并沒有采用高密池或者高效沉淀池，甚至在深床STS工藝前也未必采用高密池。不知道是否可以初步有這樣的結論，高密池非高等級出水的工藝必選項。當然，國情及水質(zhì)會有不同。
加拿大斯坦泰克公司水和廢水技術總監(jiān)李建國博士：贊同，高密池的優(yōu)勢是減少占地面積，而不是改善處理效果。我在北美接觸到的高密池主要是作為初沉池來使用，也不是二沉池來使用。其中的原因我還未深入研究過。
中國市政工程華北設計研究總院二院崔洪升副總工：應主要結合歐洲的發(fā)展，國內(nèi)的標準，及和歐洲的淵源有關。
4、關于高密度沉淀池在國內(nèi)的應用、運行等方面
中國市政工程東北設計研究總院高旭副總工程師：我們院在污水的預處理和污水的深度處理方面用了一些仿造的高密池，運行效果還不錯，所謂仿造，就是水力表面負荷要低于得力滿的，但是，我仍然同意你(劉智曉)的意見，感覺在深度處理上可用。
上海市城市建設設計研究院總院蔣玖璐：得利滿的Densadegclarifier的沉淀效果與前面的藥劑投加量、混合是否充分有關，用在給水和深度處理上參數(shù)不同。確實應針對不同種類污泥特點投加不同混凝劑及不同投加量。(高密度沉淀池)不耐水力負荷沖擊。
針對無機污泥更好，更適用初沉，最早是用在給水工藝上，得利滿在國內(nèi)第一個是用在新疆石墩子給水廠10萬噸，高密度澄清池。(對于給水與污水)要相應調(diào)節(jié)混凝劑，得利滿的Densadegclarifier的設計手冊里有針對給水和污水深度處理的不同論述。
上海市政工程設計研究總院五院熊建英副總工程師：對于2組及以上的高密沉淀池，配水均勻是關鍵，另回流污泥流量不能過大。表面負荷取得越高，越需根據(jù)來水水量及水質(zhì)適時調(diào)整加藥量和回流量，對運行控制的要求高。降低負荷可使得運行模式相對傻瓜化。
諾衛(wèi)環(huán)境安全工程技術(天津)有限公司閻懷國：我有一個案例，sbr后高密沉淀池，藥劑由pac換成鐵鹽，沉淀效果好。pam好像加2-3。運行時間1年，還沒聽說浮泥。
上海市政工程設計研究總院高陸令副總工程師：高效沉淀池用于污水深度處理，已經(jīng)有較多案例。未聽到業(yè)主反映積泥及運行不穩(wěn)定的情況。
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：案例確實很多。業(yè)主或者使用方反饋的使用意見如何?積泥問題怎樣?應對水力負荷沖擊，穩(wěn)定性如何?
我使用并親自調(diào)試過高密池，對這種工藝在污水處理廠的使用的效果及穩(wěn)定性，還是心存疑慮。中小規(guī)模污水處理廠進水提升泵開啟臺數(shù)一天內(nèi)變化很大。進入高密池的水量曲線往往是陡變的，水力負荷差出一倍很正常，會直接影響高密池穩(wěn)定性。
天津市市政工程設計研究院顏炳魁：這個問題是否應考慮生物池等構筑物的緩沖功效實際運行中，能否有隨進水流量相應變動的設備?(例如變頻)。因為池體土建固定情況下設備可調(diào)也許會好些，不知道實際運管中操作性怎樣?
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：應該有一定緩沖吧，但是基本上是固定水位運行，生產(chǎn)中可以忽略這種調(diào)節(jié)能力。上游水量的波動最終還是會傳導到深度處理，下游構筑物動態(tài)響應較快。污泥膨脹時高密池運行是很恐怖的!但是，污泥膨脹對污水處理廠是感冒發(fā)燒一樣常見。與給水廠無機泥質(zhì)相比，生物污泥和化學污泥黏度很大。高密池最初應該源于給水處理，尤其是低濁度水的強化混凝，后來延伸擴展到污水深度處理層面。
上海市城市建設設計研究院總院黃瑾：這樣相似的演變和延伸過程很多，類似工業(yè)與市政，給水工藝到污水深度處理....
上海海洋大學冀世鋒博士：高密不耐水力沖擊，也不耐水質(zhì)沖擊，若在線水量與濁度與加藥量能做好連鎖自控程序可適當解決上述問題。我們自己的微砂沉淀池已做此程序，可連鎖，需現(xiàn)場摸索加藥量，藥劑會多加一點。
上海市政工程設計研究總院高陸令副總工程師：沉淀池和濾池應按高峰負荷設計。中小規(guī)模污水廠應考慮水質(zhì)及水量穩(wěn)定措施。用于初沉時對BOD去除率太高。對脫氮除磷不利�；炷恋砗妥匀怀恋韺OD的去除率差別很大。高效沉淀池必然是混凝沉淀。當然也和負荷有關。為控制進入曝氣生物濾池的懸浮物濃度，在曝氣生物濾池工藝中常用高效沉淀池作初沉池，在AAO等工藝中較少應用。
上海市城市建設設計研究院總院蔣玖璐：用在初沉時用負荷來控制沉淀效率，所謂“高效”是相對于占地和水力負荷�？梢哉f，與其它形式沉淀池相比，達到同樣效果，占地小，不是絕對不能用在初沉上，這是我個人看法。
天津市市政工程設計研究院二院總工程師劉天順高工：污水再生利用設計規(guī)范及排水工程設計規(guī)范中提到：污水深度處理時采用斜管沉淀池表面負荷不大于2.16M/H，條文解釋也提到要根據(jù)運行經(jīng)驗提出設計參數(shù)，大家對這個數(shù)值怎么看?對于不采用高效沉淀池池型的一級A出水標準的設計中，該數(shù)值是不是偏小?一般一級A出水系統(tǒng)末端均有過濾。另外對于所謂高效沉淀池哪些是其核心單元：污泥回流、絮凝系統(tǒng)、投加Pam、池深大幅增加、運行控制系統(tǒng)等，這些單元哪些是其大幅增加表面負荷的因素，哪些不重要?是否可以不采用其絮凝系統(tǒng)而應用四級機械絮凝替換?高效沉淀池負荷取值太高，藥劑需求量較大，不耐沖擊負荷，因此本人傾向?qū)⒁恍└咝С恋沓氐脑O計應用在普通斜管沉淀池以提高其負荷。
我們的很多設計都在模仿，如果在缺乏試驗數(shù)據(jù)的條件下我們模仿高效沉淀池設計，負荷在12米左右出水效果也不錯，那我們規(guī)范中的2.16數(shù)值是不是偏低，或者說普通的斜管沉淀池負荷如取到6-9，出水也不會太差?當然可將斜管沉淀池適當加深。不知規(guī)范編制修編過程是否經(jīng)過充分調(diào)研。
北京歐泰克能源環(huán)保工程技術股份有限公司張勇：斜板材料可以考慮新型材料，現(xiàn)在最大問題是斜板上懸浮物的堆積，斜板材料可以考慮新型材料，現(xiàn)在最大問題是斜板上懸浮物的堆積
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：確實有必要好好對比國內(nèi)外數(shù)據(jù)研究�？戳嗣绹膸讉�設計手冊，他們將高效沉淀池/高密度澄清池的內(nèi)容，也就是建議的應用范疇，放到了初級處理和CSO的處理領域。各位專家怎么看?
高密度澄清池對懸浮污泥層及污泥回流的控制，技術上要求較高。實際上，目前我們國內(nèi)的運行管理水平較低。且污水廠的污泥性狀本身就多變，不穩(wěn)定。這對于后期管理要求確實很高。這也是高效率，占地小的反應器帶來的普遍共性問題。還有一些細節(jié)設計及運行問題，比方說，混合和絮凝段，有的高密池不能按照進水負荷進行攪拌功率密度的調(diào)整，是定速的。水量大水量小都是一個轉(zhuǎn)速。這自然不能保證運行效果�；旌虾托跄乃俣菺不能保證，一會兒高一會低，加藥量也不能保證精確。
我們理論上也要求二沉池保證一定的污泥層厚度，SBH的優(yōu)化控制，可實際上，做的穩(wěn)定的，真不多。很多廠沒有這個概念。更何況高密池的污泥層控制，更是有難度的。高效反應器必然會衍生出一些運行管理方面的問題。不會有高效占地小，還傻瓜式的反應器。
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：高密池用在深度處理負荷可達20m/h以上，加砂的話還能加倍，至于是絮凝形式，池形，PAM，藥量還是污泥回流使其負荷高于傳統(tǒng)斜管沉淀的確可以好好研究下。不過對于有工業(yè)廢水混入的污水廠，這一負菏可能會大打折扣，負荷和藥量應通過試驗確定。普通斜管沉淀在藥量加大和投入PAM的情況下，負荷還可加大。
加拿大斯坦泰克公司水和廢水技術總監(jiān)李建國博士：不知各位提到高密池和高效池之間是否有區(qū)別?還是同指"高水面負荷沉淀池"，只是叫法不同。
日本有一個高密池的專利，在90年中期失效后，很多地方模仿。
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：英文的叫法：1)SolidsContact/SludgeRecirculation;也就是采用污泥回流的;2)BallastedFlocculation，也就是采用微砂加載的。我們國內(nèi)現(xiàn)在叫法上存在含糊或者籠統(tǒng)了。具體到涉及到專利池型的叫法，英文名稱，如DensaDegHigh-RateClarifierandThickener，和BallastedHighRateClarificationProcess，也就是得力滿和威立雅的叫法。
上海市政工程設計研究總院五院熊建英副總工程師：記得老外的高密沉淀池在中下部都設有若干取樣管，想必是為了控制泥渣層的高度以充分發(fā)揮接觸絮凝功能。
天津市政研究院二院劉天順副總工：好像不是所有的威力雅得力滿高密池均設污泥層觀察取樣管。也就是懸浮污泥層的厚度與回流系統(tǒng)相關，但是否連鎖參與絮凝控制?
上海市政工程設計研究總院五院熊建英副總工程師：應參與控制。高密池深較傳統(tǒng)斜管沉淀池深2～4米，核心就在于底部的懸浮污泥層占用了一部分池深，也是這個污泥層的存在從而提高了水力負荷。
上海市政工程設計研究總院熊長學：國內(nèi)做高密度也有不少地方，但是在運行控制水平參差不齊，回流比的影響因素較多。
上海市政工程實際研究總院五院趙國志院長：高效沉淀池用在CSO是可行的，上海有科研中試和工程案例，主要問題有:1、啟動時間的問題，一般要40分鐘以上才能穩(wěn)定，2、沖擊負荷的問題，需與調(diào)蓄池配合使用。
中國市政工程東北設計研究總院高旭副總工程師：這些工藝都是國外的專利技術，說實在的，我們對國外的專利沒有全面掌握，所以使用起來只能仿造，放大不僅僅是高密池，還有旋流沉沙池，還有得力滿的曝氣沉沙池。
上海市政工程實際研究總院五院趙國志院長：不僅僅是得利滿的曝氣沉砂池沒有仿好，傳統(tǒng)的曝氣沉砂池油、砂分離效果也和國外有差距。
加拿大斯坦泰克公司水和廢水技術總監(jiān)李建國博士：如果土地使用面積不受太大約束，不建議使用高密池。因為其長期運行成本包括藥品及相關運行管理費用還是很高的。
上�，F(xiàn)代建筑設計研究院孫勇副院長：克服污泥絮體形成質(zhì)量好壞(與溫度、濁度、投藥種類/反應時間、來水流量波動有關)、克服污泥絮體這種內(nèi)部接種的種子內(nèi)回流數(shù)量多少(難以穩(wěn)定控制)的確是污水領域應用高效沉淀池運行中的難題。針對內(nèi)回流接種絮體運行上難以控制的問題，坎布里奇推出了重質(zhì)磁粉回流(暨磁混凝沉淀，南通開發(fā)區(qū)二污廠應用得非常好，兼有COD部分去除);威立雅推出了細砂回流(Actiflo，上海臨江自來水廠應用，主要在冬季低溫低濁使用)。自己內(nèi)部形成的細輕絮體種子栽體不易控制，借助外部重載體實現(xiàn)。凡事都是相對的，沒有十全十美的，有一利必有一弊。
中國市政工程東北設計研究總院高旭副總工程師：二位說得對，事實上，我們用專利，可以按照專利的邊界進行設計，引進專利使用的投資比放大那一點兒土地還要貴。中的參數(shù)很不好用，如斜管區(qū)的上升流速0.4～0.6mm/s，是否不用過濾就可以穩(wěn)定達到一級A，答案是否定，因為規(guī)范的條文解釋中說到，在這個設計單位內(nèi)，SS的去除率是40%～60%，也不是100%的把握，那我們還搞那么低的斜管上升流速干什么?那不是傻冒嗎?不知道即將出版的50335會怎樣?
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：或許設計院同志確實對此有體會。除了澄清池設計上升流速問題，還有均質(zhì)過濾濾速取4-7m/h，這種取值，對于污水，也是很值得探討其合理性啊。除了濾速問題外，濾層厚度，濾池形式選擇，也都有很多值得探討的細節(jié)問題。污水三級過濾，砂濾，很多設計在沿用給水處理的參數(shù)。是不是也不甚合理。
中國市政工程東北設計研究總院高旭副總工程師：很多甚至低于給水很多，這里面也有一個難度，就是設計院編規(guī)范之前，很難收集到真正有價值的案例，下面配合也有問題，每個廠的管理水平是否單位，也是問題，設計院具體人員的時間投入，設計院的產(chǎn)值等都是一個問題。我倒建議，以后編制時，從各個行業(yè)抽調(diào)人員，脫產(chǎn)調(diào)查，分析，研究，編制，國家多拿一些錢，別講做貢獻的話。
西安建筑科技大學盧金鎖副教授：個人理解，高密度沉淀池一般是指由于水力、機械力等原因，在絮凝過程中破壞結合不緊密絮體，最終形成絮體密實，而密度大，沉淀速度快，才稱之為高密度沉淀池。高效沉淀池有兩層含義，一用地高效，即表面負荷高，在同樣截留沉速下需要絮體高速沉降，加絮體核即砂可形成重絮體，或形成密實絮體，在這點上，高效和高密度沉淀池概念一致兩種途徑;另一種，運行經(jīng)濟高效，也許只有傳統(tǒng)沉淀池了。
高密度沉淀池由于以水中即有膠體顆粒為基礎需形成密實絮體，在低濁水時需回流泥增加顆粒濃度，但以機械剪切力為主控制密實絮體形成，在原水水質(zhì)變化大，回流調(diào)節(jié)不及時，容易導致絮凝達不到要求，而失敗。
中國市政工程華北設計研究總院二院周丹副總工：高效沉淀池停留時間過短，要求PAM過量投加，PAM對后續(xù)設施和水體或許有一定負作用。如果加砂沉淀池不能解決這個問題，這個工藝從生態(tài)環(huán)境角度也是有問題的。PAM在水廠和污水廠中的應用確實具有里程碑的意義，一個很重要的原因也是沒有更好的替代品。高密池投加量PAM可以控制在0.5mg/L以下，加砂高效池要到0.8mg/L左右。但實際運行中，運行人員投加量控制不嚴格;沉淀池停留時間長時，問題不顯著，時間越短，反應越不徹底。我聽到過一個觀點：總沉淀時間少于20min時，無法反應完全。
說明：本文觀點為討論摘錄，未經(jīng)作者審核;且觀點只能代表專家本人的觀點，與其所在工作單位沒有關系。
原標題:專題討論：污水處理高效沉淀工藝的相關問題之探討
