水平管高效沉淀技术在污水一级A达标处理的应用
唐剑飞 方素梅
摘要：本文介绍了东营市某污水处理厂深度处理工艺的概况、采用的工艺及运行效果。希望能够为今后新建污水处理工程或者污水提标改造的工艺选择提供有价值的参考。
关键词：水平管高效沉淀池；深度处理；化学除磷
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0101-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.059
Application of horizontal precipitation efficient precipitation technology in sewage level A standard treatment
Tang Jianfei ， Fang Sumei
（Zhuhai Jiutong Water Co.， Ltd. Zhuhai Guangdong 519000，China）
Abstract： This paper introduces the general situation， process and operation effect of the advanced treatment technology of a sewage treatment plant in Dongying. It is hoped that it can provide valuable reference for the selection of new sewage treatment works or upgrading of sewage treatment processes in the future.
Key words： Horizontal tube high efficiency sedimentation tank；Advanced treatment；Chemical phosphorus removal
随着社会经济的快速发展，国家和各地方对污水处理厂的排放标准要求日趋严格。大多污水厂所面临的问题主要是出水中磷的含量很难稳定达标，二沉池出水的TP一般很难达到0.5mg/L以下，因此需要考虑增加深度处理系统以保证出水水质。东营市某污水处理厂深度处理系统中采用了水平管高效沉淀工艺作为核心工艺，很好地解决了出水总磷難达标的问题[1]。
1 工程背景
东营市某污水处理厂，近期（2015年）设计规模为4.0万m3/d，处理工艺为“预处理+A2O+深度处理+次氯酸钠消毒”，深度处理采用了“水平管高效沉淀池+V型滤池”的工艺，出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
2 进出水水质
东营市某城区为居民区，污水处理厂进水以生活污水为主。
试运行后，二沉池出水水质中NH3-N和TN 含量达标，SS≤20mg/L，TP≤1.5mg/L，尚未达到一级A标准的要求，需采用深度处理单元解决SS和TP超标问题。
3 工艺选择
一般经生化处理后的出水SS含量较低，溶解性磷凝聚的絮凝物较细小，不易沉降，普通沉淀工艺难以有效沉淀去除。因此，一般较多采用高密度沉淀池和水平管高效沉淀池。
3.1 高密度沉淀池
高密度沉淀池采用的是斜管工艺，通过对前端絮凝技术进行加强从而增强沉淀效果。因此，污水深度处理系统采用高密度沉淀池沉淀效率较低，运行成本较高，且易受到进水水量和水质的干扰，无法连续稳定运行，影响污水稳定达标排放[2]。
3.2 水平管高效沉淀池
水平管高效沉淀池则采用了新型高效水平沉淀分离技术，其应用的是浅层沉淀理论，是当前固液重力分离工艺的一种新型、实用高效沉淀技术。水平管沉淀技术工作原理：水平管沉淀分离装置由多层水平放置的菱形沉淀管（以下简称“沉淀管”）和与水平面成60°滑泥斜道组成，将竖直的过水断面分割成沉降距离相等的沉淀管和滑泥斜道，细分了沉淀和排泥功能。混合絮凝后的原水水平流过沉淀管时，水中颗粒物或絮体垂直沉淀，接触到沉淀管底部后下滑，及时通过排泥狭缝进入滑泥道，脱离水流随之进入沉淀池底部的污泥区，水走水道，泥走泥道，这样能缩短悬浮物的沉降距离，从构造上解决了沉淀管水平放置排泥困难的重大难题。
水平管高效沉淀技术的优势在于：沉淀效率高，稳定性好，抗冲击负荷强，运行成本低，安装维护便捷，且水平管沉淀装置可采取并联或串联的形式组装，降低了沉淀池的深度，节省基建投资，减少了占地面积。
3.3 工艺分析确定
综上所述，水平管高效沉淀池应用在东营某水厂较高密度沉淀池具有以下优势：
（1）菱形管束间设置两端封闭的独立滑泥道，形成静水区，使水平放置的菱形管中沉淀的泥及时与水流分离，水走水道，泥走泥道，杜绝如高密度沉淀池中的斜管沉淀后的污泥下滑时与水流共用同一流道，而导致跑矾及堵塞现象发生。（2）处理二级生化的出水时，水中SS含量较低，溶解性磷凝聚的絮凝物较细小，不易沉降，运用高密度沉淀工艺沉淀效果差，但运用水平管高效沉淀工艺，絮体仅需较短距离便能沉降到菱形管壁，下滑至独立的排泥道，完全与水流隔离，避免跟随水流进入后续工艺，因此，可保证出水水质稳定达标排放。（3）高密度沉淀工艺需全年投加PAM，但水平管高效沉淀池一般情况下无需投加PAM，减小对后续过滤工艺的影响。因此，东营市某污水处理厂采用了水平管高效沉淀池，并通过实验确定了最佳混凝药剂以及最佳的投药量，降低后续构筑物的负荷，保证了出水稳定达标排放。详细工艺流程如下：二沉池——提升泵——管式静态混合器——高效絮核塔——网格絮凝池——水平管沉淀——V型滤池。
4 主要工艺设计说明及参数
4.1 高效絮核塔
在SS含量低、溶解性磷凝聚的絮凝物较细小的情况下，为了提高絮凝效果，特增加高效絮核塔的工艺，增强絮体密实度便于后续沉淀。
高效絮核塔的反应区呈圆锥状，圆锥面积逐渐增大，过水面积逐渐增加，水流流速由大到小连续变速，速度梯度逐步降低，G值连续递减，整个絮核过程变化规律更接近理想絮凝池的状态。同时，为了更好地提高混凝、絮凝反应效果，絮核装置的反应区内部填充填料，将水流分割成无数股细小的水流，增大了水与药剂接触反应的面积，实现了均匀的水力搅拌作用，满足了适当的紊流强度。因此，高效絮核塔能使原水中较少的絮凝物充分与药剂反应并能相互碰撞，增强絮体密实度，提高絮凝效果[3]。东营市某污水处理厂采用两座高效絮核塔，每座设计水量为20000m?/d，尺寸为：φ2000×φ1100×5300mm。
4.2 网格絮凝池
东营市某污水处理厂絮凝反应池采用了网格絮凝池，设计了网格絮凝装置，孔眼尺寸依次为50mm、80mm、100mm，可有效地提高絮凝效果。絮凝反應池共设置4组，每组网格絮凝池总尺寸为：L×B×H=7.575×5800×5700mm，每组设计竖井24格，絮凝反应时间为17 min。
4.3 水平管高效沉淀池
东营市某污水处理厂沉淀工艺运用水平管高效沉淀工艺，溶解性磷凝聚的絮凝物仅需较短距离便能沉降到菱形管壁，下滑至独立的排泥道，完全与水流隔离，避免跟随水流进入后续工艺，沉淀效率高，可减轻后续工艺的负荷。水平管高效沉淀池共设计为2组，每组分2格，单格设计水量为10000m?/d，单格水平管高效沉淀池设计尺寸设计为：L×B×H=7225×2000×2000mm。
5 运行效果
东营市某污水处理厂在具备进水调试条件的情况下，进行系统调试。成功调试后，针对正常稳定运行的水平管高效沉淀池进行3个月跟踪记录，结果如下所示：
（1）自2016年6月6日-2016年8月31日时间段内，水平管高效沉淀池进水流量最大值48318m3/d，最小值13784m3/d，平均值为33681m3/d。
（2）在二沉池出水SS≤20mg/L，TP≤1.5mg/L情况下，水平管高效沉淀池出水SS保持在10mg/L以下（包含10mg/L，见图2）沉淀池出水TP保持在0.5mg/L以下（包含0.5mg/L，见图3），达到一级A排放标准，可超越滤池进行排放。
（3）运行期间，水平管高效沉淀池单池满负荷情况下，运行药耗如下：当水平管高效沉淀池进水TP≥1时，PAC投药量约为40mg/L，当水平管高效沉淀池进水TP<1时，PAC投药量约为30mg/L，在此期间，均无需投加PAM。
6 结语
东营市某污水处理厂采用水平管高效沉淀池作为深度处理的核心工艺，经过实际运行，水平管高效沉淀技术应用于深度处理流程中，较其他高效沉淀工艺更加有利于优化污水处理厂处理效果，系统中机械设备少，且药剂无需投加PAM，运行费用低[4]，保证出水稳定达到一级A标准排放，可根据已成功运行的案例选择超越滤池排放或者直接取消滤池运行。
参考文献
[1]吴悦颖，王洪臣，孙娟，张文静.我国城镇污水处理设施脱氮除磷能力现状分析及对策建议[J].给水排水，2014（s1） ：118-122.
[2] 尤作亮，蒋展鹏，师绍琪，祝万鹏.回流污泥强化城市生活污水一级处理的研究[J].给水排水，1999（04）：15-17.
[3]尤作亮，蒋展鹏，祝万鹏，师绍琪.城市污水强化一级处理的研究进展[J].中国给水排水，1998（05）：30-33.
[4] 汤红妍，李国芝，李铭，魏学锋.化学混凝法强化城市污水一级处理的研究[J].安全与环境工程，2008（02）：64-68.
收稿日期：2018-05-14
作者简介：唐剑飞（1988-），女，本科，助理工程师，研究方向为给排水处理。
摘要：本文介绍了东营市某污水处理厂深度处理工艺的概况、采用的工艺及运行效果。希望能够为今后新建污水处理工程或者污水提标改造的工艺选择提供有价值的参考。
关键词：水平管高效沉淀池；深度处理；化学除磷
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0101-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.059
Application of horizontal precipitation efficient precipitation technology in sewage level A standard treatment
Tang Jianfei ， Fang Sumei
（Zhuhai Jiutong Water Co.， Ltd. Zhuhai Guangdong 519000，China）
Abstract： This paper introduces the general situation， process and operation effect of the advanced treatment technology of a sewage treatment plant in Dongying. It is hoped that it can provide valuable reference for the selection of new sewage treatment works or upgrading of sewage treatment processes in the future.
Key words： Horizontal tube high efficiency sedimentation tank；Advanced treatment；Chemical phosphorus removal
随着社会经济的快速发展，国家和各地方对污水处理厂的排放标准要求日趋严格。大多污水厂所面临的问题主要是出水中磷的含量很难稳定达标，二沉池出水的TP一般很难达到0.5mg/L以下，因此需要考虑增加深度处理系统以保证出水水质。东营市某污水处理厂深度处理系统中采用了水平管高效沉淀工艺作为核心工艺，很好地解决了出水总磷難达标的问题[1]。
1 工程背景
东营市某污水处理厂，近期（2015年）设计规模为4.0万m3/d，处理工艺为“预处理+A2O+深度处理+次氯酸钠消毒”，深度处理采用了“水平管高效沉淀池+V型滤池”的工艺，出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
2 进出水水质
东营市某城区为居民区，污水处理厂进水以生活污水为主。
试运行后，二沉池出水水质中NH3-N和TN 含量达标，SS≤20mg/L，TP≤1.5mg/L，尚未达到一级A标准的要求，需采用深度处理单元解决SS和TP超标问题。
3 工艺选择
一般经生化处理后的出水SS含量较低，溶解性磷凝聚的絮凝物较细小，不易沉降，普通沉淀工艺难以有效沉淀去除。因此，一般较多采用高密度沉淀池和水平管高效沉淀池。
3.1 高密度沉淀池
高密度沉淀池采用的是斜管工艺，通过对前端絮凝技术进行加强从而增强沉淀效果。因此，污水深度处理系统采用高密度沉淀池沉淀效率较低，运行成本较高，且易受到进水水量和水质的干扰，无法连续稳定运行，影响污水稳定达标排放[2]。
3.2 水平管高效沉淀池
水平管高效沉淀池则采用了新型高效水平沉淀分离技术，其应用的是浅层沉淀理论，是当前固液重力分离工艺的一种新型、实用高效沉淀技术。水平管沉淀技术工作原理：水平管沉淀分离装置由多层水平放置的菱形沉淀管（以下简称“沉淀管”）和与水平面成60°滑泥斜道组成，将竖直的过水断面分割成沉降距离相等的沉淀管和滑泥斜道，细分了沉淀和排泥功能。混合絮凝后的原水水平流过沉淀管时，水中颗粒物或絮体垂直沉淀，接触到沉淀管底部后下滑，及时通过排泥狭缝进入滑泥道，脱离水流随之进入沉淀池底部的污泥区，水走水道，泥走泥道，这样能缩短悬浮物的沉降距离，从构造上解决了沉淀管水平放置排泥困难的重大难题。
水平管高效沉淀技术的优势在于：沉淀效率高，稳定性好，抗冲击负荷强，运行成本低，安装维护便捷，且水平管沉淀装置可采取并联或串联的形式组装，降低了沉淀池的深度，节省基建投资，减少了占地面积。
3.3 工艺分析确定
综上所述，水平管高效沉淀池应用在东营某水厂较高密度沉淀池具有以下优势：
（1）菱形管束间设置两端封闭的独立滑泥道，形成静水区，使水平放置的菱形管中沉淀的泥及时与水流分离，水走水道，泥走泥道，杜绝如高密度沉淀池中的斜管沉淀后的污泥下滑时与水流共用同一流道，而导致跑矾及堵塞现象发生。（2）处理二级生化的出水时，水中SS含量较低，溶解性磷凝聚的絮凝物较细小，不易沉降，运用高密度沉淀工艺沉淀效果差，但运用水平管高效沉淀工艺，絮体仅需较短距离便能沉降到菱形管壁，下滑至独立的排泥道，完全与水流隔离，避免跟随水流进入后续工艺，因此，可保证出水水质稳定达标排放。（3）高密度沉淀工艺需全年投加PAM，但水平管高效沉淀池一般情况下无需投加PAM，减小对后续过滤工艺的影响。因此，东营市某污水处理厂采用了水平管高效沉淀池，并通过实验确定了最佳混凝药剂以及最佳的投药量，降低后续构筑物的负荷，保证了出水稳定达标排放。详细工艺流程如下：二沉池——提升泵——管式静态混合器——高效絮核塔——网格絮凝池——水平管沉淀——V型滤池。
4 主要工艺设计说明及参数
4.1 高效絮核塔
在SS含量低、溶解性磷凝聚的絮凝物较细小的情况下，为了提高絮凝效果，特增加高效絮核塔的工艺，增强絮体密实度便于后续沉淀。
高效絮核塔的反应区呈圆锥状，圆锥面积逐渐增大，过水面积逐渐增加，水流流速由大到小连续变速，速度梯度逐步降低，G值连续递减，整个絮核过程变化规律更接近理想絮凝池的状态。同时，为了更好地提高混凝、絮凝反应效果，絮核装置的反应区内部填充填料，将水流分割成无数股细小的水流，增大了水与药剂接触反应的面积，实现了均匀的水力搅拌作用，满足了适当的紊流强度。因此，高效絮核塔能使原水中较少的絮凝物充分与药剂反应并能相互碰撞，增强絮体密实度，提高絮凝效果[3]。东营市某污水处理厂采用两座高效絮核塔，每座设计水量为20000m?/d，尺寸为：φ2000×φ1100×5300mm。
4.2 网格絮凝池
东营市某污水处理厂絮凝反应池采用了网格絮凝池，设计了网格絮凝装置，孔眼尺寸依次为50mm、80mm、100mm，可有效地提高絮凝效果。絮凝反應池共设置4组，每组网格絮凝池总尺寸为：L×B×H=7.575×5800×5700mm，每组设计竖井24格，絮凝反应时间为17 min。
4.3 水平管高效沉淀池
东营市某污水处理厂沉淀工艺运用水平管高效沉淀工艺，溶解性磷凝聚的絮凝物仅需较短距离便能沉降到菱形管壁，下滑至独立的排泥道，完全与水流隔离，避免跟随水流进入后续工艺，沉淀效率高，可减轻后续工艺的负荷。水平管高效沉淀池共设计为2组，每组分2格，单格设计水量为10000m?/d，单格水平管高效沉淀池设计尺寸设计为：L×B×H=7225×2000×2000mm。
5 运行效果
东营市某污水处理厂在具备进水调试条件的情况下，进行系统调试。成功调试后，针对正常稳定运行的水平管高效沉淀池进行3个月跟踪记录，结果如下所示：
（1）自2016年6月6日-2016年8月31日时间段内，水平管高效沉淀池进水流量最大值48318m3/d，最小值13784m3/d，平均值为33681m3/d。
（2）在二沉池出水SS≤20mg/L，TP≤1.5mg/L情况下，水平管高效沉淀池出水SS保持在10mg/L以下（包含10mg/L，见图2）沉淀池出水TP保持在0.5mg/L以下（包含0.5mg/L，见图3），达到一级A排放标准，可超越滤池进行排放。
（3）运行期间，水平管高效沉淀池单池满负荷情况下，运行药耗如下：当水平管高效沉淀池进水TP≥1时，PAC投药量约为40mg/L，当水平管高效沉淀池进水TP<1时，PAC投药量约为30mg/L，在此期间，均无需投加PAM。
6 结语
东营市某污水处理厂采用水平管高效沉淀池作为深度处理的核心工艺，经过实际运行，水平管高效沉淀技术应用于深度处理流程中，较其他高效沉淀工艺更加有利于优化污水处理厂处理效果，系统中机械设备少，且药剂无需投加PAM，运行费用低[4]，保证出水稳定达到一级A标准排放，可根据已成功运行的案例选择超越滤池排放或者直接取消滤池运行。
参考文献
[1]吴悦颖，王洪臣，孙娟，张文静.我国城镇污水处理设施脱氮除磷能力现状分析及对策建议[J].给水排水，2014（s1） ：118-122.
[2] 尤作亮，蒋展鹏，师绍琪，祝万鹏.回流污泥强化城市生活污水一级处理的研究[J].给水排水，1999（04）：15-17.
[3]尤作亮，蒋展鹏，祝万鹏，师绍琪.城市污水强化一级处理的研究进展[J].中国给水排水，1998（05）：30-33.
[4] 汤红妍，李国芝，李铭，魏学锋.化学混凝法强化城市污水一级处理的研究[J].安全与环境工程，2008（02）：64-68.
收稿日期：2018-05-14
作者简介：唐剑飞（1988-），女，本科，助理工程师，研究方向为给排水处理。
