载体絮凝技术与高密度沉淀池

1、载体絮凝技术载体絮凝技术与高密度沉淀池与高密度沉淀池陈浩陈浩 张海云张海云 渠冰渠冰一、载体絮凝一、载体絮凝 载体絮凝载体絮凝是一种快速沉淀技术，其特点是在混是一种快速沉淀技术，其特点是在混凝阶段投加高密度的不溶介质颗粒（如细砂），利凝阶段投加高密度的不溶介质颗粒（如细砂），利用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的用介质的重力沉降及载体的吸附作用加快絮体的“生长生长”及沉淀。与传统絮凝工艺相比，该技术具有及沉淀。与传统絮凝工艺相比，该技术具有占地面积小、工程造价低、耐冲击负荷等优点。自占地面积小、工程造价低、耐冲击负荷等优点。自20世纪世纪90年代以来，西方国家已开发了多种成熟的年代以来，

2、西方国家已开发了多种成熟的应用技术，并成功用于全球应用技术，并成功用于全球100多个大型水厂。多个大型水厂。二、载体絮凝的典型工艺二、载体絮凝的典型工艺 1、 actiflo工艺工艺actiflo工艺是由工艺是由otvkruger公司（威立雅水务集公司（威立雅水务集团的工程子公司）开发，自团的工程子公司）开发，自1991年开始在欧洲用于饮年开始在欧洲用于饮用水及污水处理。用水及污水处理。actiflo工艺特点是以工艺特点是以45150m的细砂为载体强化的细砂为载体强化混凝，并选用斜管沉淀池加快固液分离速度，表面负混凝，并选用斜管沉淀池加快固液分离速度，表面负荷为荷为80120m/h，最高可达，

3、最高可达200m/h，是目前应用最，是目前应用最为广泛的载体絮凝技术。为广泛的载体絮凝技术。2004年上海浦东威立雅自来水有限公司临江水厂年上海浦东威立雅自来水有限公司临江水厂（20万万m3/d）工程项目中采用了）工程项目中采用了actiflo快速沉淀工艺；快速沉淀工艺；北京市第九水厂针对原水低温、低浊、高藻的情况，北京市第九水厂针对原水低温、低浊、高藻的情况，在二期沉淀池（在二期沉淀池（34万万m3/d）改造工程中采用了）改造工程中采用了actiflo高效沉淀池工艺。高效沉淀池工艺。 actiflo工艺分为混合、熟化、高速沉淀工艺分为混合、熟化、高速沉淀3个阶段。个阶段。（1）加入混凝剂）加

4、入混凝剂(铁盐或铝盐铁盐或铝盐)的原水进入混合池，的原水进入混合池，经快速搅拌后流入投加池；经快速搅拌后流入投加池；（2）在投加池中加入有机助凝剂和细砂载体促进）在投加池中加入有机助凝剂和细砂载体促进絮体的絮体的“生长生长”，经水力停留，经水力停留12 min后流入熟化后流入熟化池；池；（3）在慢速搅拌下，以细砂为核心的絮体进一步）在慢速搅拌下，以细砂为核心的絮体进一步凝聚生成粗大密实的絮状物，最后水体进入斜管沉凝聚生成粗大密实的絮状物，最后水体进入斜管沉淀池，在细砂絮体的重力沉淀作用下配合斜管的快淀池，在细砂絮体的重力沉淀作用下配合斜管的快速沉淀效应，达到絮体颗粒迅速沉降的目的。速沉淀效应，

5、达到絮体颗粒迅速沉降的目的。含有细砂的污泥回流至装置上方的水力旋流器，通含有细砂的污泥回流至装置上方的水力旋流器，通过离心力使泥浆与细砂分离，细砂重新进入絮凝池过离心力使泥浆与细砂分离，细砂重新进入絮凝池循环使用。循环使用。图图1 actiflo工艺流程图工艺流程图2、densadeg工艺工艺densadeg高密度澄清池是由法国高密度澄清池是由法国degremont公司开公司开发，可用于饮用水澄清、三次除磷、强化初沉处理以发，可用于饮用水澄清、三次除磷、强化初沉处理以及合流制污水溢流和生活污水溢流处理。及合流制污水溢流和生活污水溢流处理。该工艺现已在法国、德国、瑞士得到推广应用。该工艺现已在法

6、国、德国、瑞士得到推广应用。随着近年来国外各大水务公司进入中国市场，国内也随着近年来国外各大水务公司进入中国市场，国内也有个别水厂利用该技术对现有工艺进行了扩建改造。有个别水厂利用该技术对现有工艺进行了扩建改造。乌鲁木齐石墩子山水厂的扩建改造工程（乌鲁木齐石墩子山水厂的扩建改造工程（20万万m3/d ）中采用了该项技术。中采用了该项技术。上海杨树浦水厂（上海杨树浦水厂（36万万m3/d ） densadeg高密度澄高密度澄清池于清池于2008 年建成投产，效果显著。年建成投产，效果显著。densadeg工艺结合了混凝、斜管沉淀、污泥回流工艺结合了混凝、斜管沉淀、污泥回流等技术，从构造上主要分为

7、反应区、预等技术，从构造上主要分为反应区、预 浓缩区、斜管浓缩区、斜管澄清区。澄清区。densadeg工艺特点是絮凝污泥外部循环回流，可工艺特点是絮凝污泥外部循环回流，可起到载体絮凝的效果，加快了絮凝过程并保证了生成起到载体絮凝的效果，加快了絮凝过程并保证了生成絮体的质量。絮体的质量。反应区主要分为反应区主要分为快速搅拌反应池和慢速推流反应池快速搅拌反应池和慢速推流反应池，快速搅拌反应池快速搅拌反应池使原水与混凝剂充分混合，起到预混使原水与混凝剂充分混合，起到预混凝的作用；凝的作用；慢速推流反应池慢速推流反应池则通过慢速推流使絮体得则通过慢速推流使絮体得到充分的到充分的“生长生长”，整个反应区

8、内可形成絮凝质量好、，整个反应区内可形成絮凝质量好、密度高、分离性能好的混合体系。充分混凝后的混合密度高、分离性能好的混合体系。充分混凝后的混合液进入预沉浓缩区进行快速分离。液进入预沉浓缩区进行快速分离。上部的初沉水进入斜管澄清区以进一步去除水中的残上部的初沉水进入斜管澄清区以进一步去除水中的残留絮体，下部的泥浆经浓缩后被刮泥机刮入泥槽，部留絮体，下部的泥浆经浓缩后被刮泥机刮入泥槽，部分污泥回流至进水中，剩余部分则排人污泥处理系统。分污泥回流至进水中，剩余部分则排人污泥处理系统。图图2 densadeg高密度澄清池高密度澄清池 degremont公司还开发了一种专门用于处理各种污水溢流公司还开

9、发了一种专门用于处理各种污水溢流的的densadeg 4d澄清池，基本原理与澄清池，基本原理与densadeg工艺类似，工艺类似，主要是通过以下功能达到净化水体的目的：主要是通过以下功能达到净化水体的目的：去除砂砾、去除油脂、整体化的凝聚絮凝单元加斜管沉淀、污去除砂砾、去除油脂、整体化的凝聚絮凝单元加斜管沉淀、污泥稠化及浓缩。泥稠化及浓缩。其工作流程为已投加混凝剂的原水首先进入预混凝池，通过空其工作流程为已投加混凝剂的原水首先进入预混凝池，通过空气搅拌使无机电解质与水中颗粒充分接触反应，使水中的粗大气搅拌使无机电解质与水中颗粒充分接触反应，使水中的粗大砂砾直接沉降在池底排出；砂砾直接沉降在池底

10、排出；预混凝后的出水进入絮凝池后与回流污泥以及投加的高聚物絮预混凝后的出水进入絮凝池后与回流污泥以及投加的高聚物絮凝剂在机械搅拌下充分混合，形成密实的矾花；凝剂在机械搅拌下充分混合，形成密实的矾花；充分混凝后的水体最后进入斜管澄清池，在预沉区大部分絮体充分混凝后的水体最后进入斜管澄清池，在预沉区大部分絮体与水分离，剩余部分通过斜管沉淀池被除去。与水分离，剩余部分通过斜管沉淀池被除去。漂浮在水体表层的油脂通过刮油器收集而达到除油的目的；漂浮在水体表层的油脂通过刮油器收集而达到除油的目的；沉积在澄清池底的污泥部分回流，剩余部分则稠化浓缩。沉积在澄清池底的污泥部分回流，剩余部分则稠化浓缩。 三、三、

11、actiflo工艺设计特点工艺设计特点 1、工艺特点、工艺特点 actiflo系统具有如下的特点：系统具有如下的特点：l（1）采用了高分子絮凝剂助凝，提高了絮凝效果。）采用了高分子絮凝剂助凝，提高了絮凝效果。l在在actiflo工艺中使用聚丙烯酰胺工艺中使用聚丙烯酰胺pam作为助凝剂，通过吸附架桥作为助凝剂，通过吸附架桥作用，可使形成的絮体粗大、密实，具有较好的沉降性能，有利作用，可使形成的絮体粗大、密实，具有较好的沉降性能，有利于在沉淀池内沉淀分离。投加量一般在于在沉淀池内沉淀分离。投加量一般在0.1mg/l左右。左右。l（2）投加微砂，提高了絮凝效果。）投加微砂，提高了絮凝效果。l微砂在该

12、工艺中起到了重要的作用，首先微砂作为絮核，可以加微砂在该工艺中起到了重要的作用，首先微砂作为絮核，可以加速絮凝体的形成；其次微砂在絮凝搅拌过程中会在其移动路径的速絮凝体的形成；其次微砂在絮凝搅拌过程中会在其移动路径的后方形成微小涡旋，可增加的水中颗粒的有效碰撞几率，强化了后方形成微小涡旋，可增加的水中颗粒的有效碰撞几率，强化了絮凝作用；另外，微砂大大增加絮凝体的有效密度和沉降速度。絮凝作用；另外，微砂大大增加絮凝体的有效密度和沉降速度。l（3）沉淀部分采用斜管沉淀池，提高了沉淀效果。）沉淀部分采用斜管沉淀池，提高了沉淀效果。l含微砂的高密度絮体和斜管的高效沉淀相结合，使得沉淀池上升含微砂的高密

13、度絮体和斜管的高效沉淀相结合，使得沉淀池上升流速能够达到流速能够达到3070m/h以上，沉淀时间短，占地面积省。以上，沉淀时间短，占地面积省。l（4）actiflo系统还具有出水水质好，运行稳定，耐冲击负荷等优系统还具有出水水质好，运行稳定，耐冲击负荷等优点。据报道，处理后出水浊度可以控制在点。据报道，处理后出水浊度可以控制在1ntu以内，原水的水质以内，原水的水质波动对该工艺的影响不明显，仍然能够保持良好的出水水质。波动对该工艺的影响不明显，仍然能够保持良好的出水水质。2、 actiflo工艺设计参数工艺设计参数lactiflo工艺应用于给水处理以及污水处理工程中有其不同的设工艺应用于给水处

14、理以及污水处理工程中有其不同的设计参数，具体见表计参数，具体见表1，典型的池型布置见图，典型的池型布置见图3。图图3 典型的典型的actiflo 工艺池型布置工艺池型布置3、actiflo工艺设备选择工艺设备选择（1）细格栅）细格栅lactiflo工艺中砂水分离器的底部微砂排放口容易被除工艺中砂水分离器的底部微砂排放口容易被除微砂外的大颗粒污染物堵塞，必须在微砂外的大颗粒污染物堵塞，必须在actiflo的进水前的进水前通常设有自动细格栅，去除大颗粒的悬浮物。通常设有自动细格栅，去除大颗粒的悬浮物。（2）搅拌器）搅拌器lactiflo工艺需设置混凝池、注射池及熟化池搅拌器，工艺需设置混凝池、注射

15、池及熟化池搅拌器，除了具备普通混凝絮凝反应搅拌器的参数外，除了具备普通混凝絮凝反应搅拌器的参数外，actiflo工艺的搅拌器还要着重考虑搅拌器的提升能力，即能工艺的搅拌器还要着重考虑搅拌器的提升能力，即能将池中微砂与水完全混合，不发生微砂沉积的能力。将池中微砂与水完全混合，不发生微砂沉积的能力。这就要求这就要求actiflo工艺的搅拌器具有更高的功率。工艺的搅拌器具有更高的功率。l一般来说，混凝池的搅拌器功率最大应达到一般来说，混凝池的搅拌器功率最大应达到150 w/m3，注射池注射池70 w/m3 ,熟化池熟化池40w/m3，且需变频控制。，且需变频控制。（3）刮泥机）刮泥机lactiflo

16、工艺沉淀池需设刮泥机，将沉淀于池底的微砂及污泥混工艺沉淀池需设刮泥机，将沉淀于池底的微砂及污泥混合液刮至中心集泥斗，再由微砂循环泵抽出，经砂水分离器后合液刮至中心集泥斗，再由微砂循环泵抽出，经砂水分离器后对微砂循环利用。这必然要求刮泥机具有更高的强度。对微砂循环利用。这必然要求刮泥机具有更高的强度。lactiflo工艺沉淀池刮泥机通常是四只刮臂或框架式结构，具有工艺沉淀池刮泥机通常是四只刮臂或框架式结构，具有较高的机械保护扭矩。在刮刀底部需安装硬橡胶，尽可能地将较高的机械保护扭矩。在刮刀底部需安装硬橡胶，尽可能地将池底微砂全部刮至中心集泥斗并防止磨损。池底微砂全部刮至中心集泥斗并防止磨损。l图

17、图4为为actiflo工艺沉淀池刮泥机。工艺沉淀池刮泥机。图图4actiflo 工艺沉淀池刮泥机工艺沉淀池刮泥机（4）微砂）微砂l微砂是微砂是actiflo工艺的核心，通常要求微砂为圆形石英砂，工艺的核心，通常要求微砂为圆形石英砂，其硅含量其硅含量 95 % ，均匀系数，均匀系数( d60 / d10 ) 1.7 ，微砂的有效，微砂的有效粒径粒径d10=0.12mm。l98%-99%的细砂通过水力旋流器的有效分离得到循环使用，的细砂通过水力旋流器的有效分离得到循环使用，絮体另外需要的细砂补给量仅为絮体另外需要的细砂补给量仅为1-2.5g/m3， 10万万m3/d规模规模的水厂每天需要补充的细砂

18、量为的水厂每天需要补充的细砂量为100-250kg，增加的制水，增加的制水成本很小。成本很小。（5）微砂循环泵）微砂循环泵l由于微砂循环泵的介质为微砂，其接液部件需具备耐磨损能力，由于微砂循环泵的介质为微砂，其接液部件需具备耐磨损能力，通常接液材质为碳钢衬胶。微砂的阻力较大，泵出口的压力需通常接液材质为碳钢衬胶。微砂的阻力较大，泵出口的压力需保证在保证在3 105 pa 左右，而且由于进水左右，而且由于进水tss 的变化，通常要求的变化，通常要求微砂回流泵采用变频控制。微砂回流泵采用变频控制。l微砂回流比的确定需根据进水微砂回流比的确定需根据进水tss 确定确定: 回流比回流比= 3 % +

19、( tss/ 1000) 7 %l即如果进水即如果进水tss 为为500mg/ l，则回流比约为进水流量的，则回流比约为进水流量的6%，若，若进水进水tss 为为3000mg/l，则回流比约为进水流量的，则回流比约为进水流量的24%，最小的，最小的回流比为回流比为3%的进水流量，最大回流比为的进水流量，最大回流比为38 %进水流量，即对进水流量，即对应进水最大应进水最大tss为为 5000mg/l 。图图5 水力旋流器工作示意图水力旋流器工作示意图（7）管路设计）管路设计l由于由于actiflo工艺的特殊性，需要微砂循环管路的设计具有工艺的特殊性，需要微砂循环管路的设计具有耐磨、防堵塞及减少水

20、头损失的特点，因此，微砂循环管耐磨、防堵塞及减少水头损失的特点，因此，微砂循环管路需尽量减少阀门的应用，弯头设计为路需尽量减少阀门的应用，弯头设计为135，材质为碳，材质为碳钢衬胶或钢衬胶或hdpe。（8）池体材质）池体材质l除大规模处理项目采用混凝土池体外，小型的工业项目考除大规模处理项目采用混凝土池体外，小型的工业项目考虑到造价及耐腐蚀性可以采用玻璃钢材质的池体。虑到造价及耐腐蚀性可以采用玻璃钢材质的池体。四、四、 actiflo工艺应用实例工艺应用实例 1、国外应用实例、国外应用实例l从从1992年年actiflo工艺被开发以来，该工艺已经在法国、工艺被开发以来，该工艺已经在法国、美国、

21、英国、加拿大和亚洲的马来西亚等国家的自来美国、英国、加拿大和亚洲的马来西亚等国家的自来水厂得到广泛应用。水厂得到广泛应用。法国巴黎法国巴黎annet-sur-marne水厂水厂是全球第一家采用是全球第一家采用actiflo工艺的水厂，工艺的水厂，水厂建于水厂建于1972年，年， 1992年扩建，扩建部分采用年扩建，扩建部分采用actiflo工艺。扩建后工艺。扩建后水厂总处理能力水厂总处理能力13万万m3/d，其中其中actiflo工艺部分处理工艺部分处理能力能力4.7万万m3/d，整个水厂的工作人员，整个水厂的工作人员15人。人。l目前最大的是马来西亚的目前最大的是马来西亚的selangor供

22、水厂，处理水量供水厂，处理水量为为100万万m3/d 。沉淀池上升流速设计值为沉淀池上升流速设计值为50m/h，原水，原水浊度波动范围很大（浊度波动范围很大（502000ntu），但是沉淀出水），但是沉淀出水浊度浊度 5 ntu。投加的药剂为硫酸铝（。投加的药剂为硫酸铝（2540mg/l）和阴离子聚合物和阴离子聚合物( 0.10.3mg/l) 。图图6 annet-sur-marne水厂水厂actiflo系统工艺流程系统工艺流程 2、国内应用实例、国内应用实例 （1）北京水源九厂改造工程）北京水源九厂改造工程l北京水源九厂是在原有二期两个系列的波纹板沉淀池内进行改北京水源九厂是在原有二期两个系

23、列的波纹板沉淀池内进行改造，并不改动其主体土建结构，因此最大限度地利用了原有构造，并不改动其主体土建结构，因此最大限度地利用了原有构筑物，不仅提高了处理效果，同时提高了筑物，不仅提高了处理效果，同时提高了30%的处理水量，并的处理水量，并且对水中藻类也有很好的去除效果。且对水中藻类也有很好的去除效果。l处理水量：二期处理水量：二期a系列和系列和b 系列共计系列共计66万万m3/d，8座沉淀池的上座沉淀池的上升流速为升流速为40 m /h；进水浊度；进水浊度 100 ntu（属于典型的低温、低（属于典型的低温、低浊水）浊水） ，出水浊度，出水浊度 1ntu。 （2）上海临江水厂扩建工程）上海临江

24、水厂扩建工程l上海市临江水厂上海市临江水厂actiflo工艺主要设计参数如下：规模工艺主要设计参数如下：规模20万万m3/d，分为三组；总占地面积分为三组；总占地面积1 600m2 ；絮凝时间；絮凝时间10 min；沉淀时间；沉淀时间20 min；设计上升流速；设计上升流速34 m/h；混凝剂投加量为硫酸铝；混凝剂投加量为硫酸铝5080 mg/l；高分子助凝剂；高分子助凝剂0.1 0.2 mg/l。进水浊度。进水浊度 100 ntu（一（一般小于般小于50 ntu），出水浊度），出水浊度 1 ntu（去除率一般稳定在（去除率一般稳定在95%以上）。以上）。图图7 上海临江水厂的上海临江水厂的a

25、ctiflo系统工艺流程系统工艺流程临江水厂针对黄浦江上游原水中锰含量高而现有常规处临江水厂针对黄浦江上游原水中锰含量高而现有常规处理工艺难以有效去除的特点设计了理工艺难以有效去除的特点设计了tgv滤池；滤池；该滤池采用了上层为石英砂、下层为锰砂的双层滤料，该滤池采用了上层为石英砂、下层为锰砂的双层滤料，可保证滤后水中锰浓度可保证滤后水中锰浓度 0. 1 mg/l，达到水质标准。，达到水质标准。filtraflo tgv滤池出水投加液氯消毒后进入清水池。滤池出水投加液氯消毒后进入清水池。1混凝剂投加； 2絮凝剂投加； 3反应池； 4斜管； 5澄清水槽； 6栅型刮泥机； 7出水渠； a原水进水；

26、 b澄清水出水； c污泥回流； d污泥排放高密度池 至污泥脱水机至污泥脱水机絮凝絮凝进水进水聚合物聚合物投加投加污泥循环泵污泥循环泵斜板模板斜板模板出水出水取样口取样口 适当的污泥回流可以提高富集在污泥中混凝剂“絮凝剂的利用效率，降低它们的投加量，同时可以增加水中颗粒物的浓度，便于颗粒聚集，沉降，从而改善污泥沉降效果。由此可见污泥回流比对高密度沉淀池工艺的高效稳定运行有很大的影响。确定并且使其维持在适宜的污泥回流比下运行是非常重要的!于小迪 污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响 环境科技 environmental science and technology为什么要设置污泥回流？ 高效沉淀池设计非常紧凑，高效沉淀池设计非常紧凑， 它把它把混凝池混凝池、絮凝池絮凝池、沉淀池沉淀池和和污泥浓缩污泥浓缩集合于一体。集合于一体。 混合过程中应使混凝剂水解产物迅速地扩散到水体中混合过程中应使混凝剂水解产物迅速地扩散到水体中的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝聚，这样才能得到好的絮凝效果。该过程是靠