張蓬勃

摘要：絮凝分離技術(shù)是利用絮凝作用將溶液中微小膠體、顆粒及懸浮物去除并分離的技術(shù)，分為絮凝和分離兩個(gè)過程。絮凝快速分離水處理技術(shù)是在絮凝分離技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，通過優(yōu)化絮凝或者改善分離過程，達(dá)到快速分離目的。工程上應(yīng)用較多的絮凝快速分離技術(shù)有斜管（斜板）沉淀、高密度沉淀、砂加載沉淀、磁加載沉淀和水力旋流分離技術(shù)等。盡管這些技術(shù)已得到應(yīng)用，但針對(duì)技術(shù)的共性特點(diǎn)、具體差異、選擇依據(jù)尚無系統(tǒng)性研究和針對(duì)性報(bào)道。本文從技術(shù)原理及特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行綜合分析，以期為工程技術(shù)選擇提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：絮凝分離技術(shù)；高密度沉淀；砂加載沉淀；共性特點(diǎn)

絮凝快速分離技術(shù)因反應(yīng)速度快、占地面積小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。重點(diǎn)梳理了斜管（斜板）沉淀技術(shù)、高密度沉淀技術(shù)、砂加載沉淀技術(shù)、磁加載沉淀技術(shù)、超磁分離技術(shù)和水力旋流分離技術(shù) 6 種絮凝快速分離水處理技術(shù)，分別闡述各技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)幾種技術(shù)進(jìn)行了綜合分析，為實(shí)際工程中的技術(shù)選擇提供參考。

1 斜管（斜板）沉淀技術(shù)

1）技術(shù)簡(jiǎn)介。斜板填料式沉淀池的沉淀區(qū)，由一系列平行的斜管（斜板）把水流分隔成薄層，增加沉淀池的有效沉淀面積，相應(yīng)增加了過水?dāng)嗝娴臐裰埽档土死字Z系數(shù)，減少水力擾動(dòng)，從而更容易形成較大的絮體顆粒，斜管（斜板）沉淀池上升流速可達(dá) 10 m / h，而普通絮凝沉淀池上升流速最高為 2. 16 m / h。但部分斜管（斜板）沉淀工程排泥不暢，和局部短流導(dǎo)致的絮體破碎對(duì)處理效果影響的問題仍有待解決。

2）應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。斜管（斜板）沉淀池于 1972 年在我國(guó)開始使用，被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，其應(yīng)用于污水處理廠可代替普通二沉池，同時(shí)也作為絮凝沉淀池被廣泛應(yīng)用。如污水處理廠提標(biāo)改造工程中應(yīng)用斜管沉淀池進(jìn)行深度脫磷，出水 ρ（TP）≤0. 3 mg /L。該技術(shù)在工業(yè)廢水回用領(lǐng)域也得到了一定應(yīng)用，如應(yīng)用斜管沉淀池作為工業(yè)造紙回用水處理工 藝，改造后沉淀池的占地面積為改造前的50%。斜管（斜板）沉淀池的積泥現(xiàn)象是該技術(shù)目前需解決的首要問題。張海濤研究污水處理廠的斜管沉淀池 運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，污泥斗安裝角度的不合理以及表面粗糙 會(huì)導(dǎo)致積泥。李三中等[發(fā)現(xiàn)，如果斜管沉淀池原水濁度較低、無穩(wěn)流措施等，會(huì)使斜管上部絨狀泥堆積現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致沉淀池每周至少清洗 1 次。目 前，此類問題大多通過改進(jìn)斜板（斜管）沉淀池結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化絮凝效果和增加反沖洗頻率來解決。

2 高密度沉淀技術(shù)

1）技術(shù)簡(jiǎn)介。高密度沉淀技術(shù)由法國(guó)開發(fā)，其特點(diǎn)是在混凝階段將 2%～6%的化學(xué)污泥進(jìn)行回流，增加絮體半徑和密度，因而高密度沉淀池的上升流速高達(dá) 25 m / h，由于高密度沉淀池設(shè)置了污泥濃縮區(qū)，系統(tǒng)產(chǎn)泥的含水率可低至 85%。目前工程運(yùn)行情況來看，由于待處理水體水質(zhì)不盡相同，部分項(xiàng)目還存在污泥成分、濃度不易掌控，回流比需要調(diào)試等問題。2）應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。高密度沉淀池處理污水的 ρ（SS）濃度為 200～2 000 mg /L，被廣泛用于自來水廠的給水處理。如水廠應(yīng)用高密度沉淀池作為飲用水的處理工藝，沉淀池表面負(fù)荷達(dá)到 16. 2 m3 /（m2·h），處理后出水濁度≤0. 3 NTU[12]。在污水深度處理領(lǐng)域，該技術(shù)也得到了一定應(yīng)用，如污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目，應(yīng)用高密度沉淀池對(duì)污水進(jìn)行深度除磷，出水 ρ（TP）≤0. 5 mg /L。近年來關(guān)于高密度沉淀池的研究多集中在結(jié)構(gòu)優(yōu)化及與其他工藝的耦合上。付文博等在高密池回流的污泥中摻入生化系統(tǒng)的活性污泥，并在絮凝的后混合區(qū)增設(shè)曝氣系統(tǒng)，使高密池對(duì) COD 的去除率由原來的 3. 8% 提高至 19. 2%。魯劍等研究采用高密度沉淀池作為超濾膜前預(yù)處理，使反沖洗頻率降至無預(yù)處理的 1 /4，以降低超濾膜污染。

3 砂加載沉淀技術(shù)

1）技術(shù)簡(jiǎn)介。砂加載絮凝沉淀工藝由法國(guó)威立雅集團(tuán)公司在20 世紀(jì) 90 年代初開發(fā)，主要用于去除水中懸浮物、濁度、色度、藻類、鐵、錳以及顆粒態(tài)有機(jī)物，其原理是混凝過程投加高密度細(xì)砂顆粒（直徑為60～140 μm），促進(jìn)生成大密度礬花，提高澄清池的處理效率。砂加載沉淀池的上升流速高達(dá) 120 m /h。帶有砂的漿液可機(jī)械擠破藻類細(xì)胞壁，藻類去除率高達(dá) 85%～95%。細(xì)砂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)砂水分離器分離后可回收利用。相比于高密度沉淀技術(shù)，該技術(shù)在絮凝過程沒有充分利用污泥的絮凝功能，故污泥量較大是需要改進(jìn)的方向。2）應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。目前，砂加載沉淀技術(shù)已經(jīng)在法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和馬來西亞等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)也較早使用了該技術(shù)。砂加載沉淀工藝目前主要集中對(duì)不同污水處理效果研究方面。如閆靜采用砂加載絮凝沉淀處理油田污水，出水達(dá)到了油田回注水標(biāo)準(zhǔn)。黃廷林等將砂加載絮凝沉淀應(yīng)用于低濁度污水處理領(lǐng)域，出水濁度≤1. 7 NTU，對(duì)藻類去除率高于 80%。張益應(yīng)用砂加載絮凝沉淀池凈化海水，對(duì)海水 SS的去除率高于 99%。

4 磁加載沉淀技術(shù)

1）技術(shù)簡(jiǎn)介。磁加載沉淀技術(shù)（CoMag）由美國(guó)麻省理工學(xué)院于 20 世紀(jì) 90 年代發(fā)明的一種分離技術(shù)，該技術(shù)是在普通的混凝中加入磁性介質(zhì)，使之與污染物絮凝結(jié)合成一體，磁性介質(zhì)能夠降低絮團(tuán)的電位，促進(jìn)混凝作用，磁加載沉淀技術(shù)上升流速最高為 40 m /h。磁性介質(zhì)可以通過磁鼓回收循環(huán)使用。該技術(shù)在運(yùn)營(yíng)過程中需保證污水中磁性介質(zhì)含量 > 5 g /L，故需要不斷補(bǔ)充磁性介質(zhì)。2）應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。磁加載沉淀技術(shù)被廣泛用于污水應(yīng)急處理、污水處理廠提標(biāo)改造和工業(yè)廢水深度處理領(lǐng)域等。磁加載沉淀技術(shù)在沉淀段工藝相對(duì)成熟，磁絮凝過程由于不同于一般絮凝過程而得到更多的研究。

5水力旋流分離技術(shù)

1）技術(shù)簡(jiǎn)介。旋流分離器開始只用于選礦過程中的固液分離和固固分離，后來發(fā)展到固氣分離、氣液分離等領(lǐng)域。應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域的水力旋流分離器在離心力場(chǎng)的作用下，密度大與密度小的相因受力不同而分離。設(shè)備水力停留時(shí)間僅為2～3 s。旋流分離器內(nèi)的水流有很大的切向速度，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備磨損。2）應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。水力旋流分離器最初由英國(guó)的 Hydro 公司發(fā)明，并應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。水力旋流分離技術(shù)在煤炭、石油和化工等行業(yè)環(huán)保領(lǐng)域有較多應(yīng)用。近年來，關(guān)于水力旋流器的研究多集中在運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化上。俞接成等研究軸向入口的旋流分離器，通過數(shù)值模擬油水分離效率高達(dá) 100%。劉鴻雁等研究水分離器的結(jié)構(gòu)對(duì)顆粒物去除的影響，發(fā)現(xiàn)通過增加溢流管的插入深度，能夠使直徑50 mm的水力旋流分離器的分割直徑降至 5μm。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃立標(biāo)，陳雪嬌. 斜管沉淀池的改造實(shí)例[J].廣東化工，2016，40（2）：82，85.