北極星水處理網(wǎng)訊:摘 要：結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用項(xiàng)目，介紹了復(fù)合沉淀池的衍變及運(yùn)行效果。復(fù)合沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池的優(yōu)化組合。首先在斜管沉淀池前增設(shè)一段12～25m長的平流沉淀池，使大量礬花與泥渣在前端平流段沉淀，從而降低斜管沉淀池的泥量負(fù)荷，而且使位于復(fù)合沉淀池后部的斜管沉淀池前端不再積泥。其次，通過在池底配置刮泥小車、結(jié)合向上流排泥管沉淀池技術(shù)徹底解決了沉淀池排泥不暢的問題。復(fù)合沉淀池特別適用于冬季低溫低濁、夏季高濁的水廠，具有結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)、降低運(yùn)行成本、節(jié)省占地及投資等優(yōu)勢(shì)。
1 沉淀池技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1 研究背景
常規(guī)給水處理工藝流程包括混凝、沉淀、過濾、消毒。其中，沉淀是從水中分離出懸浮物的基本操作單元。懸浮物顆粒的去除效率主要取決于顆粒在水體中所處的位置，粒徑相同的懸浮顆粒處在水體表面和水體中部時(shí)，其去除幾率是不同的。根據(jù)此特點(diǎn)衍生出多種類型沉淀池。
作為傳統(tǒng)水處理構(gòu)筑物的平流式沉淀池，具有水力條件好、沉淀效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；但停留時(shí)間長，尤其在處理低溫低濁水時(shí)停留時(shí)間要超過2h，占地面積大，做外圍護(hù)結(jié)構(gòu)防凍投資較大。斜管沉淀池由淺池理論發(fā)展而來，具有處理效果好、停留時(shí)間短、占地面積小并適用于低溫地區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)原水濁度適應(yīng)性較差，且前端斜管易堵塞。在處理高濁度水的沉淀構(gòu)筑物中，輻流式沉淀池的關(guān)鍵技術(shù)在于沉淀泥渣的排除，具有排泥方便的特點(diǎn)，又可作為高濃度泥沙原水的污泥濃縮池。高效沉淀池可通過污泥回流，發(fā)揮接觸絮凝的作用。在絮凝區(qū)及回流污泥中投加高分子絮凝劑有助于絮凝顆粒聚結(jié)沉淀，沉淀出水經(jīng)過斜管沉淀區(qū)，進(jìn)一步沉淀分離出水中的細(xì)小雜質(zhì)顆粒，下部設(shè)大容積污泥濃縮區(qū)定時(shí)排泥。給水處理中沉淀池設(shè)計(jì)的兩大技術(shù)難點(diǎn)是沉淀效果不穩(wěn)定和排泥不暢的問題。
針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)，國內(nèi)出現(xiàn)的多級(jí)斜管/斜板沉淀池和高效沉淀池。這兩種沉淀池都是對(duì)斜管沉淀池進(jìn)行改造，不僅結(jié)構(gòu)池體發(fā)生改變，還額外增加了斜管、斜板或過濾介質(zhì)，構(gòu)造復(fù)雜，但并沒有解決斜管沉淀池前端易積泥、前端斜管易損壞、排泥不暢，以及進(jìn)水水質(zhì)變化（如冬季低溫低濁，夏季高濁）所帶來的沖擊等問題。
1.2 復(fù)合沉淀池的衍變
西安市自來水公司曲江水廠建于1987年，工程設(shè)計(jì)規(guī)模60×104m3/d，1990年8月通水運(yùn)行。2001年6月國家頒布了新的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》，該規(guī)范對(duì)供水水質(zhì)提出了更高的要求。曲江水廠原水經(jīng)現(xiàn)有工藝處理，出水水質(zhì)已達(dá)不到新規(guī)范要求；再加上水廠經(jīng)12年的生產(chǎn)運(yùn)行，部分設(shè)備已經(jīng)老化、故障頻繁，嚴(yán)重影響了水廠的正常運(yùn)行。鑒于以上情況，曲江水廠改造工程從2001年開始設(shè)計(jì)，改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模60×104m3/d。
原有絮凝沉淀工藝(見圖1)為回轉(zhuǎn)隔板絮凝池，停留時(shí)間約20 min。斜管沉淀池出水最大允許濁度按照15 NTU進(jìn)行控制，清水區(qū)平均上升流速約為2.8 mm/s，實(shí)際出水濁度一般在10 NTU以下。原工藝存在的主要問題：隔板絮凝池的絮凝效果差，易沉泥且排泥困難，尤其是渠道連接段沉泥嚴(yán)重，而且無法利用原池型進(jìn)行改造。由于原設(shè)計(jì)中考慮曲江水廠二期工程水處理工藝改為直接過濾工藝，即一期工程的沉淀池是以濾池外形為基礎(chǔ)改設(shè)為斜管沉淀池，這種設(shè)計(jì)使斜管沉淀池一直存在上升流速大、沉淀效果差、排泥不暢、配水廊道積泥難以排除等問題。
改造工程可利用的場(chǎng)地為改造前的隔板反應(yīng)池和配水廊道區(qū)域，水廠分為四個(gè)系列，改造時(shí)一個(gè)系列停水，其余三個(gè)系列正常運(yùn)行。本次改造一方面要降低沉淀負(fù)荷，改善排泥條件；另一方面要結(jié)合現(xiàn)有場(chǎng)地條件，提高濾池截污能力。改造方案見圖2。新建混合絮凝池，增加了13m長的平流段沉淀池及23m長的斜管沉淀池，將新建的兩段沉淀池合建，保留原斜管沉淀池前4格，增大沉淀池的總有效面積，降低沉淀池負(fù)荷，清水區(qū)上升流速由2.8mm/s降至1.46mm/s。該方案比平流沉淀池需要的總長減少至少30m。
改造運(yùn)行后的混合沉淀池的沉淀效果、沉淀效率等各項(xiàng)技術(shù)性能均優(yōu)于單一的沉淀池。采用正面全斷面直接配水，有效提高了斜管沉淀池配水的均勻性，泥渣在流經(jīng)長10～15m的區(qū)段時(shí)大部分已自由沉降，有清晰的泥水分界沉降界面線，高濁度原水中大量的泥沙在前端平流段內(nèi)沉淀，從而降低了斜管沉淀池的負(fù)荷，保證了沉淀池的出水水質(zhì)。新建平流段和斜管沉淀池排泥統(tǒng)一采用池底小車刮泥，通過鋼絲繩牽引小車將泥渣刮到排泥斗，再由排泥管排出。
曲江水廠改造完成后，全廠沉淀均采用復(fù)合沉淀池，幾年的生產(chǎn)運(yùn)行表明，新系統(tǒng)對(duì)不同季節(jié)的原水都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，表現(xiàn)出良好的抗水量和水質(zhì)沖擊負(fù)荷的能力，有效解決了低溫低濁、大流量高濁度水難處理的問題。
通過幾年的運(yùn)行總結(jié)，曲江水廠最大日處理能力可達(dá)65×104m3/d。2011年7月―9月雨季期間，進(jìn)廠原水濁度持續(xù)偏高，連續(xù)一周超過300NTU，特別是9月21日―9月23日，西安發(fā)生多年一遇的持續(xù)強(qiáng)降雨，致使原水最高瞬時(shí)濁度達(dá)1700NTU，這時(shí)的進(jìn)廠水量約2.4×104m3/h，接近滿負(fù)荷運(yùn)行，但經(jīng)過處理后出廠水濁度仍然控制在0.4NTU以下。
在隨后的多個(gè)給水處理工程中，這種創(chuàng)新的沉淀池形式也同樣表現(xiàn)出了優(yōu)異的處理效果。為了更廣泛地推廣和應(yīng)用這種技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司申請(qǐng)并取得了復(fù)合沉淀池專利（專利號(hào)：ZL201020526832.4）。
2 復(fù)合沉淀池技術(shù)
2.1 基本構(gòu)造
該復(fù)合沉淀池為前置平流段全斷面配水斜管沉淀池，在斜管沉淀池前增設(shè)一段12～25m長的平流沉淀池，大量礬花與泥渣在前端平流段沉淀，然后經(jīng)斜管沉淀池二次沉淀，從而降低了斜管沉淀池的泥量負(fù)荷，使斜管沉淀池前端不再積泥，前端斜管不易損壞，延長斜管沉淀池的使用壽命，即使進(jìn)水出現(xiàn)低溫低濁度或高濁時(shí)，出水水質(zhì)也能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和沉定池運(yùn)行效果，建議平流段最長25m，即可滿足前端礬花與泥渣的沉淀需要，然后再經(jīng)斜管沉淀池二次沉淀。復(fù)合沉淀池平面布置及剖面分別見圖3和圖4。
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