近年來(lái)，國家加大環(huán)境保護力度，實(shí)施節能減排，重點(diǎn)推進(jìn)鋼鐵等工業(yè)達標排放和超低排放改造，并重新規定了鋼鐵工業(yè)廢水的各項指標，如化學(xué)需氧量(COD)的含量由原來(lái)的100mg/L下降到50mg/L，這給鋼鐵工業(yè)廢水的處理帶來(lái)了巨大的挑戰。在鋼鐵行業(yè)，用水量最大的是循環(huán)冷卻系統，其排放的廢水是鋼廠(chǎng)污水的主要 >
沉淀池是污水處理企業(yè)應用最廣泛的一項設施，常用的沉淀池可以分為豎流沉淀池、平流沉淀池、輻流沉淀池、加速澄清池、斜管板沉淀池等，但是這些傳統沉淀池的處理工藝對廢水中的懸浮物、COD等污染物處理效率不高，無(wú)法達到較高的水質(zhì)要求，不利于循環(huán)利用。高密度沉淀池技術(shù)能夠改進(jìn)傳統沉淀池的不足，其是一種具有污泥循環(huán)和斜管沉淀的廢水處理工藝，一體化程度高，沉降性能良好，大大提高污染物的去除效果。
據報道，高密度沉淀池對COD的去除率達到85%以上，對懸浮物的去除率可達85%。該沉淀池適用范圍廣，其在鋼鐵廢水、生活污水、雨水、印染廢水等領(lǐng)域得到了廣泛應用。因此，本文主要針對高密度沉淀池的構成、工藝原理、分類(lèi)、優(yōu)缺點(diǎn)及其高密度沉淀池應用于鋼鐵工業(yè)廢水處理的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。
一、高密度沉淀池的構造和工作原理
高密度沉淀池是一種緊湊、靈活的澄清工藝，它的構成可以分為混合區、絮凝反應區、沉淀濃縮區三個(gè)部分，其結構和工藝過(guò)程如圖1所示。
在混合區，原水和投入的混凝劑(聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等)混合均勻，形成較小的絮體。加入混凝劑的目的是使懸浮顆粒的穩定性降低?；旌蠀^出水進(jìn)入絮凝反應區，該區域由快速攪拌區和無(wú)攪拌區構成?？焖贁嚢鑵^利用可調速葉輪來(lái)對混合水的攪拌速度進(jìn)行控制，無(wú)攪拌區可以增大礬花，使得礬花密度高、均勻。絮凝反應區結合助凝劑——聚丙烯酰胺(PAM)和回流污泥的共同作用，得到較大的絮體顆粒，增加顆粒的碰撞機會(huì )，減少系統投藥量，使懸浮固體濃度維持均衡，實(shí)現膠體、懸浮物、金屬游離物、乳化油等污染物的有效吸附。經(jīng)過(guò)反應后的的污水送入到沉淀濃縮區的移動(dòng)速度緩慢，可以防止絮體礬花受到破壞。
為了使沉淀反應更加徹底，保證出水水質(zhì)，沉淀池上部采用高效斜板設置。沉淀濃縮區的面積較大，可以使大部分絮體礬花在重力的作用下發(fā)生沉淀，形成污泥并濃縮。濃縮的污泥一部分通過(guò)污泥循環(huán)泵回流到反應區入口，另一部分污泥由刮泥機刮到泥斗，再通過(guò)排泥泵抽送到污泥脫水系統進(jìn)行處理。此外，高密度沉淀池內設置一臺超聲波泥位計，可以有效控制污泥量。經(jīng)過(guò)處理后得到的污水被送到斜管分離區，將殘余礬花進(jìn)行處理，再通過(guò)集水區將澄清水送入混凝反應區，最后出水進(jìn)入到濾池。
二、高密度絮體礬花的形成機理
高密度沉淀池絮凝體密度高，沉降性能良好，其絮體礬花形成機理如圖2所示。原水中具有懸浮顆粒和膠體，膠體間帶負電相互排斥，不利于顆粒合并，從而導致沉淀困難。在高密度沉淀池混凝區加入混凝劑，可以提供大量的正離子，正離子能把膠體顆粒表面所帶的負電中和掉，使其顆粒間排斥力減小，從而容易靠近并凝聚成微絮體。通過(guò)在絮凝區投加絮凝劑致使微絮體及其他顆粒結合，從而產(chǎn)生較大的絮體礬花。此外，污泥的回流進(jìn)一步強化了絮凝過(guò)程，使得礬花的密度高、半徑大，增加了它的沉降速度，從而使沉淀反應進(jìn)行得更加徹底。
三、高密度沉淀池的分類(lèi)
3.1RL型高密度沉淀池
目前，95%項目均使用RL型高密度沉淀池對污水進(jìn)行處理。該池的斜管下部是泥水混合物的入口位置，污泥和污水按照斜管沉淀池機理在斜管下的沉淀區進(jìn)行分離，得到的沉淀被稱(chēng)作阻礙沉淀，其他殘余的絮體被斜管截留。RL型高密度沉淀池包括兩個(gè)沉淀過(guò)程，分別為深層阻礙沉淀和淺層斜管沉淀。該沉淀池常常被用于生活用水、生活污水的處理，其在工業(yè)污水重金屬離子和油污的處理等領(lǐng)域也具有一定的應用，但處理不夠徹底，仍需不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。
3.2RP型高密度澄清池
這一類(lèi)型高密度澄清池與RL型高密度沉淀池不同，其內部不設有斜管，該池在污水排放標準要求一般的情況下可以使用，因此RP型高密度澄清池較少被應用。
3.3RPL型高密度澄清池
此類(lèi)高密度沉淀池的應用也比較少，在處理沒(méi)有反作用和需要集中貯存污泥的情況下才采用RPL型高密度澄清池，其還僅限于工業(yè)污水處理中特殊的沉淀工藝和非飲用水除碳工藝的使用。
四、高密度沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)
4.1高密度沉淀池的優(yōu)勢
(1)高密度沉淀池集混凝、沉淀、濃縮功能于一體，一體化程度高，布局緊湊，占地面積小，降低了建設投資成本，運行費用低。
(2)高密度沉淀池在混凝過(guò)程中將有機高分子絮凝劑和PAM助凝劑聯(lián)合應用，可以使反應產(chǎn)生顆粒大、密度高、顆粒均勻的礬花，提高沉淀池的沉降性能，從而加快礬花的沉降速度，使得污水處理的效果得到有效提升。
(3)該池采用斜管沉淀池機理，設置高效斜板和污泥回流，使絮體礬花沉淀更加徹底，分離區上升流速較快，出水水質(zhì)好，比常規沉淀池具有更好的絮凝和沉淀效果。
(4)污泥容易濃縮，沉淀池排泥速度較快，并且排泥濃度高，可以直接進(jìn)行脫水處理，污泥處理操作簡(jiǎn)單。
(5)高密度沉淀池抗沖擊負荷能力強，在較大范圍內不受流量或水質(zhì)負荷變化的影響，工藝啟動(dòng)迅速，處理效率高。
4.2高密度沉淀池的缺點(diǎn)
(1)機械設備種類(lèi)多，設備管理過(guò)程比較復雜，設備維護檢修工作量大。
(2)高密度沉淀池運行管理精度、流速調控要求高，需要經(jīng)驗豐富的工作人員對設備控制進(jìn)行監督和管理。
(3)電力能源要求高，能源的消耗量大，需要提供大量的電能維持設備的正常運行。
五、高密度沉淀池應用于鋼鐵工業(yè)廢水處理的研究進(jìn)展
高密度沉淀池新型技術(shù)在歐洲國家十分流行，其具有相對于傳統處理工藝的獨特的設置和優(yōu)勢，使它在國內也得到了很多的關(guān)注和推廣。許多企業(yè)都采用這一先進(jìn)工藝來(lái)處理鋼鐵制造過(guò)程產(chǎn)生的污水。據了解，高密度沉淀池技術(shù)在首鋼污水處理工程和邯鋼第二污水處理廠(chǎng)的廢水處理中已經(jīng)得到了成功應用，并證實(shí)該技術(shù)的引入可以有效提高鋼鐵行業(yè)處理生產(chǎn)廢水的質(zhì)量和效率。此外，曹政等人對采用高密度沉淀池對包鋼廢水的實(shí)驗研究表明，該技術(shù)對廢水中的COD、硬度和濁度的去除效果明顯，達到出水的指標。企業(yè)對高密度沉淀池工藝的實(shí)際應用可以更好地推進(jìn)污水處理技術(shù)的發(fā)展，為鋼鐵廢水處理技術(shù)的改進(jìn)打下了堅實(shí)的基礎。
由于鋼鐵工業(yè)廢水的污染物種類(lèi)多、含量高以及成分復雜，單獨應用高密度沉淀池技術(shù)對鋼鐵廢水處理不夠徹底，往往需要將其和各類(lèi)濾池進(jìn)行結合，共同對廢水的污染物進(jìn)行深度處理，從而使污水達到預期的處理效果。目前，在北方地區的很多大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)將高密度沉淀池-V型濾池-雙膜法工藝作為處理廢水的主流技術(shù)，其能改善補充水水質(zhì)并回用，保持循環(huán)水系統的穩定運行。張志揚等人使用高密度沉淀池-活性砂過(guò)濾工藝應用于鋼鐵廢水的處理，能夠雙重保證出水水質(zhì)，促進(jìn)所在地水環(huán)境質(zhì)量的改善。武鋼北湖污水回用工程將高密度沉淀池與微絮凝+V型濾池聯(lián)合應用，進(jìn)行了10個(gè)月運行試驗分析表明，該體系對廢水的處理效果優(yōu)于設計的預期目標，能夠有效去除鐵、懸浮固體、不溶性油等污染物。綜上所述，高密度沉淀池的引入對污水處理技術(shù)的創(chuàng )新和改進(jìn)提供了有力的支持，這些技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的發(fā)展前景將越來(lái)越廣闊。
六、結論
隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)保話(huà)題越來(lái)越受到關(guān)注，工業(yè)廢水的治理和排放標準也更加嚴格。高密度沉淀池作為一種新型高效的污水處理技術(shù)，成功應用于鋼鐵工業(yè)廢水的處理，為環(huán)保工作的有效開(kāi)展貢獻較大。此類(lèi)沉淀池的污染治理有成效，但還存在較多的問(wèn)題，仍需對高密度沉淀池不斷研究和改進(jìn)，將其與其他工藝聯(lián)用，開(kāi)發(fā)更成熟、先進(jìn)的工藝技術(shù)深度處理鋼鐵工業(yè)廢水。（ >
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