斜管沉淀池的应用应用之复合肥酸性废水处理解决方案

立源水业多种物化、生化污技术，实现污水达标排放及工业污水零排放，是以水处理核心技术为基础，专业从事水务投融资、项目总体组织、设备系统集成和工程服务的企业集团。其业务领域涉及电力、钢铁、冶金、市政、造纸、食品工业、纺织、石油、化工、煤炭、医药、电子工业等行业的各个方面。集团总部设在中国上海，在中国长春、南通设有分支机构，自成立至今已拥有国内外400多个工程业绩。是近 20 年来逐步发展起来的一种高效沉淀工艺。根据我院以前所做过的同类型的废水处理工程, 在 1200m3/d 复合肥酸性废水的处理中采用了“斜管沉淀池”工艺, 出水可以全部回用, 取得了良好的经济效益。

1.废水水质特性

三元素复合肥生产, 主要原料包括氮、磷、钾。该厂所排放的废水约 1200m3/d, 主要是复合肥酸性废水, 废水主要来自磷酸车间尾气洗涤, 硫酸氢钾工段 HCI 吸收水循环泵排水以及车间地面冲洗水, 硫酸车间地面及设备冲洗水, 这部分废水主要是 PH 值低, 总磷、氟化物含量高, 砷含量亦超标; 还有一部分来自生活排水和化验室排水, 主要是 COD 含量、SS 等主要污染因子超标。设计进出水指标见表。

2.处理工艺流程及流程简述

2.1 工艺流程

（斜管沉淀池废水处理工艺流程图）

2.2 工艺流程简述

综合废水经过排水沟自流入污水处理站。废水经预处理去除较大颗粒悬浮物及中和池调节 PH 值后由污水提升泵提升进入高效絮凝器进行污泥的絮状化凝集, 以利于斜管沉淀池的泥水分离, 在斜管沉淀池中废水泥水分离完毕, 上清液自流入清水池以备生产回用, 污泥通过静水压力排入污泥浓缩池, 经过进一步浓缩后的污泥, 含水率进一步降低, 然后由螺杆泵送入带式压滤机进行脱水处理。

3.影响斜管沉淀池沉淀效率的主要因素及设计参数

3.1 斜管流速及表面负荷

由于该废水的排放较不稳定, 流速的控制非常重要, 流速太大, 会将杂质带出斜管而影响出水水质; 流速太小又将在提高处理水量方面失去意义。根据原水水质、出水水质、水温、药剂等因素设计斜管沉淀池中流速为 0.96mm/s。

为了确定处理这 1200m3/d 水量所需的斜管沉淀池面积, 需要得到斜管沉淀池单位表面积的表面负荷, 设计手册中斜管沉淀池表面负荷的范围值是 72～120m3/m2• d, 根据该原水的实际水质, 选取斜管沉淀池的表面负荷 72m3/m2• d。

3.2 斜管长度

斜管长度是影响沉淀效果或决定沉淀池液面负荷的主要因素之一, 斜管越长, 沉淀面积就越大, 处理效果越好, 根据以前的设计经验设计斜管总长度为 1m 较为合适。

3.3 倾角

污泥颗粒在斜管区的沉降过程主要取决于斜管的水平投影面积, 也就是混合液沿垂直向上方向的冲击力和颗粒污泥的重力差, 因此, 斜管的倾角是一个十分重要的因素, 倾角较大时, 冲击力较大, 不利于颗粒沉降; 倾角越小, 斜管在水平方向投影面积越大, 处理能力也越大。斜管的安装角度为 60°, 加快了沉淀速度和排泥。

3.4 管径及断面面积

从增大沉淀面积、提高沉淀效率上考虑, 管径越小越好。但从施工安装和排泥看, 过小的管径将给斜管加工带来困难, 使用时容易堵塞, 因而又都不宜太小。设计斜管管径 50mm, 在实际运行中斜管基本无堵塞情况出现。

目前, 国内异向流斜管的断面多采用改性山形斜管和, 这是因为这两种断面的斜管结构紧凑合理, 成型后的刚度较好, 因而可以用较薄的材料加工, 费用较低, 结构所占尺寸小。在这, 选用六角工艺蜂窝型, 材质为聚乙烯- 聚丙烯共聚, 这样如果遇到因意外损坏的斜管可以及时更换, 使用时较为理想。

4.斜管沉淀池运行情况

4.1 斜管沉淀池的运行

废水通过混凝加药适当延缓了斜管上部积泥时间, 使悬浮物形成更易于从水中分离的絮体, 从而改善了斜管沉淀池出水水质。因为单独使用混凝剂聚合氯化铝不能取得良好的效果, 所以辅加助凝剂聚丙烯酰胺。聚合氯化铝用量通过试验确定为 60ppm, 聚丙烯酰胺确定为1ppm。混凝加药系统包括溶药装置两套( 带搅拌机) , 加药装置两套( 附加药泵和玻璃转子流量计各一套) ,高效絮凝器一台 φ1400mm×3400mm, 设备均采用了钢制防腐。

当废水经过高效絮凝器加药后通过 φ50mm 布水孔进入斜管沉淀池, 减小了紊流对沉淀的干扰, 布水孔间隙 50mm。同时水流在通过斜管沉淀池进水口的整流墙时也得到缓冲, 使已形成的矾花不致被打碎并使出水均匀的流入斜管沉淀池的配水区。在配水区内, 通过加设斜管而比普通平流式沉淀池增加了沉淀面积, 缩短了停留时间, 斜管沉淀池的水力停留时间为 61min, 污泥絮凝体在这段时间内形成并在重力作用下沉降。斜管均采用了玻璃钢( 三油两布) 防腐处理, 同时采用了 85×50mm 的扁铁支撑, 共 12 根分布在斜管沉淀池内, 使斜管以 60° 倾斜角固定在斜管沉淀池中, 扁铁焊接在 4 根混凝土过梁上加以固定。这样, 增加了支撑网架的坚固性, 增大了其保险性。斜管定期清洗, 避免了斜管堵塞, 造成坍塌的情况发生。

泥水分离后, 上清液通过三角堰配水流入清水池中, 污泥则沉积到污泥斗中。为了避免排泥时污泥形成死角, 污泥斗设置为两个, 均用防腐素土做成, 污泥斗斜坡倾斜角度为 45°, 泥斗高 2.15 米, 在运行中有利于污泥的滑落。当污泥在泥斗中停留 4 小时后, 用扩张嘴管排出。用普通的排泥管虽然有构造简单, 投资省, 造价低等诸多优点, 但易堵塞, 难启动, 影响排泥及沉淀效果, 扩张嘴管中污泥的流速是一个沿程递加的过程, 排泥过程中积泥少, 排泥性能比普通排泥管要好。因此, 在该废水处理中至今未出现过污泥管堵塞情况。扩张嘴管与水平面的倾斜角度为 65°, 用支撑预埋件加以固定, 排泥管阀门选用斜齿轮矿浆闸阀。斜管沉淀池所沉淀的污泥( 含水率 95%) 经过污泥扩张嘴管排入地下式钢混结构的污泥浓缩池, 污泥得到进一步浓缩, 使其含水率得到进一步降低( 含水率 91%) 。浓缩后的污泥由螺杆泵(I- 1B 型) 送入压滤机房, 经过带式压滤机(DY- 1000) 脱水处理后泥饼外运填埋。

4.2 运行结果

2004 年 10 月, 该厂委托聊城市环保局对其回用废水进行了监测, 其监测结果列于表 2。

表 2 监测结果

监测结果表明, 在三级中和后设一级混凝沉降的工艺, 去除水中绝大部分悬浮物, 并对 CODcr、氟化物、总磷也有不同程度的去除作用,以保证出水达到企业回用水的水质要求, 而且运行费用低, 管理方便。

5.结论

采用基于 PSO 算法的神经网络, 具有结构简单, 学习速度快, 预测精度高的特点, 用于股票指数预测获得了十分满意的结果。同时避免陷入局部极小点, 保证每次训练时的收敛性和全局最优性, 同时PSO 算法大大降低了计算开销。

5.1 经济效益

企业从保护环境, 节约水资源, 降低成本, 实现零排放的角度考虑, 将处理后的水全部回用于生产用水和车间冲洗水。污水处理年直接运行费用约为 90 万元, 每天回用量为 42m3/h, 通过污水处理后回用, 可减少一次用水量 42m3/h, 一次水按 0.63 元/吨计, 那么每天可以节约支出 42m3/h×24×0.63=634.98 元, 一年按 330 考虑, 那么每年可以节约支出约 21 万元。该项目获得了聊城市水利局下达的节水项目补助资金 26 万元的奖励。

5.2 社会效益

污水治理以前, 年排放废水 39.6 万吨, 治理以后废水得到了有效的净化, 使呈酸性的且污浊的工业废水得到澄清, 原有废水均达到污水综合排放标准(GB8978- 1996) , 达到了企业回用水的要求, 现在废水已全部回用于车间尾气洗涤、冲渣、冲灰等生产工段中, 这样彻底解决了企业的废水超标排放问题, 既改善了周围环境又减少了排污费的缴纳。工程实施后, 企业在实现零排放的基础上取得了经济效益, 同时也提高了周围的环境质量, 并且企业以环境带到了生产, 从多方面产生了环境效益和社会效益。

6.结语

斜管沉淀池在复合肥酸性废水处理中的主要优点是沉淀效率较高, 同样大小的斜管沉淀池的处理水量可以为平流式沉淀池的 5 倍左右, 因此池体小, 占地少, 造价较低。由于斜管沉淀池本身水力条件好, 处理效果稳定, 对原水水质水量的变化均有较强的适应性。