南方地區(qū)污水處理廠高效沉淀池的設(shè)計與運行效果研究

□ 許松梅

為力爭水環(huán)境質(zhì)量的總體改善，各地對已建或新建污水處理設(shè)施出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A排放標準，有的地方甚至高于一級A排放標準，生活污水處理工藝也由過去二級處理提高至三級處理。對比廣西各污水處理廠的處理工藝，盡管前端二級生化處理單元形式多樣，但在三級處理單元中，最常采用的仍是“高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池”。在實際運行過程中，部分運營企業(yè)根據(jù)污水水質(zhì)及運行經(jīng)驗，將COD、BOD、TN、NH3-N等污染物控制在前端二級生化處理單元去除，在高效沉淀池的混合區(qū)投加PAM、PAC，并通過后續(xù)絮凝區(qū)及沉淀區(qū)域?qū)崿F(xiàn)污水TP、SS的進一步去除，即讓處理水實現(xiàn)除大腸菌群數(shù)外的其余指標達標，末端纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池則采用超越的方式運行。由此可見，高效沉淀池在整個處理工藝中占據(jù)的重要地位。

高效沉淀池包括混合區(qū)、絮凝區(qū)、導流區(qū)、沉淀區(qū)、設(shè)備用房區(qū)幾部分（見圖1）。高效沉淀池通過精確控制污泥循環(huán)維持均勻絮凝所需要的較高污泥濃度，利用斜管沉淀出水、定時排泥等一系列手段，確保了較高的處理效率及出水水質(zhì)的穩(wěn)定。通過對廣西城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院參與的幾個項目的高效沉淀池從設(shè)計、施工、到最終投入使用進行跟蹤調(diào)研，針對其存在問題進行總結(jié)分析，為其他項目提供一些經(jīng)驗。

1 甲市污水處理廠提標改造項目

1.1 基本情況

甲市地處低緯度，靠近北回歸線，屬于亞熱帶季風氣候，光照充足，年平均日照時間達1906h，年平均氣溫19℃～22℃。污水處理廠處理規(guī)模為6萬m3/d，原設(shè)計處理工藝為“格柵+旋流沉砂池+改良氧化溝+紫外消毒”，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B排放標準。經(jīng)提標改造，該廠將二級生物處理單元改為A2O+二沉池，同時后續(xù)增加了高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池，出水執(zhí)行一級A標準。

1.2 高效沉淀池的設(shè)計情況

高效沉淀池分為兩組，并采用加設(shè)頂棚設(shè)計。其中：混合停留時間1.47min，單組混合區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸3.20m×3.20m；絮凝池停留時間14.80min，單組絮凝區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸7m×7m；斜管沉淀池最高時表面水力負荷為10.10m3/（m2·h）；單組斜管沉淀區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸12.7m×15m（中間集水區(qū)占1.6m）。

1.3 高效沉淀池的實際運行情況

至今，高效沉淀池經(jīng)過近半年的試運行，運行基本達到預期效果，但在現(xiàn)場調(diào)研中，還是發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計或施工細節(jié)處理不當?shù)那闆r影響了運行效果。

（1）絮凝區(qū)靠近一側(cè)邊約300mm寬的區(qū)域處出現(xiàn)絮凝混合不勻的情況（見圖2）。主要因為在施工過程中，絮凝池攪拌器安裝位置未按設(shè)計圖紙要求居中設(shè)置，造成攪拌器與四周池壁距離不等，其中距離較遠的一側(cè)攪拌器效力無法達到，不能形成很好的攪拌效果，長時間運行后，該區(qū)域極易出現(xiàn)積泥返泥的現(xiàn)象。

圖2 絮凝混合不勻現(xiàn)象

（2）混合區(qū)與絮凝區(qū)間的過渡池、沉淀池前的導流區(qū)（以池角為甚）均出現(xiàn)不同程度的返泥現(xiàn)象（見圖3）。前文提到的過渡池不僅是混合區(qū)與絮凝區(qū)間水力過渡段，也是將高效沉淀池各處理單元在結(jié)構(gòu)尺寸上實現(xiàn)規(guī)整銜接的組成部分。因此，在設(shè)計時過度專注于整個池體結(jié)構(gòu)尺寸的完美銜接，疏忽了其水力流動性，造成過渡池內(nèi)水力條件不佳，在其出口外圍出現(xiàn)積泥現(xiàn)象。另外，根據(jù)調(diào)查，施工方未按設(shè)計圖對斜管沉淀區(qū)周邊四個角進行二次澆注倒角，也造成了該區(qū)域積泥，又因其為刮泥機的死角，時間長了這些積泥區(qū)域即會出現(xiàn)厭氧反應(yīng)，有返泥現(xiàn)象。針對上面兩種情況，提出了在過渡池四周二次加注混凝土倒角、沉淀池按原設(shè)計二次澆注混凝土倒角改造。

圖3 導流區(qū)的返泥現(xiàn)象

2 A縣污水處理廠技術(shù)改造項目

2.1 基本情況

A縣地處低緯度，靠近北回歸線，屬于亞熱帶季風氣候，光照充足，年平均日照時間達1906h（因A縣現(xiàn)已撤縣并入甲市，日照數(shù)據(jù)采用甲市數(shù)據(jù)），年平均氣溫18℃～22℃，縣城污水處理廠處理規(guī)模為2萬m3/d，原設(shè)計處理工藝為“格柵—平流沉砂池—改良型A/O工藝（水解酸化+曝氣好氧）—平流沉淀池—紫外線消毒”，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A排放標準。但實際運行中，出水SS、TP長期超標，出水氨氮、總氮時有超標。經(jīng)技術(shù)改造，該廠除將二級生物處理單元改為ANO工藝外，同時后續(xù)增加了高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池。

2.2 高效沉淀池的設(shè)計情況

高效沉淀池除混合池外，其余部分均分兩組設(shè)計。其中：混合停留時間1.0min，混合區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸2.6m×2.6m；絮凝池停留時間8.1min，單組絮凝區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸3.8m×3.8m；斜管沉淀池最高時表面水力負荷為10.5m3/（m2·h），單組斜管沉淀區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸8.5m×9.5m（中間集水區(qū)占1.5m）。

2.3 高效沉淀池實際運行情況

高效沉淀池運行初期基本達到預期效果。原設(shè)計的纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池因場地用地問題而未予以實施，但通過前端工藝單元的調(diào)節(jié)，污水廠最終的出水仍達到一級A排放標準。經(jīng)過一段時間的運行，高效沉淀池運行反映出以下問題。

（1）斜管區(qū)藻類滋生較為嚴重。因考慮投資因素，原設(shè)計高效沉淀池采用無頂棚設(shè)計，由于項目區(qū)域地處低緯度，靠近北回歸線，屬于亞熱帶季風氣候，光照充足，加上前端來水仍含有一定的氮、磷等物質(zhì)，因此，會產(chǎn)生藻類滋生相對嚴重的現(xiàn)象。雖然在一些研究及工程實際中顯示，斜管沉淀池中藻類的滋生對處理污水的進一步脫氮除磷有一定的效果，但其存在（特別是過量存在）還是會影響視覺效果，加上本項目高效沉淀池后端纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池未能實施，過多的藻類會引起出廠尾水存在SS超標排放的隱患。因此，污水廠運營方在高效沉淀池上方加設(shè)頂棚，同時在側(cè)面采用了遮陽措施，使藻類滋生現(xiàn)象得到一定程度的遏制。

（2）加藥管道易于堵塞，影響生產(chǎn)運行。在技術(shù)改造設(shè)計中，高效沉淀池投藥設(shè)備考慮與原設(shè)計污泥脫水機房的投藥設(shè)備集中統(tǒng)一設(shè)于現(xiàn)狀污泥脫水機房內(nèi)。由于加藥管路較長，雖然設(shè)計為解決管道的淤堵問題，放大了加藥管的管徑，但大管徑低流速同樣無法避免管道堵塞。

3 B縣污水處理廠技術(shù)改造項目

3.1 基本情況

B縣地處低緯度，屬于亞熱帶季風氣候，但其境內(nèi)地形起伏較大，山高谷深，年平均日照時間達1443h，年平均氣溫19℃～20.4℃，縣城污水處理廠處理規(guī)模為1萬m3/d，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A排放標準。其原設(shè)計處理工藝、存在問題與A縣情況基本一致，我們在技術(shù)改造中采用了與A縣污水處理廠基本一致的技術(shù)路線，除將二級生物處理單元改為ANO工藝外，后端增加了高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池。

3.2 高效沉淀池的設(shè)計情況

高效沉淀池分兩組設(shè)計。其中：混合停留時間2.13min，單組混合區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸1.8m×1.65m；絮凝池停留時間12.4min，單組絮凝區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸3.5m×3.4m；斜管沉淀池最高時表面水力負荷為10.9m3/（m2·h），單組斜管沉淀區(qū)平面結(jié)構(gòu)尺寸5.8m×7.3m（中間集水區(qū)占1.5m）。

3.3 高效沉淀池實際運行情況

高效沉淀池運行初期基本達到預期效果。原設(shè)計的纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池同樣未予實施，但通過前方工藝單元的調(diào)節(jié)，污水廠最終的出水仍達到一級A排放標準。由于B縣所處地理位置及氣候特征，其日照時間、平均氣溫均少于及低于A縣，其高效沉淀池雖然同樣未加蓋，卻未出現(xiàn)藻類嚴重滋生的問題[1]。該廠在建設(shè)階段及運行階段同樣出現(xiàn)了以下問題：

（1）設(shè)備用房尺寸不足，造成配電柜、回流污泥流量計等設(shè)備的安裝不合理。由于B縣污水處理廠處理規(guī)模僅1萬m3/d，其混合區(qū)、絮凝區(qū)、導流區(qū)、沉淀區(qū)等工藝技術(shù)尺寸較小，設(shè)計時又過于強調(diào)整個池體規(guī)整度要求，造成設(shè)備用房區(qū)尺寸拮據(jù)。

（2）加藥管道易于堵塞。其中的原因分析同A縣污水處理廠一致。

4 結(jié)論

如今，高效沉淀池已被應(yīng)用于眾多的工程實例，且仍會在今后新建污水處理廠項目的深度處理單元中被廣泛采用。因此，通過對上述三個項目高效沉淀池的設(shè)計、施工、運行存在問題的分析研究，提出一些看法，為其他項目的建設(shè)提供一些經(jīng)驗。

（1）混合絮凝過程對于出水的沉淀分離效果起到至關(guān)重要的作用，混合池、絮凝池池體設(shè)計除了要保證合理的混合絮凝時間外，其池體工藝尺寸設(shè)計應(yīng)保證處理水與藥劑的充分混合，避免死角出現(xiàn)也是出水水質(zhì)得到保證的關(guān)鍵。

（2）PAC及PAM投藥系統(tǒng)應(yīng)充分考慮其藥劑沉淀堵塞的因素，建議有條件時，盡量將藥劑投加設(shè)備靠近投加點布設(shè)，在加藥管上多設(shè)沖洗管道接口，以便今后運維時通過藥劑沖洗清通管道系統(tǒng)。

（3）設(shè)備用房空間要充分考慮設(shè)備的安裝和檢修，特別需要注意回流污泥流量計前后端安裝直線段的距離要求。