加砂高密度沉淀池在鄭州新區(qū)污水廠的應用

譚云飛

（鄭州污水凈化有限公司，河南 鄭州 450006）

0 引言

為實現(xiàn)污水處理廠出水達到或優(yōu)于一級A標準，在常規(guī)二級處理流程后會設置深度處理設施。在污水處理廠中，有應用較多的有高密度沉淀池和V型濾池，運行效果較好。近年來，在常規(guī)高密度沉淀池基礎上，增加微砂，通過微砂的加重絮凝作用，提高了設計負荷，也保障了處理效果。與傳統(tǒng)高密度沉淀池相比，具有處理負荷高、土建占地省、建設周期短、抗沖擊負荷能力強、運行效果穩(wěn)定等特點，在國內外的工程實踐中逐步得到推廣應用。

1 加砂高密度沉淀池工作原理

加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)的高密度沉淀池原理一樣，都使用混凝劑脫穩(wěn)，高分子絮凝劑聚集懸浮物，斜管（管）沉淀去除懸浮物。加砂高密度沉淀池工藝的改進是加入了微砂作為形成高密度絮體的“種子”和壓載物,絮體從而具有較大的密度而更容易被沉淀去除。

污水首先進入混凝池，采用動態(tài)混凝原理，通過往混凝池投加混凝劑，實現(xiàn)微顆粒的脫穩(wěn)。后續(xù)進入絮凝池，在絮凝池中投加絮凝劑及微砂，形成大的絮凝體。最后進入沉淀池，由于微砂的投加，使礬花加重，達到較好的沉淀效果。

沉淀的微砂和污泥混合物通過污泥循環(huán)泵排出，進入水力分離器，在離心力的作用下，微砂和污泥進行分離，微砂再進入絮凝池，污泥進入污泥處理系統(tǒng)。

圖1為加砂高密度沉淀池示意圖。

圖1 加砂高密度沉淀池示意圖

2 與傳統(tǒng)高密度沉淀池的比較

與傳統(tǒng)的高密度沉淀池相比，加砂高密度沉淀池有如下特點（見表1）。

表1 加砂高密度沉淀池與傳統(tǒng)高密度沉淀池比較表

3 工程案例

根據(jù)鄭州新區(qū)污水處理廠內加砂高密度沉淀池的使用情況，對其設計情況、使用情況等進行說明。

3.1 項目概況

鄭州新區(qū)污水處理廠位于鄭州市中牟縣，總規(guī)模100萬m3/d，處理鄭州市原王新莊污水廠處理的中心城市污水，同時承擔物流園區(qū)系統(tǒng)、中牟劉集組團等更大范圍內的城市污水處理。一期工程建設規(guī)模為65萬m3/d，于2015年建成通水；二期工程建設規(guī)模為35萬m3/d，于2017年啟動建設。一期工程設計出水水質優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，二期工程出水標準進一步提高（見表2）。圖2為鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖。

表2 鄭州新區(qū)污水處理廠設計出水水質一覽表 mg/L

圖2 鄭州新區(qū)污水處理廠污水處理工藝流程圖

3.2 加砂高密度沉淀池的設計

鄭州新區(qū)污水處理廠深度處理系統(tǒng)采用加砂高密度沉淀池和V型濾池，進一步去除各污染物，確保出水穩(wěn)定達標。鄭州新區(qū)污水廠內采用的V型濾池為常規(guī)形式，本文僅對加砂高密度沉淀的設計進行說明。

3.2.1 主要設計參數(shù)（見表3）

表3 加砂高密度沉淀池設計參數(shù)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 加砂高密度沉淀池總體布置

新區(qū)污水處理廠共設置加砂高密度沉淀池2座，進水總管從中間進入，左右對稱布置。

單座加砂高密度沉淀池分為3個系列，每系列包括進水區(qū)、混凝區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)、微砂循環(huán)區(qū)等。

3.2.3.1 進水區(qū)

進水區(qū)設置多道配水渠，每個系列實現(xiàn)均勻的配水，在系統(tǒng)運行正常的情況下，每個沉淀池的處理量基本相同。配水渠的水頭損失較小，在配水渠中無跌水且無氣體帶入，同時在配水渠死角的位置加二次混凝抹坡，避免死角對水力條件的影響。

3.2.3.2 混凝區(qū)

混凝區(qū)設計了進水導流板、出水擋板等設施，進水和出水的水流都控制在反應區(qū)的表層處。限制水流沿著池壁形成抽力，從而使水流的流徑延長，從而提高混合的效果。

3.2.3.3 絮凝區(qū)

絮凝區(qū)設置了獨有的水力調整系統(tǒng)，由淹沒式的導流桶、漏斗狀整流器、機械攪拌裝置、整流系統(tǒng)組成。另外，在導流桶和池體之間還裝有導流板，防止在絮凝池內形成的渦流和短流。設置導流桶后，絮凝池被分割為導流桶中心區(qū)域和導流桶周邊區(qū)域，在機械攪拌裝置和底部整流系統(tǒng)的作用下，中心區(qū)域和周邊區(qū)域形成不同的流態(tài)，絮體在機械攪拌的作用下快速地形成，在導流桶周邊區(qū)域進一步增長，防止了大塊絮體被攪拌裝置破壞的情況發(fā)生，增強了絮凝反應的效果。

另外，導流桶的存在優(yōu)化了攪拌裝置的運行條件，防止了因水流的變化造成的攪拌裝置機械疲勞，損壞的發(fā)生；同時，良好的流態(tài)也提升了攪拌裝置的工作效率，節(jié)省了設備成本，降低了運行能耗。

3.2.3.4 沉淀區(qū)

自絮凝區(qū)進入沉淀區(qū)，水由斜管底部通過斜管間形成的通道向上方流動，顆粒和絮體沉淀在斜管上并由于重力的作用滑下進入污泥斗。

加砂高密度沉淀池上升流速較快，和60°布置的斜管形成一個連續(xù)自刮的過程，在斜管上基本沒有絮體沉積。同時，由于微砂的作用，藻類和微生物很難在斜管上滋生。

3.2.3.5 微砂循環(huán)區(qū)

微砂循環(huán)包括微砂和污泥的排除、微砂和污泥的分離。設置污泥循環(huán)泵將污泥斗中的污泥連續(xù)排至水力分離器中，在離心力的作用下，微砂和污泥進行分離：微砂從下層流中再投入絮凝池，污泥從上層流中溢出。為避免污泥中少量的微砂對污泥處理設施磨損，新區(qū)污水廠加砂高密度沉淀池排出的污泥進入曝氣沉砂池，再次分離微砂，最終進入后續(xù)濃縮脫水系統(tǒng)。

圖3為加砂高密度沉淀池總體布置圖。

圖3 加砂高密度沉淀池總體布置圖

3.3 加砂高密度沉淀池的運行

對PAM、PAC、微砂等投加量進行統(tǒng)計，見表4所列。鄭州新區(qū)污水處理廠建成運行已有二年多，實際進出水情況見表5所列。

表4 鄭州新區(qū)污水處理廠實際加藥量（2017.6～2017.12）

表5 鄭州新區(qū)污水處理廠實際進出水水質一覽表（2017.6～2017.12） mg/L

4 結語

加砂高密度沉淀池表面負荷較高、占地面積小、出水效果穩(wěn)定，為污水處理廠深度處理系統(tǒng)穩(wěn)定達標提供可靠的保障。

隨著環(huán)保形勢日益嚴峻，污水處理廠出水標準將進一步提升，多座城市已執(zhí)行地表水準Ⅳ類甚至準Ⅲ類的要求，從鄭州新區(qū)污水處理廠的運行情況來看，通過加藥量的控制，加砂高密度沉淀池出水TP能進一步降低，甚至達到地表水中Ⅲ類標準中對于TP的要求。加砂高密度沉淀池在鄭州新區(qū)污水處理廠的運行情況，可為污水處理廠進一步提標提供借鑒。