摘要：由于经济的发展，很多城市附近水环境的有机污染不 仅没有得到控制，还有恶化趋势。解决城市污水处理问题的 根本途径是普及二级处理设施。我国的城市污水处理厂以二 级生物处理为主，特别是近年建成的城市污水处理厂多是二 级生物处理。全国117座城市污水处理厂中仅有 24座为一 级处理，约占总数的20.5%、总处理能力的17% ；二级处理 厂有93座，约占总数的79.5%、总处理能力的83%。二级 生物处理污水厂由于能耗大，运行费用高，相当数量的污水 处理厂没能正常运行，实际处理能力低于设计能力。
关键词：高效沉淀池
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1概述
由于经济的发展，很多城市附近水环境的有机污染不 仅没有得
到控制，还有恶化趋势。解决城市污水处理问题的 根本途径是普及二级处理设施。我国的城市污水处理厂以二
级生物处理为主，特别是近年建成的城市污水处理厂多是二 级生物处理。全国117座城市污水处理厂中仅有 24座为一 级处理，约占总数的20.5%、总处理能力的17% ；二级处理 厂有93座，约占总数的79.5%、总处理能力的83%。二级 生物处理污水厂由于能耗大，运行费用高，相当数量的污水 处理厂没能正常运行，实际处理能力低于设计能力。
污水强化一级处理工艺的研究，在基建与运行费用增 加不多的
条件下，较大地提高污染物的去除率，以达到大幅 度削减有机污染物总量的目的。本研究的目的：结合上海某 预处理厂出水的具体水质特点，综合考虑前人的研究成果， 主要对高效沉淀池应用于城市污水化学强化一级处理进行 较为系统的试验研究，确定各种工艺的处理效果、最优运行 条件及参数；
2高效沉淀池原理
2.1化学加强一级处理基本原理
化学加强一级处理的基本原理是在污水中投加混凝 剂，通过絮
凝沉淀的方法去除污水中悬浮物质及胶体物质， 从而达到对污水中有机物及磷的去除目的。
污水首先与混凝剂快速混合，使混凝剂迅速均匀分散 到污水中，
利于混凝剂水解，充分发挥混凝剂高电荷对水中 胶体电中和脱稳作用；然后进行慢速搅拌作用，通过脱稳颗 粒的有效碰撞，同时在水中投加高分子助凝剂，发挥助凝剂 的吸附架桥作用，使细小颗粒逐渐结成较大絮体，便于固液 分离，使水中的悬浮物质及胶体得到有效去除；同时通过混 凝剂与污水中磷酸盐的化学作用，达到对磷的去除。常规化 学一级加强处理流程如图 1:
图1化学一级强化流程框图
2.2高效沉淀池的特点
高效沉淀池根据化学强化一级处理的原理，混合采用 机械搅拌
快速混合，絮凝阶段采用机械絮凝与水力絮凝相结 合。絮凝池在前段设置提升搅拌机，部分沉淀的污泥回流至 前段，助凝剂也投加在前段，脱稳的原水与絮凝池的絮体形 成有效碰撞，结成粗大颗粒，进入后续的折板反应段，通过 水力作用进一步形成粗大、密实的矶花。沉淀池部分根据浅
层沉淀的原理，采用斜管沉淀池的形式，使沉淀池的表面水 力负荷明显提高，高效沉淀池流程框图如图
2。
图2高效沉淀池流程图
相对于平流沉淀池，高效沉淀池具有以下特点：
① 在装置中回流一部分沉淀污泥至絮凝段， 利用回流
污泥与进水混合，使进水中的脱稳微粒与活性泥渣充分接
触，再加上高分子助凝剂的吸附架桥作用，有利于使水中的 脱稳微粒形成大颗粒絮体，提高絮凝沉淀效果。
② 回流污泥中的混凝剂、 助凝剂在絮凝池中得到充分 利用，
节约混凝剂及助凝剂的投加量。
③ 沉淀池采用斜管沉淀，可达到泥水快速分离的目 的，水力
停留时间明显减少， 使沉淀池的占地面积明显减少， 节药工程费用，经初步工程方案比较，相对于平流沉淀池， 高效沉淀池可降低工程造价约 20%。
表1常规沉淀池及高效沉淀池参数比较表
平流沉淀池(规范值)
常规斜管沉淀池(规范值)
试验装置
根据原水水质条件、水温确定，停留时间一般为 小时
表面水力负荷为 9〜11 m3/(m2 h)
1.0〜3.0
试验停留时间为 0.33小时，表面水力负荷为25 m3/(m2 h)
④
效沉淀池在沉淀池下部具有较大的浓缩空间，
高同
时在浓缩池内设有浓缩机，利用慢速搅拌的方法，使污泥能 够在沉淀池下部进行有效浓缩，从而提高污泥的浓度。
3试验装置
试验装置设计流量为 25 m3/h，整个试验装置有快速
混合单元、絮凝沉淀单元、加药单元及控制单元组成，其中 絮凝沉淀单元是整个处理装置的核心。
快速混合单元分为两格，每格尺寸为
1.0 m X0.9 m x
1.85 m （有效水深为1.30 m，单格体积为1.2 m3 ）,内设两 台搅拌机，
转速为150 r/min ,两格可单独使用，也可合并使 用（试验中采用其中一格），原水进入混合池，混凝剂加入 点在进入混合池的管道中
1 ,在混合池中与原水充分混合，
由管道从底部进入絮凝池。
絮凝沉淀池是整个装置的核心， 整个池高为4.95 m （包
沉淀及污泥浓
括干弦0.2 m ）,絮凝沉淀池功能上具有絮凝、 缩功能；絮凝部分总体积约为
6.6 m3，分为二段，前段的体
450
积为2.6 m3，为机械搅拌絮凝，絮凝池中增设直径为①
mm的导流筒，在导流筒内设提升搅拌机，通过提升搅拌机 使水在絮凝
池中循环，同时浓缩池内的污泥回流至前段，与 原水充分混合，助凝剂加注点也设在导流筒内，经混合后进 入后段，后段体积为 采用隔板絮凝的形式，污水经
隔板絮凝后进入后续沉淀池。沉淀池采用斜管沉淀池，沉淀 池的有效面积为1 m2，斜管斜长为1.5 m ,在斜管上方设置
隔板，使出水均匀，出水采用溢流堰的形式，在沉淀下方是 污泥沉淀
4 m3，
及浓缩空间，在底部设置污泥刮泥机，试验装置还 设有回流污泥泵及剩余污泥排出泵。
加药单元主要加注混凝剂及加注助凝剂，采用计量泵 投加。
4试验结果及情况分析 4.1试验安排
试验装置于2000年12月25日运至现场进行设备安 装、调试，
于2001年1月7日正式开始试验，根据小试的 药剂筛选，半生产性试验主要针对 FeCI3、AI2(SO4)3勺8日20 两种混凝剂进行试验，助凝剂主要
Nalco公司提供的8173、
9901及AS32，试验对不同混凝剂及助凝剂投加量的具体安 排如表2和
表3:
表2投加混凝剂FeCI3试验情况表
8173
9901
助凝剂（mg/L）
AS32
0.5
0.5
0.3
0.2
流量m3/h
25
25
25
25
25
25
FeCI3 (mg/L)
80
6050
40
35
35
表3投加混凝剂AI2(SO4)3勺8曰20试验情况表
助凝剂(mg/L)
9901
AS32
0.5
1.0
1.5
0.5
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.3
流量（m3/h）
15
25
25
25
30
35
25
35
25
AI2(SO4)3 •8H2O(mg/L)
80
60 70
4.2试验结果
71
试验期间结果见表4
表4试验结果数据表
时间
流量
混凝剂
助凝剂
进水COD
出水COD
COD去除率
进水P04-P
出水PO4-P
P去除率
进水SS
出水SS
SS去除率
m3/h
种类
投加量
种类 投加量
mg/L
mg/L
%
mg/L
mg/L
%
mg/L mg/L
%
25 FeCI3 80 8173
0.33
246
68.8 72
2.55
100
154
12
92
1月8日
25
FeCI3
60
9901
198
0.5 77
61
3.41
0.33
90
78
34
56
1月9日25
FeCI3
40
9901 0.5
255
115 55
2.73
0.43
84
117
108
97
1月10日
25
FeCI3
40
9901
0.5
259
58
50
2.77
0.55
80
99
12
88
1月11日
25
FeCI3
14
9901
0.5
245.9
80.9
67
2.59
0.33
87
164
91
9.33
1月12日
25
硫酸铝
60
9901
0.5
637.5
94.2
85 91
0.87
263
22
92
1月13日
25
硫酸铝
60
9901
0.5
210
101
52
2.81
1.33
53
81
30
63
1月14
25
硫酸铝
80 9901
1
698.9
167.5
76
7.1
1.02 18
89 86
168
1月16日
15
硫酸铝
80
9901
0.5
185.7
90
80
52
2.77
1.12
60
77
31
60
1月17日
30
81
硫酸铝
9901
1.5
191
107
44
2.8
0.57
80
103
19
82
1月18日
35
硫酸铝
80
9901
1.5
253
136 0.7
83
46
96
27
72
1月20日
35
硫酸铝
70
AS32
1
220
105
52
3.7
0.7
81
112
25
78
1月21日 35
硫酸铝
70
AS32
0.8
3 36
116
65
4.5
76
1.1166
30
82
1月22日
35
硫酸铝
70
AS32
0.6
76
100
63
6.5
0.96
85
138
21
85
1月23日 35
硫酸铝
36
70
AS32
0.4
210
90
57
5.6
1.04
81 118
20
118
83
1月24日
35
硫酸铝
70
AS32
0.2
210105
50
7.2
1.3
82
108
60
44
1月25日
25
硫酸铝
70
AS32
71
0.3
156
36
77
0.18
91
13213
90
1月29
25
FeCI3
35
AS32
0.2
592
124
79
1.8
0.3
83
62
9
85
注：FeCI3不含结晶水，硫酸铝含有 18个结晶水
*代表斜管上方有矶花飘出
4.3试验结果及分析
通过以上试验，可以得出以下结论：
（1）物化处理的效果
由上表可见，投加硫酸铝及三氯化铁对水中的有机物
均有较好的去除效果，在三氯化铁（不含结晶水）投加量40〜 80 mg/L，硫酸铝（含结晶水）投加量 60〜80 mg/L的情况 下，试验期间进水
CODCr在100〜700 mg/L （平均为300 mg/L ）的情况下，出水CODCr
一般在50〜150 mg/L之间， 出水平均 CODCr为99 mg/L , COD的去除
率一般在 40%〜 80%，平均CODCr去除率为67% ;试验期间进水
PO43--P 在2〜9 mg/L (平均为 4.1 mg/L )的情况下，出水 PO43--P 在 0.2
〜1.1 mg/L，出水平均 PO43--P 为 0.7mg/L，PO43--P 的去除率为 60%〜95%，平均PO43--P 去除率为 83% ;试 验期间进水 SS在50〜50 mg/L (平均为148 mg/L )的情况 下，出水SS在9〜46 mg/L之间，出水平均 SS为23 mg/L , SS平均去除率为 85% ;
(2) 装置的处理能力
本试验装置的设计处理能力为 25 m3/h，运行过程中，
24〜26 m3/h
温度一般在12〜15 C之间，流量基本稳定在
之间。采用FeCI3作为混凝剂、同时投加 0.5 ppm的9901 助凝剂，由于FeCI3比重较重，因此沉淀出水中有微小矶花 出现，出水效果较为理想。
当采用AI2(SO4)3 ^8H2O作为混凝剂，水温在 12〜
15 C之间时，由于温度较低，同时由于Al2(SO4)3矶花较轻， 因此处理
流量达到25 m3/h时，沉淀时上方有轻质矶花飘出， 影响到感观效果，助凝剂投加量增加至
1.0 ppm，出水效果
15 m3/h，出 水
略有好转，但没有明显改善。将处理流量降至
矶花明显好转，处理效果好，感观效果好。另外将处理流
量提高至35 m3/h，助凝剂投加量为1.5 mg/L，出水中有矶 花飘出，影
响到感观效果。在投加助凝剂 AS32时，助凝剂 的助凝效果有明显提高， 投加量比9901少，当助凝剂AS32 投加量0.3 mg/L，处理流量达到25
m3/h时，在沉淀时上方 有微小矶花飘出，效果较为理想。
由此可见，装置的处理能力与混凝剂和助凝剂的种类 以及投加
量有关。
（3）不同加药量的处理效果
为使试验结果有可比性和实用性，本次试验采用最常
用的铁盐和铝盐作为混凝剂，半生产性试验中， 不包含结晶水计算）的投加量分别为
FeCI3 （以
80、60、50、40 mg/L
进行投加，从试验结果来看，在现有进水浓度条件下可以看 出，FeCI3 （以不包含结晶水计算）投加量 40 mg/L，出水 PO43--P 在0.5 mg/L左右，稳定在 1 mg/L以下。
当采用AI2（SO4）3勺8日20 （以包含结晶水计算）时， 投加
量分别为80、60 mg/L，由于出水中矶花较 FeCl3多，
影响水中 PO43--P的去除效果，在现有水质情况下，
AI2(SO4)3 18H2O 投加量在 60〜80 mg/L能够满足出水 水质要求。
试验分别对助凝剂 8173/9901及AS32进行实验(助 凝剂投加时
伴有水稀释)，试验表明：AS32的助凝效果比 9901好，9901比8173好，当采用铁盐作混凝剂时，
AS32
投加量为0.3 ppm效果较好，而用9901时，需投加0.5 ppm， AS32形成的矶花相对大且密实，由此可见，助凝的品种及 投加量对高效澄清的处理效果有较大的影响。
v/P
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