高密度沉淀池與V型濾池在南水北調(diào)地表水處理上的工業(yè)應(yīng)用

夏水林，韓 飛

(兗礦化工有限公司，山東 鄒城 273500)

兗礦魯南化工有限公司(以下簡稱兗礦魯南化工)位于山東省魯南高科技化工園區(qū)，生產(chǎn)的化工產(chǎn)品有尿素、甲醇、醋酸、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酐、聚甲醛、復(fù)合肥，產(chǎn)能超過260萬t，企業(yè)生產(chǎn)、生活原水為地下水。近年來，由于該地區(qū)地下水資源緊張，企業(yè)生產(chǎn)受到一定影響，隨著南水北調(diào)東線工程通水，企業(yè)實施了南水北調(diào)水替換地下水的技改工程。

1 南水北調(diào)水質(zhì)

南水北調(diào)水源屬于地表水，其輸水方式除明渠外，還有全封閉式管涵輸水，長距離的管道輸送以及沿途水質(zhì)污染，造成南水北調(diào)水體中分散著泥砂、黏土、金屬氧化物、金屬氫氧化物或者金屬鹽等，同時也有來自腐殖質(zhì)的有機膠體物質(zhì)以及微生物，無法直接作為工業(yè)用水，必須經(jīng)過處理才能滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。根據(jù)相關(guān)水質(zhì)檢測分析，兗礦魯南化工引入的南水北調(diào)地表水水樣分析主要指標見表1。

續(xù)表

2 地表水處理工藝

2.1 常規(guī)水處理工藝

常規(guī)水處理工藝一般包含混凝、沉淀、過濾和消毒4個步驟，混凝是常規(guī)水處理的核心技術(shù)，是水處理最重要的過程?；炷酆托跄齼蓚€過程，而絮凝設(shè)備的形式對混凝效果起著決定性的作用。通常的混凝工藝分為水力攪拌和機械攪拌兩大類，由于機械攪拌能量難以均勻分配，能量利用效率低，加之機械設(shè)備維護工作量大，運營費用高，因此，我國化工行業(yè)以使用水力攪拌混凝工藝居多。

經(jīng)過混凝和沉淀處理后，水中懸浮物和濁度得到一定程度的降低，但一般不能滿足工業(yè)生產(chǎn)用水的要求，還需采用過濾工藝進一步去除懸浮物，降低濁度。根據(jù)過濾材料的不同，過濾分為多孔材料過濾和顆粒材料過濾兩大類，石英砂是最常用的粒狀材料，也稱為濾料，濾料所構(gòu)成的濾層能截留水中數(shù)十微米到膠體級的微粒。

2.2 南水北調(diào)地表水處理工藝

針對南水北調(diào)水質(zhì)的特點，傳統(tǒng)的絮凝沉淀池主要是去除水中懸浮物和膠體物質(zhì)，對水中的難溶有機物和膠態(tài)有機物的去除率很高，但對溶解有機物去除率卻很低，難以滿足處理要求，可升級為高密度沉淀池[1]。

根據(jù)南水北調(diào)水質(zhì)分析資料以及工業(yè)用水水質(zhì)要求，兗礦魯南化工地表水處理的主要對象為水中懸浮物和有機物，同時還應(yīng)考慮水中懸浮物會因雨雪天氣和季節(jié)變化而產(chǎn)生較大波動的沖擊。經(jīng)過綜合比選，選擇了高密度沉淀池和V型濾池工藝作為南水北調(diào)地表水的處理工藝，裝置設(shè)計處理水量1 500m3/h，最大處理水量2 000m3/h，設(shè)置高密度沉淀池2座，V型濾池5座，工藝流程簡圖見1。

圖1 工藝流程

2.3 地表水處理裝置設(shè)計參數(shù)

2.3.1高密度沉淀池

高密度沉淀池將混凝、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能集合于一體[2]，混合池和斜管的設(shè)置使絮凝和沉淀的效果得到提高。采用污泥回流和斜管沉淀技術(shù)，將沉淀區(qū)沉積下的污泥部分回流到沉淀池前段，提供了凝聚核心，加強了絮凝效果[3]。在混凝池投加混凝劑PAC，通過機械攪拌使水中的懸浮雜質(zhì)快速脫穩(wěn)；在絮凝池投加聚合物PAM，結(jié)合活性污泥循環(huán)和機械攪拌，使水中剩余的懸浮物和回流污泥更充分地接觸，形成大尺寸、高密度的絮體顆粒；在濃縮沉淀區(qū)完成固液分離，斜管組件提高了沉淀分離的效率[4]。

高密度沉淀池結(jié)構(gòu)見圖2，設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 高密度沉淀池設(shè)計參數(shù)

圖2 高密度沉淀池結(jié)構(gòu)注：1—混凝池；2—絮凝池；3—污泥泵；4—高密度沉淀池；5—污泥泵；6—出水渠

2.3.2V型濾池

V 型濾池具有良好的過濾、反沖洗及調(diào)控性能，已廣泛應(yīng)用于市政供水、石油、化工、電力等行業(yè)的各種水處理系統(tǒng)。V型濾池采用先進的高速深層過濾和氣水反沖技術(shù)，以石英砂為濾料，具有較大的有效粒徑，能使礬花更深地滲入過濾介質(zhì)中，從而增大滯留能力，并延長過濾周期。設(shè)計參數(shù)見表3。

2.3.3污泥處理系統(tǒng)

污泥來源于高密度沉淀池，其中，部分污泥回流，其他污泥進入污泥儲槽，通過投加PAM調(diào)理后，送往沉降離心機脫水處理。產(chǎn)生的泥餅外運處理。設(shè)計參數(shù)見表4。

表3 設(shè)計參數(shù)

3 地表水處理裝置運行情況

根據(jù)工業(yè)運行記錄，兗礦魯南化工南水北調(diào)地表水處理裝置自2017年投入生產(chǎn)以來，盡管地表水濁度波動較大(濁度范圍從5NTU到50NTU以上)，但高密度沉淀池出水濁度始終保持在1NTU以下，V型濾池出水濁度小于0.5NTU，實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行，水處理效果較好，滿足了工業(yè)生產(chǎn)用水需要。2018年7月高濁度期間，裝置連續(xù)運行數(shù)據(jù)見表5。

表5 高濁度期間裝置連續(xù)運行數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

從高密度沉淀池在南水北調(diào)地表水處理上的工業(yè)應(yīng)用來看，高密度沉淀池設(shè)計緊湊、占地小、沉淀效率高，抗水質(zhì)波動沖擊性好，且效果穩(wěn)定，出水濁度在1NTU以下，遠低于設(shè)計值。與傳統(tǒng)混凝工藝相比，采用污泥回收技術(shù)不僅加強了絮凝效果，還能回收部分藥劑、減少加藥量，且抗負荷變化能力強，值得相關(guān)企業(yè)借鑒、參考。