污水处理高效沉淀工艺的相关问题之探讨
- 工艺小背景：高效沉淀工艺由于其占地面积小、表面负荷高、处理效率高、排泥浓度高等优点，而被应用于给水处理、污水处理、污泥处理、废水处理及雨水处理等领域。其代表的主要工艺有：法国威立雅集团开发的Actiflo高效沉淀池、法国得利满公司开发的Densadeg高密度沉淀池和上海市政工程设计研究总院开发的中置式高密度沉淀池。
最先由中国市政工程华北设计研究总院二院周丹副总工现场运行图片引出话题，“水进展-水圈”的专家们就高效沉淀工艺相关问题展开了讨论：
1、话题的引出
中国市政工程华北设计研究总院二院周丹副总工：某高效沉淀池，停水后出现这样浮泥，高效沉淀池置于生物膜池后。这个条状跟斜管的形状一样。有人说是刮泥机有问题，可我觉得挺正常呀。池子就是一个方池子，我比较了一下，跟常规的高密度沉淀池结构设计基本一致。池底周边，特别是进水端确实有死泥。
北京中持绿色能源环境技术有限公司李彩斌技术总监：对于用填料的沉淀池必须考虑设置防止污泥积聚上浮措施。对于生物污泥应尽量避免用斜管，可用斜板，且间距要大，并加措施。
北京首创股份有限公司刘智晓博士：生物污泥跟无机污泥真的不同，污水处理慎用高密池。
2、关于高密度沉淀池的设计参数
北京首创股份有限公司刘智晓博士：设计高密池或者高效沉淀池时，表面负荷率取多少?对比过国外的设计参数范围嘛?其他设计院专家可否共享一下高密池/高效沉淀池，上升流速或者表面负荷率的选定范围或数值，我们对比讨论一下。我看到的不同来源的数据，差距不小的。因此，有必要探讨参数的范围。
恳请群里华北院，东北院，上海院，北京院，天津院，西北院，南京市政院，等几个设计院专家方便时候提供一下这个参数的范围或者具体案例峰值参数，谢谢!要是我没记错，华北院做过一个山东项目，沉淀区上升流速取到17m/h，也就是约4.72mm/s。2010年江苏省住建厅出版的《太湖流域污水处理厂提标导则》给出的高密池上升流速参数是5.5~7.0mm/s。
中国市政工程华北设计研究总院二院崔洪升副总工：没错，做过一个山东项目，沉淀区上升流速取到17m/h，也就是约4.72mm/s。当时结合可用地的情况及一些案例进行设计，所谓高效就是加斜管，加pam，个人感觉由于面积为直径的平方关系，适当增加直径减少负荷，既减少pam用量，又能提高抗水力负荷，最好加一个阳光伞。
上海市城市建设设计研究院总院蒋玖璐：我回去查查以前的项目，很久了。2002年给水排水杂志有关于设计负荷范围的，是我看得利满的手册写的，不过范围挺大。(如下表：)
表1得利满设计手册里的数据(不同应用状况下的工程参数)
上海市城市建设设计研究院总院蒋玖璐：“工程设计实例：乌鲁木齐石墩子山水厂扩建工程是原水厂的基础上新建20万m3/d的给水处理厂。在该工程中，混合及配水构筑物中设一快速搅拌器，将原水及投加的混凝剂在快速搅拌器的搅拌下快速混合，在加入混凝剂的原水进放高密度澄清池之前与来自该澄清池污泥斗上部的污泥混合，进入到澄清池的前部混合反应区。原水水质：PH8-8.4，温度2-19℃，浊度最高5000NTU，最低50NTU。高密度澄清池的出水浊度10-20NTU。处理量20万m3/d，设4座澄清池，超负荷水量为10%，则每座澄清池的设计水量为2292m3/h。
主要的工艺设计参数：设计水量2292m3/h，浓度区固体负荷6kg/(m2•h)，反应池内固体浓度0.4kg/m3，斜管沉淀区速度22.92m/h，澄清区表面负荷14.2m3/(m3h)，中心集水槽内流速0.3m/s，中心集水槽坡度0.01，沉淀刮泥区底部坡度0.07。”
中国市政工程东北设计研究总院高旭副总工程师：东北院3～3.5mm/s。
沉淀的大部分功能是在底部的区域，上面的斜管区是加强保护区，这是与斜管沉淀有区别的。
上海市政工程设计研究总院高陆令副总工程师：一般在15~20m/h之间。
中国市政工程西北设计研究院石凤：我们一般在15m/h。
上海市政工程设计研究总院杜炯：不敢取高，我在苏州做的项目是12m/h，出水还行。标准的高效沉淀池池型，是用作深度处理部分，前面接三槽氧化沟出水，和后面接滤布滤池有关，负荷不能高进行的。加pam后可降低pac用量，但沉泥会比较粘，容易粘斜管
中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长：津南厂的高效沉淀池上升流速为21m/h。津南郊果的确很好，欢迎各位指教。津南厂可达类四类标准。
加拿大斯坦泰克公司水和废水技术总监李建国博士：高密池加PAM的主要目的应是改善固液分离，提高水力负荷，减少占地面积。从理论上讲加PAM对除磷无直接影响。深度除磷可通过在曝气池或二沉池前端配水池加铝盐或铁盐。
3、关于高密度沉淀池在国外的应用
北京首创股份有限公司刘智晓博士：各位专家，国外参观交流时，见到的高效沉淀池在三级深度处理的使用案例，案例及情况如何?
我下午翻阅了一些国外污水设计手册，有的手册，对高密池或者高效沉淀池的描述是放在强化预处理工序章节(如CEPT)，或者用来处理污水厂雨季溢流污水或CSO水的高效快速预处理。李建国博士提到，北美高效池主要是在预处理段，我理解他言外之意很少在三级深度处理工序使用高效沉淀池。
高密池这种国内/国外实际使用场合的不同，值得探讨。有必要对比研究一下高密池在中国的工艺技术发展史。我刚才又查阅了美国一些出水执行LOT出水标准的污水厂工艺流程，很多WWTP并没有采用高密池或者高效沉淀池，甚至在深床STS工艺前也未必采用高密池。不知道是否可以初步有这样的结论，高密池非高等级出水的工艺必选项。当然，国情及水质会有不同。
加拿大斯坦泰克公司水和废水技术总监李建国博士：赞同，高密池的优势是减少占地面积，而不是改善处理效果。我在北美接触到的高密池主要是作为初沉池来使用，也不是二沉池来使用。其中的原因我还未深入研究过。
中国市政工程华北设计研究总院二院崔洪升副总工：应主要结合欧洲的发展，国内的标准，及和欧洲的渊源有关。
4、关于高密度沉淀池在国内的应用、运行等方面
中国市政工程东北设计研究总院高旭副总工程师：我们院在污水的预处理和污水的深度处理方面用了一些仿造的高密池，运行效果还不错，所谓仿造，就是水力表面负荷要低于得力满的，但是，我仍然同意你(刘智晓)的意见，感觉在深度处理上可用。
上海市城市建设设计研究院总院蒋玖璐：得利满的Densadegclarifier的沉淀效果与前面的药剂投加量、混合是否充分有关，用在给水和深度处理上参数不同。确实应针对不同种类污泥特点投加不同混凝剂及不同投加量。(高密度沉淀池)不耐水力负荷冲击。
针对无机污泥更好，更适用初沉，最早是用在给水工艺上，得利满在国内第一个是用在新疆石墩子给水厂10万吨，高密度澄清池。(对于给水与污水)要相应调节混凝剂，得利满的Densadegclarifier的设计手册里有针对给水和污水深度处理的不同论述。
上海市政工程设计研究总院五院熊建英副总工程师：对于2组及以上的高密沉淀池，配水均匀是关键，另回流污泥流量不能过大。表面负荷取得越高，越需根据来水水量及水质适时调整加药量和回流量，对运行控制的要求高。降低负荷可使得运行模式相对傻瓜化。
诺卫环境安全工程技术(天津)有限公司阎怀国：我有一个案例，sbr后高密沉淀池，药剂由pac换成铁盐，沉淀效果好。pam好像加2-3。运行时间1年，还没听说浮泥。
上海市政工程设计研究总院高陆令副总工程师：高效沉淀池用于污水深度处理，已经有较多案例。未听到业主反映积泥及运行不稳定的情况。
北京首创股份有限公司刘智晓博士：案例确实很多。业主或者使用方反馈的使用意见如何?积泥问题怎样?应对水力负荷冲击，稳定性如何?
我使用并亲自调试过高密池，对这种工艺在污水处理厂的使用的效果及稳定性，还是心存疑虑。中小规模污水处理厂进水提升泵开启台数一天内变化很大。进入高密池的水量曲线往往是陡变的，水力负荷差出一倍很正常，会直接影响高密池稳定性。
天津市市政工程设计研究院颜炳魁：这个问题是否应考虑生物池等构筑物的缓冲功效实际运行中，能否有随进水流量相应变动的设备?(例如变频)。因为池体土建固定情况下设备可调也许会好些，不知道实际运管中操作性怎样?
北京首创股份有限公司刘智晓博士：应该有一定缓冲吧，但是基本上是固定水位运行，生产中可以忽略这种调节能力。上游水量的波动最终还是会传导到深度处理，下游构筑物动态响应较快。污泥膨胀时高密池运行是很恐怖的!但是，污泥膨胀对污水处理厂是感冒发烧一样常见。与给水厂无机泥质相比，生物污泥和化学污泥黏度很大。高密池最初应该源于给水处理，尤其是低浊度水的强化混凝，后来延伸扩展到污水深度处理层面。
上海市城市建设设计研究院总院黄瑾：这样相似的演变和延伸过程很多，类似工业与市政，给水工艺到污水深度处理....
上海海洋大学冀世锋博士：高密不耐水力冲击，也不耐水质冲击，若在线水量与浊度与加药量能做好连锁自控程序可适当解决上述问题。我们自己的微砂沉淀池已做此程序，可连锁，需现场摸索加药量，药剂会多加一点。
上海市政工程设计研究总院高陆令副总工程师：沉淀池和滤池应按高峰负荷设计。中小规模污水厂应考虑水质及水量稳定措施。用于初沉时对BOD去除率太高。对脱氮除磷不利。混凝沉淀和自然沉淀对BOD的去除率差别很大。高效沉淀池必然是混凝沉淀。当然也和负荷有关。为控制进入曝气生物滤池的悬浮物浓度，在曝气生物滤池工艺中常用高效沉淀池作初沉池，在AAO等工艺中较少应用。
上海市城市建设设计研究院总院蒋玖璐：用在初沉时用负荷来控制沉淀效率，所谓“高效”是相对于占地和水力负荷。可以说，与其它形式沉淀池相比，达到同样效果，占地小，不是绝对不能用在初沉上，这是我个人看法。
天津市市政工程设计研究院二院总工程师刘天顺高工：污水再生利用设计规范及排水工程设计规范中提到：污水深度处理时采用斜管沉淀池表面负荷不大于2.16M/H，条文解释也提到要根据运行经验提出设计参数，大家对这个数值怎么看?对于不采用高效沉淀池池型的一级A出水标准的设计中，该数值是不是偏小?一般一级A出水系统末端均有过滤。另外对于所谓高效沉淀池哪些是其核心单元：污泥回流、絮凝系统、投加Pam、池深大幅增加、运行控制系统等，这些单元哪些是其大幅增加表面负荷的因素，哪些不重要?是否可以不采用其絮凝系统而应用四级机械絮凝替换?高效沉淀池负荷取值太高，药剂需求量较大，不耐冲击负荷，因此本人倾向将一些高效沉淀池的设计应用在普通斜管沉淀池以提高其负荷。
我们的很多设计都在模仿，如果在缺乏试验数据的条件下我们模仿高效沉淀池设计，负荷在12米左右出水效果也不错，那我们规范中的2.16数值是不是偏低，或者说普通的斜管沉淀池负荷如取到6-9，出水也不会太差?当然可将斜管沉淀池适当加深。不知规范编制修编过程是否经过充分调研。
北京欧泰克能源环保工程技术股份有限公司张勇：斜板材料可以考虑新型材料，现在最大问题是斜板上悬浮物的堆积，斜板材料可以考虑新型材料，现在最大问题是斜板上悬浮物的堆积
北京首创股份有限公司刘智晓博士：确实有必要好好对比国内外数据研究。看了美国的几个设计手册，他们将高效沉淀池/高密度澄清池的内容，也就是建议的应用范畴，放到了初级处理和CSO的处理领域。各位专家怎么看?
高密度澄清池对悬浮污泥层及污泥回流的控制，技术上要求较高。实际上，目前我们国内的运行管理水平较低。且污水厂的污泥性状本身就多变，不稳定。这对于后期管理要求确实很高。这也是高效率，占地小的反应器带来的普遍共性问题。还有一些细节设计及运行问题，比方说，混合和絮凝段，有的高密池不能按照进水负荷进行搅拌功率密度的调整，是定速的。水量大水量小都是一个转速。这自然不能保证运行效果。混合和絮凝的速度G不能保证，一会儿高一会低，加药量也不能保证精确。
我们理论上也要求二沉池保证一定的污泥层厚度，SBH的优化控制，可实际上，做的稳定的，真不多。很多厂没有这个概念。更何况高密池的污泥层控制，更是有难度的。高效反应器必然会衍生出一些运行管理方面的问题。不会有高效占地小，还傻瓜式的反应器。
中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长：高密池用在深度处理负荷可达20m/h以上，加砂的话还能加倍，至于是絮凝形式，池形，PAM，药量还是污泥回流使其负荷高于传统斜管沉淀的确可以好好研究下。不过对于有工业废水混入的污水厂，这一负菏可能会大打折扣，负荷和药量应通过试验确定。普通斜管沉淀在药量加大和投入PAM的情况下，负荷还可加大。
加拿大斯坦泰克公司水和废水技术总监李建国博士：不知各位提到高密池和高效池之间是否有区别?还是同指"高水面负荷沉淀池"，只是叫法不同。
日本有一个高密池的专利，在90年中期失效后，很多地方模仿。
北京首创股份有限公司刘智晓博士：英文的叫法：1)SolidsContact/SludgeRecirculation;也就是采用污泥回流的;2)BallastedFlocculation，也就是采用微砂加载的。我们国内现在叫法上存在含糊或者笼统了。具体到涉及到专利池型的叫法，英文名称，如DensaDegHigh-RateClarifierandThickener，和BallastedHighRateClarificationProcess，也就是得力满和威立雅的叫法。
上海市政工程设计研究总院五院熊建英副总工程师：记得老外的高密沉淀池在中下部都设有若干取样管，想必是为了控制泥渣层的高度以充分发挥接触絮凝功能。
天津市政研究院二院刘天顺副总工：好像不是所有的威力雅得力满高密池均设污泥层观察取样管。也就是悬浮污泥层的厚度与回流系统相关，但是否连锁参与絮凝控制?
上海市政工程设计研究总院五院熊建英副总工程师：应参与控制。高密池深较传统斜管沉淀池深2～4米，核心就在于底部的悬浮污泥层占用了一部分池深，也是这个污泥层的存在从而提高了水力负荷。
上海市政工程设计研究总院熊长学：国内做高密度也有不少地方，但是在运行控制水平参差不齐，回流比的影响因素较多。
上海市政工程实际研究总院五院赵国志院长：高效沉淀池用在CSO是可行的，上海有科研中试和工程案例，主要问题有:1、启动时间的问题，一般要40分钟以上才能稳定，2、冲击负荷的问题，需与调蓄池配合使用。
中国市政工程东北设计研究总院高旭副总工程师：这些工艺都是国外的专利技术，说实在的，我们对国外的专利没有全面掌握，所以使用起来只能仿造，放大不仅仅是高密池，还有旋流沉沙池，还有得力满的曝气沉沙池。
上海市政工程实际研究总院五院赵国志院长：不仅仅是得利满的曝气沉砂池没有仿好，传统的曝气沉砂池油、砂分离效果也和国外有差距。
加拿大斯坦泰克公司水和废水技术总监李建国博士：如果土地使用面积不受太大约束，不建议使用高密池。因为其长期运行成本包括药品及相关运行管理费用还是很高的。
上海现代建筑设计研究院孙勇副院长：克服污泥絮体形成质量好坏(与温度、浊度、投药种类/反应时间、来水流量波动有关)、克服污泥絮体这种内部接种的种子内回流数量多少(难以稳定控制)的确是污水领域应用高效沉淀池运行中的难题。针对内回流接种絮体运行上难以控制的问题，坎布里奇推出了重质磁粉回流(暨磁混凝沉淀，南通开发区二污厂应用得非常好，兼有COD部分去除);威立雅推出了细砂回流(Actiflo，上海临江自来水厂应用，主要在冬季低温低浊使用)。自己内部形成的细轻絮体种子栽体不易控制，借助外部重载体实现。凡事都是相对的，没有十全十美的，有一利必有一弊。
中国市政工程东北设计研究总院高旭副总工程师：二位说得对，事实上，我们用专利，可以按照专利的边界进行设计，引进专利使用的投资比放大那一点儿土地还要贵。中的参数很不好用，如斜管区的上升流速0.4～0.6mm/s，是否不用过滤就可以稳定达到一级A，答案是否定，因为规范的条文解释中说到，在这个设计单位内，SS的去除率是40%～60%，也不是100%的把握，那我们还搞那么低的斜管上升流速干什么?那不是傻冒吗?不知道即将出版的50335会怎样?
北京首创股份有限公司刘智晓博士：或许设计院同志确实对此有体会。除了澄清池设计上升流速问题，还有均质过滤滤速取4-7m/h，这种取值，对于污水，也是很值得探讨其合理性啊。除了滤速问题外，滤层厚度，滤池形式选择，也都有很多值得探讨的细节问题。污水三级过滤，砂滤，很多设计在沿用给水处理的参数。是不是也不甚合理。
中国市政工程东北设计研究总院高旭副总工程师：很多甚至低于给水很多，这里面也有一个难度，就是设计院编规范之前，很难收集到真正有价值的案例，下面配合也有问题，每个厂的管理水平是否单位，也是问题，设计院具体人员的时间投入，设计院的产值等都是一个问题。我倒建议，以后编制时，从各个行业抽调人员，脱产调查，分析，研究，编制，国家多拿一些钱，别讲做贡献的话。
西安建筑科技大学卢金锁副教授：个人理解，高密度沉淀池一般是指由于水力、机械力等原因，在絮凝过程中破坏结合不紧密絮体，最终形成絮体密实，而密度大，沉淀速度快，才称之为高密度沉淀池。高效沉淀池有两层含义，一用地高效，即表面负荷高，在同样截留沉速下需要絮体高速沉降，加絮体核即砂可形成重絮体，或形成密实絮体，在这点上，高效和高密度沉淀池概念一致两种途径;另一种，运行经济高效，也许只有传统沉淀池了。
高密度沉淀池由于以水中即有胶体颗粒为基础需形成密实絮体，在低浊水时需回流泥增加颗粒浓度，但以机械剪切力为主控制密实絮体形成，在原水水质变化大，回流调节不及时，容易导致絮凝达不到要求，而失败。
中国市政工程华北设计研究总院二院周丹副总工：高效沉淀池停留时间过短，要求PAM过量投加，PAM对后续设施和水体或许有一定负作用。如果加砂沉淀池不能解决这个问题，这个工艺从生态环境角度也是有问题的。PAM在水厂和污水厂中的应用确实具有里程碑的意义，一个很重要的原因也是没有更好的替代品。高密池投加量PAM可以控制在0.5mg/L以下，加砂高效池要到0.8mg/L左右。但实际运行中，运行人员投加量控制不严格;沉淀池停留时间长时，问题不显著，时间越短，反应越不彻底。我听到过一个观点：总沉淀时间少于20min时，无法反应完全。
说明：本文观点为讨论摘录，未经作者审核;且观点只能代表专家本人的观点，与其所在工作单位没有关系。
原标题:专题讨论：污水处理高效沉淀工艺的相关问题之探讨
