包钢总排污水处理中心沉淀处理工艺工程实例
包钢总排污水处理中心主要处理包钢各种工业排水及部分生活排水。污水处理主要工艺流程为：废水先经格栅去除大的杂物后，由提升泵站内的潜污泵提升至预沉池初沉，经预沉淀去除大颗粒悬浮物和池顶浮油后，自流进入混合反应池进行加药混凝，其出水经沉淀池配水井至机械加速沉淀池，加药混凝沉淀后水自流至综合泵站，在综合泵站根据回用水量，确定由泵加压后至过滤间进行过滤的水量，滤后水作为包钢回用水。
从包钢总排污水处理工艺流程可以看出，沉淀工艺的处理效果直接影响包钢回用水水质和盈余排放水的达标。依据国内外较先进的对废水中悬浮类污染物的处理技术，并结合包钢总排污水水质特点确定包钢总排污水沉淀工艺采用机械加速沉淀技术。
1 沉淀理论的发展及机械加速沉淀理论简析
沉淀池按其构造的不同，可以有多种形式。按水流方向不同可分为竖流式、平流式和辐流式；按截除颗粒沉降距离不同可分为一般沉淀池和浅层沉淀池。随着水处理技术的发展，国外水处理公司还开发并应用了多种其他形式的沉淀池，包括美国EIMCO公司的EMICO沉淀池、法国得利满公司的DENSADEG高密度沉淀池、法国OTV公司的ACTIFLO沉淀池和英国Purac斜板沉淀池及Parkson斜板沉淀池。
由于实践中各种沉淀池池体结构及受外部各种因素的影响与“理想沉淀池”存在着偏离，通过分析各种主要因素的偏离，可以进一步探究沉淀理论，分析沉淀理论的发展及应用。
1．1 沉淀理论的发展
通过对沉淀基本理论及影响因素的分析，沉淀理论的发展主要包括3个方面：
(1)对传统池型水流状态的控制及细化。工程应用中通过对布水段的控制和出水段集水均匀性的控制，以及及时、彻底地排泥使传统池型得到了发展。
(2)沉淀池水力条件控制理论。通过对沉淀池进出水布置形式的研究，改善沉淀池的水力条件，使池态中雷诺数Re大为降低，而弗劳德数Fr大为提高，增强沉淀效果。
(3)絮凝和沉淀相结合的机械加速理论。絮凝和沉淀处理的目的是使水中脱稳杂质通过碰撞结合成相当大的絮凝体，然后在沉淀池内下沉。机械加速则将两个过程综合于一个构筑物中完成。
包钢总排污水处理工程沉淀工艺即采用机械加速沉淀池。
1．2机械加速沉淀理论简析
机械加速沉淀池沉淀区域水的流态是辐流式的，然而与辐流式沉淀池相比较，机械加速沉淀池处理过程的实现基于以下两点：一是改善水流流态，减小沉降距离，大幅度提高沉淀效果；二是利用絮凝颗粒的有效浓度，通过与循环污泥接触，促进絮凝体整体网状结构的快速形成，从而提高絮凝效果。
(1)从水流状况来看，由于辐流式沉淀池由中心进水、周边出水，其出水断面由小逐渐向周边放大，使得池内流速由大变小，水流不稳定，存在股流、湍流等现象。并且由于中心区域水流呈紊流状态，Re值增加，阻碍悬浊质的下沉，对沉淀效果造成不利影响。
而机械加速沉淀池由于采用辐射管集水方式，使池内流态由相对水平方向变为相对垂直方向，在悬浊质沉降速度一定的情况下，缩短了沉降距离。这样相对于辐流式沉淀池，在处理效果不变的情况下，可减小机械加速沉淀池的池容积；或者说在池容积不变的情况下，可增大机械加速沉淀池的过水能力即增加处理量；或在处理量、池容积均为定值的情况下，可大幅度提高机械加速沉淀池的沉淀效果。
(2)从絮凝状况来看，机械加速沉淀池通过回流活性泥渣强化絮凝核心，增大进水絮体有效浓度．改变沉淀分离流变特性，在沉淀分离区中部形成高浓度(20-30 kg／m3)悬浮絮凝层。当水进入沉淀区后，很快形成悬浮状态的整体网状结构滤层，进池原水通过该滤层以自下而上分离清水、自上而下浓缩絮凝泥渣的方式，达到强化常规处理工艺处理水中悬浮物质的目的，从而大幅度降低沉淀池出水浊度，提高净化效果。
与辐流式沉淀池相比，机械加速沉淀池充分利用了絮凝动力学的理论，进一步提升了絮凝速度：同时，也充分利用了沉淀污泥中的絮凝活性。
2包钢总排污水处理中心沉淀工艺工程设计
包钢总排污水处理厂设计处理水量6 000 m3/h，设计机械加速沉淀池共3座，圆形结构，单池设计水量平均为2 000 m3/h，最大处理量为3 000 m3/h。机械加速沉淀池立面结构见图l。工艺参数如下：中心配水井D 12．0 m，总高9．0 m，共1座；池径D 45 m，池周边高度5．0 m，池底坡度i=0．05，共3座；反应搅拌机功率11．0 kW；传动总减速比1225：刮泥机功率15．0 kW；设计进水主要指标SS≤156．40 mg／L，CODCr≤73．10 mg／L，油≤7．40 mg／L；设计出水主要指标SS≤33．00 mg／L，CODCr≤33．00 mg／L．油≤4．60mg／L。
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包钢总排污水处理中心预沉池的出水通过机械加速沉淀池中心配水井经沉淀池底部管道(设于地下管道通廊内)从沉淀池底部进人机械加速沉淀池，由沉淀池中心配水筒上部进入沉淀池反应罩内反应区的第一反应室，同时在反应罩的第一反应室和循环筒内投加絮凝剂，通过反应区设置的搅拌机加速絮凝反应的完成。沉积于沉淀池底部的部分污泥，由于涡轮搅拌机的提升作用，经循环筒入口进入反应区，这样，絮凝剂和循环污泥通过涡轮的加速搅拌与原水充分混合后，进入反应罩内的第二反应室，进行循环凝聚物和污泥颗粒的完全接触絮凝反应。回到循环筒入口絮凝后的水向四周流动，在沉淀池的分离区絮凝体和水进行分离，澄清后的水经固定在池体及中心罩之间的环型穿孔集水管、池周环型集水槽收集后，进入下一工艺单元。沉淀池底部污泥由刮泥机将污泥收集至沉淀池底部中心区的污泥坑，污泥定期由设于沉淀池底部的排泥管道排至污泥处理系统进行处理。反应室内循环污泥的比例可以过调节涡轮的转速及控制沉淀池内污泥浓缩层的深度和浓度的办法进行调节。
3包钢总排污水处理中心机械加速沉淀池运行效果
包钢总排污水处理工程于2002年12月基本建成，经调试2003年9月正式投入运行。运行至今处理效果良好，出水水质全部达到设计标准。
包钢总排污水处理厂机械加速沉淀池处理的是来自预沉池的出水，设计聚合硫酸铁的投加点在混合池(与机械加速沉淀池中心配水筒合建)之前的管道上，设计投加质量浓度30 mg／L；聚丙烯酰胺投加点在沉淀池反应室内，设计投加质量浓度0．2 m／L。加药量根据单因子(流动电流)FP传感器及出水浊度可调，设计沉淀池搅拌装置转速在6-12 r／min，可调。
3．1机械加速沉淀池降浊效果
2003年8月调试运行期间，机械加速沉淀池对悬浮物的处理效果如图2所示。
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从图2可以看出，出水浊度随来水浊度而有所波动，但波动值基本都在设计范围内。根据全厂水质监控系统的数据，在9月正式运行后发现，尽管沉淀池进水浊度平均为101．10 NTU，但波动非常大，最大可达到200 NTU以上，出水浊度除5次超标外，基本控制在设计指标以下，平均值为24．20 NTU。
3．2机械加速沉淀池对COD的去除效果
机械加速沉淀池对COD的处理效果如图3所示。从图3可以看出，出水COD指标达到设计要求。
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3．3机械加速沉淀池的除油效果
机械加速沉淀池对油类的处理效果如图4所示。
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从图4可以看出，沉淀池出水油的含量随来水油含量的变化而波动，波动值比较大，因此需对进水油含量加以控制。包钢总排污水处理厂在正常运行后对机械加速沉淀池出水石油类含量进行了统计，沉淀池出口含油质量浓度平均为4．5 mg／L，低于4．6m／L的设计标准。
4运行效果分析
包钢总排污水处理厂投入正常运行后，根据机械加速沉淀池的运行情况对沉淀池进行了调整，如：推荐的涡轮转速应为最犬转速的25％或75％，用以保证絮凝体和污泥的粒度以及反应室内循环污泥的浓度，但根据沉淀池出水浊度的变化，最后确定搅拌转速为6 r／min；另外由于包钢总排污水水量稳定，推荐在此工况下沉淀池内污泥层界面可控制在反应罩底150 mm至反应罩上600 mm范围内，但实际运行中由于转速的确定，发现在此范围内出水浊度偏高，后通过排泥手段控制污泥界面在反应罩上400 mm，使出水水质满足了设计要求。
机械加速沉淀工艺对于水质的保证和药剂的节约效果显著，该技术很值得推广。
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