高效澄清池在污水處理工程中的應用★

郝齊鳳，趙丹丹，折建梅，賀利飛

（神木職業技術學院，陜西 神木 719300）

0 引言

近幾年，可持續發展理念融入各領域及各大企業內。為保護生態環境、踐行可持續發展道路，企業對污水處理的重視程度提高。高效澄清池可應用于污水處理工程中，通過發揮高效澄清池作用，以提高污水處理質效，使其滿足企業日處理污水量的需求，使出水pH 值符合標準。此外，高效澄清池還具有占地面積小、運行成本低、適用廣泛等特點，在污水處理系統中應用高效澄清池能為企業節約成本，有利于企業可持續、穩定發展。

1 高效澄清池工藝特征

繼斜管沉淀池、機械加速澄清池、評流式沉淀池后，高密度澄清池誕生并被廣泛應用。高密度澄清池是一種新型高效澄清工藝。高密度澄清池的作業方式為斜管沉淀、污泥循環。由于高密度澄清池具有占地面積小、成本低、強抗沖擊負荷性、適用性廣泛、高效等特點，被廣泛應用于污水處理領域。高密度澄清池的工作原理有五個方面：一是絮凝反應池整體化；二是沉淀池和推流式反應池的慢速傳輸；三是污泥再循環系統；四是斜管沉淀機理；五是可使用合成絮凝劑和助凝劑。高密度澄清池可分為四個部分，分別是濃縮池、分離區、反應池和預沉池。高密度澄清池的池體結構如圖1 所示。

圖1 高密度澄清池的池體結構

在污水處理工程中，高效澄清池應用頻次最多。與傳統斜管澄清池相比，污水處理工程中高效澄清池絮凝能力可達到500 mg/L，水力負荷達到6 m/s。除此之外，沉降速率快、促凝消耗低、占地面積小也都是污水處理工程負責人選擇高效澄清池的原因[1]。

2 高效澄清池在某化纖公司污水處理工程中的應用

1987 年，遼寧某化纖公司建設一套污水處理設備，該污水處理設備的日處理能力達到25 000 m3。由于水質問題、設計方案與實際污水處理工作差異，該企業污水處理設備的處理能力下降至1 700 m3/d。隨著經濟發展，該企業迅速發展，生產規模也逐年擴大，加之“可持續發展”、“保護生態環境”理念的影響，原有的污水處理設備難以滿足企業生產需求，更無法為企業擴大提供支持。現階段，對該企業污水工程的污水排放量進行檢測，結果為污水排放量4 000 m3/d。由此可見，污水排水量已嚴重制約企業生產與發展，與可持續發展、環境保護理念相違背。為確保該企業生產順利、促進該企業進一步發展，該化纖企業需及時改造污水處理工程，使其達到標準，助推企業發展[2]。

2.1 污水處理工程水量、水質、排放標準

根據國家或地方規定，結合該化纖公司污水處理工程實際生產情況、檢測水質指標發展規劃，該化纖企業污水處理改造工程的廢水排水量、排放標準、水質如表1 所示。

表1 污水處理改造工程的廢水排水量（4 000 m3/d）、排放標準、水質

2.2 廢水處理改造工藝

2.2.1 確定處理工藝流程

該化纖企業生產時，會產生堿廢水、酸廢水，這兩種廢水均屬于工業廢水。如企業大量排放堿廢水與酸廢水會嚴重腐蝕管道，破壞當地生態環境。因此，化纖企業需正確處理堿廢水與酸廢水，并確保廢水處理方案符合國家規定的標準?，F階段，化纖企業使用二級生化處理、脫鋅和一級吹脫除硫等處理工藝。以上處理工作雖較大程度改善化纖企業廢水排放情況，但是仍存在許多不足之處，具體表現在六個方面：第一，廢水處理過程中出現暴堿現象較為頻繁，對吹脫除硫、中和脫鋅影響較大，進而導致Zn2+超標。第二，該化纖企業污水排放量增加2 200 m3/d。由于占地面積較大，該企業已不能繼續擴建，廢水處理改造工作僅能在原有結構上進行。第三，抗沖擊負荷性較差。在設備自身原因和設計原因影響下，機械攪拌澄清池難以實現滿負荷運行。其中，污泥排放環節難以長期高效工作，澄清池停運現象頻發，需及時檢修或清渣才可繼續作業。第四，石灰乳調控難度大，pH 數值不符合國家規定，對Zn2+沉淀影響較大。第五，該廢水處理工程現有澄清池出水pH≥11，嚴重影響生化處理工藝質效。第六，該工程現有鼓風機和曝氣頭設置缺乏科學性，控制手段不合理，將地上生化處理效率?，F階段，該化纖企業為提高生產處理效率，需消耗大量能源，不利于企業發展[3]。

2.2.2 工作原理

分析該化纖企業現有廢水處理工程的六個不足之處，經商討后選擇使用二段改造方案。第一段改造是改造生化處理前的工藝，并將機械攪拌澄清池作為第一段改造重點；第二段改造是基于第一段改造基礎上，改造生化處理工藝。在本文中，重點論述生化處理前機械攪拌澄清池。在化纖企業中，高效澄清池屬于常規處理構筑物。澄清池包含反應區、沉淀區。一般情況下，給水處理常應用該類構筑物較多，在化纖企業污水處理工程中應用較少。在污水處理工程中，高效澄清池工作原理為三個方面：其一，在澄清池內，污水按照自下而上的路徑進行流動，高效澄清池內懸浮一層泥渣，基于重力原理，澄清內的泥渣為動態平衡狀態。其二，在混凝劑作用下，懸浮顆粒逐步變成微小絮凝體。微小絮凝體穿過泥渣層時，體積較大的泥渣在不斷碰撞中被迅速消除，進而獲得較為干凈的水。其三，高效澄清池含有清水槽，所過濾的清水排出后會被清水槽收集?？梢钥闯?，影響高效澄清池工作效率的關鍵因素是泥渣區。在化纖企業污水處理工程中，泥渣區必須保障濃度穩定、泥渣保持懸浮狀態、分布均勻，這三個特點也是所有澄清池的特點。根據化纖企業污水處理工程特點，高效澄清池可分為兩種類型，分別是懸浮泥渣過濾型、泥渣循環分離型。機械加速澄清池是利用機械進行攪拌，用以提高泥渣回流、接觸絮凝的質效。因此，機械加速澄清池是泥渣循環型澄清池中的一種。在化纖企業污水處理工程中，機械加速澄清池利用機械設備進行抽升，確保泥渣始終保持垂直方向循環，進而確保其接觸絮凝并形成絮凝體，在分離區中進行分離處理。機械加速澄清池的特點為發揮泥渣活性作用，快速且高頻率地進行碰撞，進一步提高設備性能和泥渣處理質效。攪拌澄清池中包含機械攪拌設備，機械攪拌設備部分為上下兩部分，兩部分均安裝在一個軸上。其中，上部分是提升葉輪，下部分是攪拌槳?；旌纤嘣跈C械攪拌設備上部分的作用下，被提至第二反應室，下部分裝置會促使第一混合反應室中的泥渣反復流動。同時，與原水混合[4]。

該化纖企業原有污水處理工程包含5 座機械攪拌澄清池，每一個澄清池的尺寸是Φ169 mm，其中，分離區上升流速達到0.25 mm/s，設計處理水量達到5 000 m3/d。該化纖企業污水處理改造工藝流程如圖2所示。

圖2 化纖企業污水處理改造工藝流程圖

2.3 設計要點

2.3.1 吹脫池

吹脫池處于提升泵房和澄清池中間，容積為750 m3，吹脫時間為25～30 min。如化纖企業污水流量4 000 m3/d，使用該吹脫池就完全符合企業需求。技術人員可控制pH 值，以確保硫離子被脫出[5]。

2.3.2 高效澄清池

對化纖企業污水處理工程進行計算，可得出不增加構筑物時，如該企業使用高效澄清技術，就必須改造5 座澄清池。改造5 座澄清池后，5 座澄清池的污水處理能力均高于8 000 m3/d。如1 座澄清池停止工作，其余澄清池均能實現10 000 m3/d，污水處理能力完全符合企業需求。在改造澄清池方面，需注意以下8 點。

1）需對進水管道進行改造，將其改為底部切線進水。進水管道改造為Φ400 mm。

2）將原有污水處理裝置中的機械攪拌裝置進行拆除處理。

3）在高效澄清池中裝置網格式微渦旋混凝反應器。

4）在原有裝置基礎上設置反應筒。

5）應用澄清池底部和環行穿孔排泥管相結合的新方式，解決堵塞問題。

6）增加斜管，解決分離工作效率低的問題。

7）使用復合絮凝劑后，鋅離子質量濃度不超過2 mg/L，硫離子質量濃度不超過0.5 mg/L。第八，使用pH 值作為檢測依據進行監測時，使用質量分數為10%的石灰乳進行調節后，pH 值不超過10 且不低于9.5，鋅離子的處理成果符合污水處理標準[6]。

2.3.3 均合池

改造化纖企業污水處理設備時，需對均合池鼓風攪拌系統進行改造，消除沉積現象，確保作業時無沉積。隨后，利用均合池容積，使吹脫效果達到負2 價的硫離子。使用耐酸符合塑料管代替均合池鼓風攪拌管道原有材料，并鋪設兩組穿孔道，鋪設位置為池底。需要注意的是，每一個池子均需鋪設穿孔管，為曝氣攪拌工作提供便利。

2.3.4 石灰投加系統

污水處理工程包含石灰乳配置工作。開展工作時，需面對惡劣的工作環境，并投入較多的人力。改造石灰乳配置工作主要目標是改善工作環境、減輕工作強度。石灰投加系統改進工作需注意以下四部分內容。首先，工作人員需設置料位控制。料位信號指導工作人員進行物料輸送工作。工作人員配灰過程中，僅需打開控制閥，石灰就可自動進入料倉。其次，需重視配灰筒水流量。實際控制工作中，工作人員需重視石灰量與進水量的比例，以保障石灰乳濃度符合標準。再次，需開展罐內液位控制工作。實際工作中，工作人員需開展該項工作。罐內液位處于低液位時，需立即通知工作人員進行配料，罐內液位處于高液位時，僅需開泵進料即可。為確保連續供料工作順利進行，兩個貯灰罐的液位需自動切換，在此情況下，可將出口閥更換成電動控制閥。最后，澄清池中的pH 在線儀表數值是工作人員控制投灰泵的主要依據，可通過操作投灰泵以保障pH 值超過9.5，但不超過10。

3 化纖企業污水處理工程調試、運行情況、主要經濟技術指標

該化纖企業污水處理工程改造結束后立即投入調試階段。改造結束后，新高效澄清池不需要投泥工作，節省投泥時間和啟動時間。首次啟動后，高效澄清池在3 d 內實現滿負荷運行。調試過程中，工作人員對4 個單池進行實驗，實驗結果顯示，4 個單池最大出水量均能達到15 000 m3/d。

實際調試過程中，高效澄清池受到曝堿、曝酸影響。水質恢復到正常數值后，該高效澄清池迅速恢復到正常狀態，并持續運行。兩年后，高效澄清池正常運作且各項指標均符合地方與國家標準、也符合設計要求。其中，鋅離子質量濃度未超過2 mg/L，硫離子質量濃度未超過0.3 mg/L，出水懸浮物質量濃度未超過30 mg/L[7]。

針對污水處理工程改造，該化纖企業總投入在450～550 萬元，其中，運行費用為0.4 元/m2。

總之，如不增加構筑物，化纖企業污水處理工程使用高效澄清池能提高污水處理效果，滿足企業發展需求。高效澄清池應用后處理水量增加2 200 m3/d，經測試該污水處理工程運作情況良好，水質符合設計標準且優于地方標準。與原有污水處理工程相比，高效澄清池具備強抗沖擊負荷力。實際作業過程中，可能會出現水質或水量波動較大的情況，但仍能保持出水水質質量。除此之外，工程改造后，自動化程度迅速提高，工作環境得以優化，工作人員的工作強度有所減少。該工程改造所花費用相對較低，運行過程中消耗費用較少，有利于企業長遠發展。

4 結論

化纖企業原有污水處理工程日處理水量未達到企業要求及國家標準。在不增加構筑物的背景下，使用高效澄清池改造后，該企業污水處理工程日處理水量提高至4 000 m，不僅滿足企業需求，還符合國家標準。改造后，對污水處理工程進行調試，調試結果符合設計要求，也滿足企業發展需求。除此之外，該工程日運行費用僅有0.4 元，大大節約運行成本。