包鋼總排污水處理中心沉淀處理工藝工程實例
包鋼總排污水處理中心主要處理包鋼各種工業排水及部分生活排水。污水處理主要工藝流程為：廢水先經格柵去除大的雜物后，由提升泵站內的潛污泵提升至預沉池初沉，經預沉淀去除大顆粒懸浮物和池頂浮油后，自流進入混合反應池進行加藥混凝，其出水經沉淀池配水井至機械加速沉淀池，加藥混凝沉淀后水自流至綜合泵站，在綜合泵站根據回用水量，確定由泵加壓后至過濾間進行過濾的水量，濾后水作為包鋼回用水。
從包鋼總排污水處理工藝流程可以看出，沉淀工藝的處理效果直接影響包鋼回用水水質和盈余排放水的達標。依據國內外較先進的對廢水中懸浮類污染物的處理技術，并結合包鋼總排污水水質特點確定包鋼總排污水沉淀工藝采用機械加速沉淀技術。
1 沉淀理論的發展及機械加速沉淀理論簡析
沉淀池按其構造的不同，可以有多種形式。按水流方向不同可分為豎流式、平流式和輻流式；按截除顆粒沉降距離不同可分為一般沉淀池和淺層沉淀池。隨著水處理技術的發展，國外水處理公司還開發并應用了多種其他形式的沉淀池，包括美國EIMCO公司的EMICO沉淀池、法國得利滿公司的DENSADEG高密度沉淀池、法國OTV公司的ACTIFLO沉淀池和英國Purac斜板沉淀池及Parkson斜板沉淀池。
由于實踐中各種沉淀池池體結構及受外部各種因素的影響與“理想沉淀池”存在著偏離，通過分析各種主要因素的偏離，可以進一步探究沉淀理論，分析沉淀理論的發展及應用。
1．1 沉淀理論的發展
通過對沉淀基本理論及影響因素的分析，沉淀理論的發展主要包括3個方面：
(1)對傳統池型水流狀態的控制及細化。工程應用中通過對布水段的控制和出水段集水均勻性的控制，以及及時、徹底地排泥使傳統池型得到了發展。
(2)沉淀池水力條件控制理論。通過對沉淀池進出水布置形式的研究，改善沉淀池的水力條件，使池態中雷諾數Re大為降低，而弗勞德數Fr大為提高，增強沉淀效果。
(3)絮凝和沉淀相結合的機械加速理論。絮凝和沉淀處理的目的是使水中脫穩雜質通過碰撞結合成相當大的絮凝體，然后在沉淀池內下沉。機械加速則將兩個過程綜合于一個構筑物中完成。
包鋼總排污水處理工程沉淀工藝即采用機械加速沉淀池。
1．2機械加速沉淀理論簡析
機械加速沉淀池沉淀區域水的流態是輻流式的，然而與輻流式沉淀池相比較，機械加速沉淀池處理過程的實現基于以下兩點：一是改善水流流態，減小沉降距離，大幅度提高沉淀效果；二是利用絮凝顆粒的有效濃度，通過與循環污泥接觸，促進絮凝體整體網狀結構的快速形成，從而提高絮凝效果。
(1)從水流狀況來看，由于輻流式沉淀池由中心進水、周邊出水，其出水斷面由小逐漸向周邊放大，使得池內流速由大變小，水流不穩定，存在股流、湍流等現象。并且由于中心區域水流呈紊流狀態，Re值增加，阻礙懸濁質的下沉，對沉淀效果造成不利影響。
而機械加速沉淀池由于采用輻射管集水方式，使池內流態由相對水平方向變為相對垂直方向，在懸濁質沉降速度一定的情況下，縮短了沉降距離。這樣相對于輻流式沉淀池，在處理效果不變的情況下，可減小機械加速沉淀池的池容積；或者說在池容積不變的情況下，可增大機械加速沉淀池的過水能力即增加處理量；或在處理量、池容積均為定值的情況下，可大幅度提高機械加速沉淀池的沉淀效果。
(2)從絮凝狀況來看，機械加速沉淀池通過回流活性泥渣強化絮凝核心，增大進水絮體有效濃度．改變沉淀分離流變特性，在沉淀分離區中部形成高濃度(20-30 kg／m3)懸浮絮凝層。當水進入沉淀區后，很快形成懸浮狀態的整體網狀結構濾層，進池原水通過該濾層以自下而上分離清水、自上而下濃縮絮凝泥渣的方式，達到強化常規處理工藝處理水中懸浮物質的目的，從而大幅度降低沉淀池出水濁度，提高凈化效果。
與輻流式沉淀池相比，機械加速沉淀池充分利用了絮凝動力學的理論，進一步提升了絮凝速度：同時，也充分利用了沉淀污泥中的絮凝活性。
2包鋼總排污水處理中心沉淀工藝工程設計
包鋼總排污水處理廠設計處理水量6 000 m3/h，設計機械加速沉淀池共3座，圓形結構，單池設計水量平均為2 000 m3/h，最大處理量為3 000 m3/h。機械加速沉淀池立面結構見圖l。工藝參數如下：中心配水井D 12．0 m，總高9．0 m，共1座；池徑D 45 m，池周邊高度5．0 m，池底坡度i=0．05，共3座；反應攪拌機功率11．0 kW；傳動總減速比1225：刮泥機功率15．0 kW；設計進水主要指標SS≤156．40 mg／L，CODCr≤73．10 mg／L，油≤7．40 mg／L；設計出水主要指標SS≤33．00 mg／L，CODCr≤33．00 mg／L．油≤4．60mg／L。
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包鋼總排污水處理中心預沉池的出水通過機械加速沉淀池中心配水井經沉淀池底部管道(設于地下管道通廊內)從沉淀池底部進人機械加速沉淀池，由沉淀池中心配水筒上部進入沉淀池反應罩內反應區的第一反應室，同時在反應罩的第一反應室和循環筒內投加絮凝劑，通過反應區設置的攪拌機加速絮凝反應的完成。沉積于沉淀池底部的部分污泥，由于渦輪攪拌機的提升作用，經循環筒入口進入反應區，這樣，絮凝劑和循環污泥通過渦輪的加速攪拌與原水充分混合后，進入反應罩內的第二反應室，進行循環凝聚物和污泥顆粒的完全接觸絮凝反應。回到循環筒入口絮凝后的水向四周流動，在沉淀池的分離區絮凝體和水進行分離，澄清后的水經固定在池體及中心罩之間的環型穿孔集水管、池周環型集水槽收集后，進入下一工藝單元。沉淀池底部污泥由刮泥機將污泥收集至沉淀池底部中心區的污泥坑，污泥定期由設于沉淀池底部的排泥管道排至污泥處理系統進行處理。反應室內循環污泥的比例可以過調節渦輪的轉速及控制沉淀池內污泥濃縮層的深度和濃度的辦法進行調節。
3包鋼總排污水處理中心機械加速沉淀池運行效果
包鋼總排污水處理工程于2002年12月基本建成，經調試2003年9月正式投入運行。運行至今處理效果良好，出水水質全部達到設計標準。
包鋼總排污水處理廠機械加速沉淀池處理的是來自預沉池的出水，設計聚合硫酸鐵的投加點在混合池(與機械加速沉淀池中心配水筒合建)之前的管道上，設計投加質量濃度30 mg／L；聚丙烯酰胺投加點在沉淀池反應室內，設計投加質量濃度0．2 m／L。加藥量根據單因子(流動電流)FP傳感器及出水濁度可調，設計沉淀池攪拌裝置轉速在6-12 r／min，可調。
3．1機械加速沉淀池降濁效果
2003年8月調試運行期間，機械加速沉淀池對懸浮物的處理效果如圖2所示。
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從圖2可以看出，出水濁度隨來水濁度而有所波動，但波動值基本都在設計范圍內。根據全廠水質監控系統的數據，在9月正式運行后發現，盡管沉淀池進水濁度平均為101．10 NTU，但波動非常大，最大可達到200 NTU以上，出水濁度除5次超標外，基本控制在設計指標以下，平均值為24．20 NTU。
3．2機械加速沉淀池對COD的去除效果
機械加速沉淀池對COD的處理效果如圖3所示。從圖3可以看出，出水COD指標達到設計要求。
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3．3機械加速沉淀池的除油效果
機械加速沉淀池對油類的處理效果如圖4所示。
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從圖4可以看出，沉淀池出水油的含量隨來水油含量的變化而波動，波動值比較大，因此需對進水油含量加以控制。包鋼總排污水處理廠在正常運行后對機械加速沉淀池出水石油類含量進行了統計，沉淀池出口含油質量濃度平均為4．5 mg／L，低于4．6m／L的設計標準。
4運行效果分析
包鋼總排污水處理廠投入正常運行后，根據機械加速沉淀池的運行情況對沉淀池進行了調整，如：推薦的渦輪轉速應為最犬轉速的25％或75％，用以保證絮凝體和污泥的粒度以及反應室內循環污泥的濃度，但根據沉淀池出水濁度的變化，最后確定攪拌轉速為6 r／min；另外由于包鋼總排污水水量穩定，推薦在此工況下沉淀池內污泥層界面可控制在反應罩底150 mm至反應罩上600 mm范圍內，但實際運行中由于轉速的確定，發現在此范圍內出水濁度偏高，后通過排泥手段控制污泥界面在反應罩上400 mm，使出水水質滿足了設計要求。
機械加速沉淀工藝對于水質的保證和藥劑的節約效果顯著，該技術很值得推廣。
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