高效澄清池在污水处理工程中的应用★

郝齐凤，赵丹丹，折建梅，贺利飞

（神木职业技术学院，陕西 神木 719300）

0 引言

近几年，可持续发展理念融入各领域及各大企业内。为保护生态环境、践行可持续发展道路，企业对污水处理的重视程度提高。高效澄清池可应用于污水处理工程中，通过发挥高效澄清池作用，以提高污水处理质效，使其满足企业日处理污水量的需求，使出水pH 值符合标准。此外，高效澄清池还具有占地面积小、运行成本低、适用广泛等特点，在污水处理系统中应用高效澄清池能为企业节约成本，有利于企业可持续、稳定发展。

1 高效澄清池工艺特征

继斜管沉淀池、机械加速澄清池、评流式沉淀池后，高密度澄清池诞生并被广泛应用。高密度澄清池是一种新型高效澄清工艺。高密度澄清池的作业方式为斜管沉淀、污泥循环。由于高密度澄清池具有占地面积小、成本低、强抗冲击负荷性、适用性广泛、高效等特点，被广泛应用于污水处理领域。高密度澄清池的工作原理有五个方面：一是絮凝反应池整体化；二是沉淀池和推流式反应池的慢速传输；三是污泥再循环系统；四是斜管沉淀机理；五是可使用合成絮凝剂和助凝剂。高密度澄清池可分为四个部分，分别是浓缩池、分离区、反应池和预沉池。高密度澄清池的池体结构如图1 所示。

图1 高密度澄清池的池体结构

在污水处理工程中，高效澄清池应用频次最多。与传统斜管澄清池相比，污水处理工程中高效澄清池絮凝能力可达到500 mg/L，水力负荷达到6 m/s。除此之外，沉降速率快、促凝消耗低、占地面积小也都是污水处理工程负责人选择高效澄清池的原因[1]。

2 高效澄清池在某化纤公司污水处理工程中的应用

1987 年，辽宁某化纤公司建设一套污水处理设备，该污水处理设备的日处理能力达到25 000 m3。由于水质问题、设计方案与实际污水处理工作差异，该企业污水处理设备的处理能力下降至1 700 m3/d。随着经济发展，该企业迅速发展，生产规模也逐年扩大，加之“可持续发展”、“保护生态环境”理念的影响，原有的污水处理设备难以满足企业生产需求，更无法为企业扩大提供支持。现阶段，对该企业污水工程的污水排放量进行检测，结果为污水排放量4 000 m3/d。由此可见，污水排水量已严重制约企业生产与发展，与可持续发展、环境保护理念相违背。为确保该企业生产顺利、促进该企业进一步发展，该化纤企业需及时改造污水处理工程，使其达到标准，助推企业发展[2]。

2.1 污水处理工程水量、水质、排放标准

根据国家或地方规定，结合该化纤公司污水处理工程实际生产情况、检测水质指标发展规划，该化纤企业污水处理改造工程的废水排水量、排放标准、水质如表1 所示。

表1 污水处理改造工程的废水排水量（4 000 m3/d）、排放标准、水质

2.2 废水处理改造工艺

2.2.1 确定处理工艺流程

该化纤企业生产时，会产生碱废水、酸废水，这两种废水均属于工业废水。如企业大量排放碱废水与酸废水会严重腐蚀管道，破坏当地生态环境。因此，化纤企业需正确处理碱废水与酸废水，并确保废水处理方案符合国家规定的标准。现阶段，化纤企业使用二级生化处理、脱锌和一级吹脱除硫等处理工艺。以上处理工作虽较大程度改善化纤企业废水排放情况，但是仍存在许多不足之处，具体表现在六个方面：第一，废水处理过程中出现暴碱现象较为频繁，对吹脱除硫、中和脱锌影响较大，进而导致Zn2+超标。第二，该化纤企业污水排放量增加2 200 m3/d。由于占地面积较大，该企业已不能继续扩建，废水处理改造工作仅能在原有结构上进行。第三，抗冲击负荷性较差。在设备自身原因和设计原因影响下，机械搅拌澄清池难以实现满负荷运行。其中，污泥排放环节难以长期高效工作，澄清池停运现象频发，需及时检修或清渣才可继续作业。第四，石灰乳调控难度大，pH 数值不符合国家规定，对Zn2+沉淀影响较大。第五，该废水处理工程现有澄清池出水pH≥11，严重影响生化处理工艺质效。第六，该工程现有鼓风机和曝气头设置缺乏科学性，控制手段不合理，将地上生化处理效率。现阶段，该化纤企业为提高生产处理效率，需消耗大量能源，不利于企业发展[3]。

2.2.2 工作原理

分析该化纤企业现有废水处理工程的六个不足之处，经商讨后选择使用二段改造方案。第一段改造是改造生化处理前的工艺，并将机械搅拌澄清池作为第一段改造重点；第二段改造是基于第一段改造基础上，改造生化处理工艺。在本文中，重点论述生化处理前机械搅拌澄清池。在化纤企业中，高效澄清池属于常规处理构筑物。澄清池包含反应区、沉淀区。一般情况下，给水处理常应用该类构筑物较多，在化纤企业污水处理工程中应用较少。在污水处理工程中，高效澄清池工作原理为三个方面：其一，在澄清池内，污水按照自下而上的路径进行流动，高效澄清池内悬浮一层泥渣，基于重力原理，澄清内的泥渣为动态平衡状态。其二，在混凝剂作用下，悬浮颗粒逐步变成微小絮凝体。微小絮凝体穿过泥渣层时，体积较大的泥渣在不断碰撞中被迅速消除，进而获得较为干净的水。其三，高效澄清池含有清水槽，所过滤的清水排出后会被清水槽收集。可以看出，影响高效澄清池工作效率的关键因素是泥渣区。在化纤企业污水处理工程中，泥渣区必须保障浓度稳定、泥渣保持悬浮状态、分布均匀，这三个特点也是所有澄清池的特点。根据化纤企业污水处理工程特点，高效澄清池可分为两种类型，分别是悬浮泥渣过滤型、泥渣循环分离型。机械加速澄清池是利用机械进行搅拌，用以提高泥渣回流、接触絮凝的质效。因此，机械加速澄清池是泥渣循环型澄清池中的一种。在化纤企业污水处理工程中，机械加速澄清池利用机械设备进行抽升，确保泥渣始终保持垂直方向循环，进而确保其接触絮凝并形成絮凝体，在分离区中进行分离处理。机械加速澄清池的特点为发挥泥渣活性作用，快速且高频率地进行碰撞，进一步提高设备性能和泥渣处理质效。搅拌澄清池中包含机械搅拌设备，机械搅拌设备部分为上下两部分，两部分均安装在一个轴上。其中，上部分是提升叶轮，下部分是搅拌桨。混合水泥在机械搅拌设备上部分的作用下，被提至第二反应室，下部分装置会促使第一混合反应室中的泥渣反复流动。同时，与原水混合[4]。

该化纤企业原有污水处理工程包含5 座机械搅拌澄清池，每一个澄清池的尺寸是Φ169 mm，其中，分离区上升流速达到0.25 mm/s，设计处理水量达到5 000 m3/d。该化纤企业污水处理改造工艺流程如图2所示。

图2 化纤企业污水处理改造工艺流程图

2.3 设计要点

2.3.1 吹脱池

吹脱池处于提升泵房和澄清池中间，容积为750 m3，吹脱时间为25～30 min。如化纤企业污水流量4 000 m3/d，使用该吹脱池就完全符合企业需求。技术人员可控制pH 值，以确保硫离子被脱出[5]。

2.3.2 高效澄清池

对化纤企业污水处理工程进行计算，可得出不增加构筑物时，如该企业使用高效澄清技术，就必须改造5 座澄清池。改造5 座澄清池后，5 座澄清池的污水处理能力均高于8 000 m3/d。如1 座澄清池停止工作，其余澄清池均能实现10 000 m3/d，污水处理能力完全符合企业需求。在改造澄清池方面，需注意以下8 点。

1）需对进水管道进行改造，将其改为底部切线进水。进水管道改造为Φ400 mm。

2）将原有污水处理装置中的机械搅拌装置进行拆除处理。

3）在高效澄清池中装置网格式微涡旋混凝反应器。

4）在原有装置基础上设置反应筒。

5）应用澄清池底部和环行穿孔排泥管相结合的新方式，解决堵塞问题。

6）增加斜管，解决分离工作效率低的问题。

7）使用复合絮凝剂后，锌离子质量浓度不超过2 mg/L，硫离子质量浓度不超过0.5 mg/L。第八，使用pH 值作为检测依据进行监测时，使用质量分数为10%的石灰乳进行调节后，pH 值不超过10 且不低于9.5，锌离子的处理成果符合污水处理标准[6]。

2.3.3 均合池

改造化纤企业污水处理设备时，需对均合池鼓风搅拌系统进行改造，消除沉积现象，确保作业时无沉积。随后，利用均合池容积，使吹脱效果达到负2 价的硫离子。使用耐酸符合塑料管代替均合池鼓风搅拌管道原有材料，并铺设两组穿孔道，铺设位置为池底。需要注意的是，每一个池子均需铺设穿孔管，为曝气搅拌工作提供便利。

2.3.4 石灰投加系统

污水处理工程包含石灰乳配置工作。开展工作时，需面对恶劣的工作环境，并投入较多的人力。改造石灰乳配置工作主要目标是改善工作环境、减轻工作强度。石灰投加系统改进工作需注意以下四部分内容。首先，工作人员需设置料位控制。料位信号指导工作人员进行物料输送工作。工作人员配灰过程中，仅需打开控制阀，石灰就可自动进入料仓。其次，需重视配灰筒水流量。实际控制工作中，工作人员需重视石灰量与进水量的比例，以保障石灰乳浓度符合标准。再次，需开展罐内液位控制工作。实际工作中，工作人员需开展该项工作。罐内液位处于低液位时，需立即通知工作人员进行配料，罐内液位处于高液位时，仅需开泵进料即可。为确保连续供料工作顺利进行，两个贮灰罐的液位需自动切换，在此情况下，可将出口阀更换成电动控制阀。最后，澄清池中的pH 在线仪表数值是工作人员控制投灰泵的主要依据，可通过操作投灰泵以保障pH 值超过9.5，但不超过10。

3 化纤企业污水处理工程调试、运行情况、主要经济技术指标

该化纤企业污水处理工程改造结束后立即投入调试阶段。改造结束后，新高效澄清池不需要投泥工作，节省投泥时间和启动时间。首次启动后，高效澄清池在3 d 内实现满负荷运行。调试过程中，工作人员对4 个单池进行实验，实验结果显示，4 个单池最大出水量均能达到15 000 m3/d。

实际调试过程中，高效澄清池受到曝碱、曝酸影响。水质恢复到正常数值后，该高效澄清池迅速恢复到正常状态，并持续运行。两年后，高效澄清池正常运作且各项指标均符合地方与国家标准、也符合设计要求。其中，锌离子质量浓度未超过2 mg/L，硫离子质量浓度未超过0.3 mg/L，出水悬浮物质量浓度未超过30 mg/L[7]。

针对污水处理工程改造，该化纤企业总投入在450～550 万元，其中，运行费用为0.4 元/m2。

总之，如不增加构筑物，化纤企业污水处理工程使用高效澄清池能提高污水处理效果，满足企业发展需求。高效澄清池应用后处理水量增加2 200 m3/d，经测试该污水处理工程运作情况良好，水质符合设计标准且优于地方标准。与原有污水处理工程相比，高效澄清池具备强抗冲击负荷力。实际作业过程中，可能会出现水质或水量波动较大的情况，但仍能保持出水水质质量。除此之外，工程改造后，自动化程度迅速提高，工作环境得以优化，工作人员的工作强度有所减少。该工程改造所花费用相对较低，运行过程中消耗费用较少，有利于企业长远发展。

4 结论

化纤企业原有污水处理工程日处理水量未达到企业要求及国家标准。在不增加构筑物的背景下，使用高效澄清池改造后，该企业污水处理工程日处理水量提高至4 000 m，不仅满足企业需求，还符合国家标准。改造后，对污水处理工程进行调试，调试结果符合设计要求，也满足企业发展需求。除此之外，该工程日运行费用仅有0.4 元，大大节约运行成本。