——上海白龍港城市污水處理廠

徐月江 張 辰 鄒偉國 王國華　李正明

　　摘要：本文介紹了上海白龍港城市污水處理廠所進(jìn)行的一級強(qiáng)化處理工藝和高效沉淀池的處理能力的試驗(yàn)研究，通過近一年的穩(wěn)定運(yùn)行表明，相對初沉池，一級強(qiáng)化處理工藝具有較好的去除效果，其中進(jìn)行化學(xué)一級強(qiáng)化處理對CODcr、SS、P等污染因子的平均去除率可達(dá)67%、85%、83%；高效沉淀池表面負(fù)荷為常規(guī)初次沉淀池的10倍左右，其處理效果與混凝劑和助凝劑的種類、投加量密切相關(guān)。
　　關(guān)鍵詞：一級強(qiáng)化處理、污水處理、高效沉淀池

1、概述

　　由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多城市水環(huán)境的有機(jī)污染不僅沒有得到控制，還有惡化趨勢。解決城市污水處理問題的根本途徑是對污水進(jìn)行二級脫氮除磷處理，但二級生物處理的污水處理廠由于能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，建成后，由于運(yùn)行費(fèi)用等因素沒能正常運(yùn)行，使實(shí)際處理能力低于設(shè)計(jì)能力，加劇了水體的污染程度。
　　污水一級強(qiáng)化處理工藝的研究，首先控制磷的排放，同時(shí)達(dá)到大幅度削減有機(jī)污染物總量的目的。本研究的目的是結(jié)合上海白龍港城市污水處理廠確定的出水水質(zhì)目標(biāo)，對一級強(qiáng)化工藝開展綜合研究，對高效沉淀池應(yīng)用于城市污水一級強(qiáng)化處理進(jìn)行較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，取得一級強(qiáng)化工藝的處理效果和運(yùn)行參數(shù)。

2、一級強(qiáng)化處理工藝的研究

2.1一級強(qiáng)化處理工藝
　　一級強(qiáng)化處理工藝有多種形式，根據(jù)國內(nèi)外發(fā)展情況，采用較多的有化學(xué)法一級強(qiáng)化處理、生物絮凝吸附一級強(qiáng)化處理和厭氧處理等；
　　化學(xué)加強(qiáng)一級處理的基本原理是在污水中投加混凝劑，通過絮凝沉淀的方法去除污水中懸浮物質(zhì)及膠體物質(zhì)，從而達(dá)到對污水中有機(jī)物及磷的去除目的；
　　生物絮凝一級強(qiáng)化處理則主要利用微生物的絮凝吸附作用快速去除污染物質(zhì)，同時(shí)伴有少量的生物氧化，其去除機(jī)理既有污染物質(zhì)的物理吸附、化學(xué)吸附和生物吸附、吸收作用，又有吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等絮凝作用；
　　厭氧法處理不需要?jiǎng)恿Γ邑?fù)荷高，產(chǎn)泥率低，處理投資及運(yùn)行費(fèi)用均較低，對于城市污水，控制厭氧反應(yīng)至水解階段，代替了傳統(tǒng)的初沉池，污水中的有機(jī)物不但在數(shù)量上發(fā)生很大變化，而且在理化性質(zhì)上發(fā)生更大的變化，使污水適宜后續(xù)的好氧生物處理。
　　課題分別對三種一級強(qiáng)化處理工藝進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)合白龍港污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)特點(diǎn)，推薦采用化學(xué)一級強(qiáng)化處理高效沉淀技術(shù)。
2.2化學(xué)強(qiáng)化一級處理工藝
　　污水首先與混凝劑快速混合，使混凝劑迅速均勻分散到污水中，利于混凝劑水解，充分發(fā)揮混凝劑高電荷對水中膠體電中和脫穩(wěn)作用；然后進(jìn)行慢速攪拌作用，通過脫穩(wěn)顆粒的有效碰撞，同時(shí)在水中投加高分子助凝劑，發(fā)揮助凝劑的吸附架橋作用，使細(xì)小顆粒逐漸結(jié)成較大絮體，水中的懸浮物質(zhì)及膠體得到有效去除；同時(shí)通過混凝劑與污水中磷酸鹽的化學(xué)作用，達(dá)到對磷的去除。常規(guī)化學(xué)一級強(qiáng)化處理流程如圖1：

3高效沉淀池試驗(yàn)研究

3.1、高效沉淀池的特點(diǎn)

　　高效沉淀池是根據(jù)化學(xué)強(qiáng)化一級處理的原理，采用機(jī)械攪拌快速混合、機(jī)械絮凝與水力絮凝相結(jié)合。絮凝池在前段設(shè)置提升攪拌機(jī)，部分沉淀的污泥回流至前段，助凝劑也投加在前段，脫穩(wěn)的原水與絮凝池的絮體形成有效碰撞，結(jié)成粗大顆粒，進(jìn)入后續(xù)的反應(yīng)段，通過水力作用進(jìn)一步形成粗大、密實(shí)的礬花；沉淀池部分根據(jù)淺層沉淀的原理，采用斜管沉淀池的形式，使沉淀池的表面水力負(fù)荷明顯提高；沉淀池底部采用機(jī)械刮泥，使沉淀污泥進(jìn)一步濃縮，提高污泥的含泥率，減少污泥量和污泥處理設(shè)施的規(guī)模。
　　高效沉淀池流程框圖如圖2。

　　相對于普通初次沉淀池，具有以下特點(diǎn)：
　　在裝置中回流一部分沉淀污泥至絮凝段，利用回流污泥與進(jìn)水混合，使進(jìn)水中的脫穩(wěn)微粒與活性泥渣充分接觸，提高絮凝沉淀效果。
　　回流污泥中的混凝劑、助凝劑在絮凝池中得到充分利用，節(jié)約混凝劑及助凝劑的投加量。
　　沉淀池采用斜管沉淀，達(dá)到泥水快速分離的目的，水力停留時(shí)間和占地面積明顯減少，節(jié)藥工程費(fèi)用，其比較如表1所示。

　　高效沉淀池在沉淀池下部具有較大的濃縮空間，同時(shí)在濃縮池內(nèi)設(shè)有濃縮機(jī)，利用慢速攪拌的方法，使污泥能夠沉淀池下部進(jìn)行有效濃縮，從而提高污泥的濃度。
3.2、試驗(yàn)裝置
　　試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)流量為25m³/h。整個(gè)試驗(yàn)裝置有快速混合單元、絮凝沉淀單元、加藥及控制單元組成，其中絮凝沉淀單元是整個(gè)處理裝置的核心；
　　快速混合單元分為兩格，每格尺寸為1.0×0.9×1.85m（有效水深為1.30m,單格體積為1.2m³），內(nèi)設(shè)兩臺攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為150r/min，兩格可單獨(dú)使用，也可合并使用（實(shí)驗(yàn)中采用其中一格）。
　　絮凝沉淀池單元是整個(gè)裝置的核心，絮凝沉淀單元功能上具有絮凝、沉淀及污泥濃縮功能；絮凝部分總體積約為6.6m³,分為二段，前段的體積為2.6m³，為機(jī)械攪拌絮凝，絮凝池中增設(shè)直徑為Ф450mm的導(dǎo)流筒，在導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)提升攪拌機(jī)，通過提升攪拌機(jī)使水在絮凝池中循環(huán)，同時(shí)濃縮池內(nèi)的污泥回流至前段，與原水充分混合。助凝劑加注點(diǎn)也設(shè)在導(dǎo)流筒內(nèi)，經(jīng)混合后進(jìn)入后段，后段體積為4m³,采用隔板絮凝的形式，污水經(jīng)隔板絮凝后進(jìn)入后續(xù)沉淀池；沉淀部分采用斜管沉淀池，沉淀池的有效面積為1m²，斜管斜長為1.5m，出水采用溢流堰的形式；污泥濃縮部分在沉淀下方，在底部設(shè)置污泥刮泥機(jī)，試驗(yàn)裝置還設(shè)有回流污泥泵及剩余污泥排出泵，整個(gè)池高為4.95m（包括干弦0.2m）,示意圖如圖3所示。

　　加藥及控制單元主要有混凝劑、助凝劑加注計(jì)量泵及控制系統(tǒng)組成。
3.3、試驗(yàn)結(jié)果
　　1）　試驗(yàn)安排
　　于2001年1月7日正式開始試驗(yàn)，試驗(yàn)主要針對FeCl₃、Al₂(SO₄)₃.18H₂O兩種混凝劑進(jìn)行試驗(yàn)，助凝劑采用某公司提供的8173、9901及AS32進(jìn)行試驗(yàn)。
　　2）　試驗(yàn)結(jié)果
　　高效沉淀池試驗(yàn)期間的部分結(jié)果見表2

注：Fecl3不含結(jié)晶水，硫酸鋁含有18個(gè)結(jié)晶水

　　3）試驗(yàn)分析
　　（1）　物化處理的效果
　　由表2可見，投加硫酸鋁及三氯化鐵對水中的有機(jī)物均有較好的去除效果，在三氯化鐵（不含結(jié)晶水）投加量在40～80mg/l,硫酸鋁（含結(jié)晶水）投加在60～80mg/l的情況下，試驗(yàn)期間進(jìn)水CODcr在100～700mg/l（平均為300mg/l）的情況下，出水CODcr一般在50～150mg/l之間，出水平均CODcr為99mg/l，CODcr的去除率一般在40％～80％,平均CODcr去除率為67％；試驗(yàn)期間進(jìn)水PO₄－P在2～9mg/l（平均為4.1mg/l）的情況下，出水PO₄－P在0.2～1.1mg/l出水平均PO₄-P為0.7mg/l，PO₄-P的去除率為60％～95％,平均PO₄-P去除率為83％；試驗(yàn)期間進(jìn)水SS在50～350mg/l（平均為148mg/l）的情況下，出水SS在9～46mg/l之間，出水平均SS為23mg/l，SS平均去除率為85％；
　　（2）、裝置的處理能力
　　本試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)處理能力為25m³/h，試驗(yàn)時(shí)水溫一般在12～15℃之間，流量基本穩(wěn)定在24～26m³/h之間。采用FeCl₃作為混凝劑、同時(shí)投加0.5ppm的9901助凝劑，由于FeCl₃比重較重，因此沉淀出水中有微小礬花出現(xiàn)，出水效果較為理想。
　　當(dāng)采用Al₂(SO₄)₃.18H₂O作為混凝劑，水溫在12～15℃之間時(shí)，由于溫度較低，同時(shí)由于Al₂(SO₄)₃礬花較輕，因此處理流量達(dá)到25m³/h時(shí)，沉淀時(shí)上方有輕質(zhì)礬花飄出，影響到感觀效果，助凝劑投加量增加至1.0ppm，出水效果略有好轉(zhuǎn)，但沒有明顯改善。將處理流量降至15m³/h，出水礬花明顯好轉(zhuǎn)，處理效果好，感觀效果好。另外將處理流量提高至35m³/h，助凝劑投加量為1.5ppm,出水中有礬花飄出，影響到感觀效果。在投加助凝劑AS32時(shí)，助凝劑的助凝效果有明顯提高，投加量比9901少,當(dāng)助凝劑AS32投加量0.3mg/l，處理流量達(dá)到25m³/h時(shí)，在沉淀時(shí)上方有微小礬花飄出，效果較為理想。
　　由此可見，裝置的處理能力與混凝劑和助凝劑的種類以及投加量有關(guān)。
　　（3）、不同加藥量的處理效果
　　為使試驗(yàn)結(jié)果有可比性和實(shí)用性，本次試驗(yàn)采用最常用的鐵鹽和鋁鹽作為混凝劑，試驗(yàn)中，F(xiàn)eCl₃（以不包含結(jié)晶水計(jì)算）的投加量分別為80、60、50、40mg/l進(jìn)行投加，從試驗(yàn)結(jié)果來看，在現(xiàn)有進(jìn)水濃度條件下，F(xiàn)eCl₃（以不包含結(jié)晶水計(jì)算）投加量40ppm，出水PO₄－P在0.5mg/l左右，穩(wěn)定在1mg/l以下。
　　當(dāng)采用Al₂(SO₄)₃.18H₂O（以包含結(jié)晶水計(jì)算）時(shí),投加量分別為80、60mg/l，由于出水中礬花較FeCl₃多，影響水中PO₄-P的去除效果，在現(xiàn)有水質(zhì)情況下，Al₂(SO₄)₃.18H₂O投加量在60～80mg/l能夠滿足出水水質(zhì)要求。
　　實(shí)驗(yàn)分別對助凝劑8173/9901及AS32進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（助凝劑投加時(shí)伴有水稀釋），試驗(yàn)表明：AS32的助凝效果比9901好，9901比8173好，當(dāng)采用鐵鹽作混凝劑時(shí)，AS32投加量為0.3ppm效果較好，而用9901時(shí)，需投加0.5ppm，AS32形成的礬花相對大且密實(shí)，由此可見，助凝的品種及投加量對高效澄清的處理效果有較大的影響。

4、結(jié)語

　　針對上海白龍港城市污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)的特點(diǎn)，采用化學(xué)一級強(qiáng)化工藝能有效地控制水體微污染，特別是除磷效果得到有效保證，同時(shí)降低了建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。
　　通過對高效沉淀池的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了高效沉淀池的處理能力，其表面負(fù)荷可達(dá)25m3/h,是初次沉淀池的10倍左右，可明顯提高處理效果，減少占地面積，同時(shí)排放的污泥由于經(jīng)過濃縮，可減少污泥處理的規(guī)模，進(jìn)一步降低造價(jià)。
　　試驗(yàn)通過對不同混凝劑和助凝劑進(jìn)行了試驗(yàn)，提出合理的投加量，保證污水廠的正常運(yùn)行，工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)已在設(shè)計(jì)中應(yīng)用，目前已在建設(shè)，預(yù)計(jì)2003年底竣工投入運(yùn)行。

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