混合反應池在污水處理廠的設計研究

喻冬冬 沈樂斌

摘 要：水資源的可持續發展使得污水處理廠排放要求逐漸提高。特別是經濟較為發達的城市或者區域，污水處理率和污水排放標準都有所提高，不僅要有懸浮物、總磷指標的二級處理，還要增加后續混合反應處理。本文就根據工作經驗，對混合反應池的設計方法和設計要點進行探討。

關鍵詞：混合反應池；污水處理

前 言

污水中很多懸浮物、有機物、氮、磷等雜質經過二級處理還是無法凈化，所以要進行深度處理。深度處理有混合反應、沉淀、過濾、消毒等傳統方式。

混合反應池是在反應池中設置垂直水流方向的網格，使水流產生高頻漩渦，絮凝劑在漩渦的動力下失去穩定性而與水中懸浮顆粒充分接觸提供微水動力條件，產生密實的礬花的過程。絮凝劑和水混合形成微小絮凝，微小絮凝再長大成為大絮凝體，這種絮凝過程成為反應。混合反應池施工要求簡單、安裝方便、維護簡單，對水量和水質變化適應能力強，能夠有很好的絮凝穩定效果。

混合反應沉淀處理流程處理系統流程：原水→孔板式凈水混合器→小孔眼網格反應池→小間距斜板沉淀池→出水。

混合和反應屬于兩個不同的過程，混合是使混凝劑投入到原水中，迅速均勻擴散，創造良好的水解和縮聚條件。混合的要求是快速而均勻，最好是在10～30s內混合均勻，速度梯度保持在700～1000s1。如果混合時間過長，就會惡化礬花的黏附性和反應過程。

上海竹園污水一廠是全亞洲最大的污水處理廠之一，在污水處理工藝上結合了化學絮凝和生物絮凝的優勢，能夠高效去磷和溶解性有機物。

1 混合類型和反應類型

1.1 混合類型

混合反應可以分為機械混合和水力混合兩大類。主要方式有機械攪拌混合、分流隔板混合、水泵和管道混合。絮凝反應設備中要求有適當攪拌或者紊流速度，平均速度梯度為20～70s-1，并且要礬花的大小要和流速、攪拌速度成反比。絮凝反應池水力的停留時間是10～30min，GT值是104～105。

機械攪拌混合是借用電動機驅動攪拌器對藥劑和原水進行充分攪拌，使藥劑和原水混合均勻。這種方式可以根據水流量和水濁度調整攪拌器的轉動速度，達到所需要的G值。機械攪拌的方式有螺旋槳式、渦輪式、平直葉漿式、水下推進式。

分流隔板混合是利用3～4塊隔板的縫隙之間的水流速度來產生收縮與擴散進行混合。一般兩道隔板間的距離是池寬的2倍，隔板間距是0.6～1m之間。為了避免空氣進入，隔板的下部兩側的縫隙要被10～15cm的水淹沒。

管道混合是利用水泵水管中的水壓將藥劑迅速流入池內進行混合。此種方式最關鍵的是管中水流速度，應≥1m/s。投藥處要在水泵吸水管或者水喇叭口處，投藥點后的管內水頭損失要不小于0.3～0.4，混合時間為30～50s，投藥點到末端出口距離要不小于50倍管徑。當不能滿足這一要求時，可以設置孔板或者文氏管可以提高混合效果。管道混合的有點是設備簡單、占地小。缺點是流量減少時可能在管中反應沉淀，而且水頭損失較大。

1.2 反應池類型

反應池目的是讓原水和藥劑形成肉眼可見的密實絮凝體。一般反應池類型分為水利反應和機械反應，也可以將這兩種反應池結合起來用。上海竹園污水一廠工程中的反應混合池快速混合時間是30～60s，G=500s-1，每座混合池服務6座生物化學反應池，為了保證均勻配水，混凝池采用兩側出水形式并采用二級階梯式配水到每個反應池。上海竹園污水一廠混反應池停留時間是0.6h，G值分別有三段：一段100～150s-1，第二段50～80-1，第三段30～50-1。

1.2.1 水力反應池

是依靠池內起點和末端的水位差來產生水流動來進行絮凝的。這種方式構造簡單、管理方便，但是水量適應能力較差。

隔板反應池以一定流速在隔板之間通過而完成絮凝過程。主要包括往復式和回轉式。

折板反應池是在隔板反應池的基礎上發展起來的，適用于水量變化較小的時候。池內有一定數量的平折板或者波紋板，水流經過水板多次回轉，能夠加速絮凝。

穿孔旋流反應池把整個池子分為多個正方形格子，格子和格子之間由孔口連通，進水孔在上，出水孔在下，對角布置。水流在各個格子之間形成旋流，完成絮凝。這種反應池構造簡單、造價較低、施工簡單，但是水流速度較低，在格子底部很容易形成積泥，所以適用于變化較小的中小水廠。

柵條網格反應池是新型絮凝池。柵條和網格形成巨型多格豎向回流，能夠增加G值，提升絮凝效果。格子一般分為6～18格，網格或者柵條數量前段多，中段少，末段可不放。適用的條件是原水水溫4～34℃，濁度25～2500度。也比較適用于中小型水廠，也適用新建池或者舊池改造。

1.2.2 機械攪拌反應池

機械攪拌反應池是依靠機械帶動葉輪槳板攪動形成水流選擇線速度差進行絮凝的，按照攪拌器分為槳板式和葉輪式。因為穩定性和適應性較強，國外80%的水廠采用這種方式。這種方式的優點正好彌補水力反應池的缺點，能夠適應水量和水質的變化，水頭損失小，便于調整。缺點是需要的攪拌設備費用高，部分設備在水下，維護工作多且不方便。

1.2.3 反應池和沉淀池合建

反應池很多時候都適合沉淀池一起合建的，反應池的出水在整個面上穿過花墻，直接分配到沉淀池的過水斷面上。上海竹園污水一廠就是混合池和沉淀池合建的典型。這個工程的核心就是混合反應沉淀池，沉淀池中的部分污泥再回流到反應池中，系統進水中的可沉固體可以得到活化，具有良好的吸附作用和沉降作用。除了吸附污水中的溶解物質和懸浮固體外，還能使溶解性的有機物得到部分降解。

1.3 完全混合式厭氧反應池

完全混合式厭氧反應池指在常規厭氧反應池內安裝了攪拌裝置，使發酵原料和微生物處于完全混合的狀態，用以降解廢水中有機污染物和釋放磷等營養物的一種厭氧廢水生物處理裝置。

完全混合式厭氧反應池比較適合高濃度的有機工業廢水處理工程。比如食品制造業、發酵釀造業、制藥工業、紡織業等。這些工程工業廢水處理時可以參考同類工廠的運行參數。要確定進水水質要在總排放口連續采樣5d，然后按照規定取得平均值。

完全混合式厭氧反應池進水條件要滿足國家或者地方相關規定：

進水水溫最好是15～40℃，pH值最好是6.5～8.5，BOD5/CODcr≥0.25；如果有除氨氮要求，進水總堿度（以CaCO3計）/氨氮（NH3-N）≥7.2，不滿足時應補充堿度；有脫總氮要求時，進水的BOD5/總氮（TN）≥4.0，總堿度（以CaCO3計）/NH3-N≥于3.6，不滿足時應補充碳源或堿度；有除磷要求時，進水的BOD5/總磷（TP）≥17完全混合式厭氧反應池污染物去除率。

2 總 結

污水處理廠的混合反應池多種多樣，在工程設計中要根據工廠排污需要進行合理設計，優化組合，最終達到設計合理、投入較少、構造簡單、經濟耐用的目的。

參考文獻

[1]沈煜，鄧彪，段巖.上海竹園污水一廠混合反應沉淀池設計.中國給排水。2005-07.