高密度沉淀池在废水化学除硬中的研究与应用

工 业 技 术高密度沉淀池在废水化学除硬中的研究与应用

纪志国

(国家能源投资集团宁夏煤业集团煤制油分公司 宁夏银川 750100)

①

摘 要：该文讲述了高密度沉淀池的结构组成、化学除硬工艺原理、工艺过程控制，总结了生产运行过程和维护要点，其集成混凝、絮凝、化学反应、沉淀、pH调节于一体，可以实现化学除硬、化学降硅、物理沉淀、降低浊度，具有化学除硬效率高、出水水质稳定、药剂消耗量低、土建结构紧凑、占地面积小、自动化程度高，被广泛应用于双膜预处理工段，作为零排放废水处理不可或缺的工艺选择。关键词：高密池 石灰软化 化学除硬中图分类号：X70 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)11(a)-0056-02

高密度沉淀池（以下简称高密池）是一种基于斜管沉淀和污泥回流技术的新型澄清池，将多种药剂投加、污泥回流、机械混合、机械絮凝、接触絮凝、高效沉淀、污泥浓缩等功能有机结合在一起，实现了相互协调、高效处理的功能[1]。高密池具有占地面积小，设备紧凑、机械自动化程度高等优点，被国内广泛应用于化学除硬、化学除硅、降低碱度等，作为超滤、反渗透预处理工艺路线。

1 组成部分

一般高密度沉淀池将池体分为4~5格，分别为混凝池、石灰投加池、苏打反应池、絮凝池、斜管沉淀池组成。附属机泵设施包括搅拌器、刮泥机、污泥循环泵、污泥排放泵、脱泥机，个别还设置撇渣器。分析及常规仪表包括：pH计、泥位计、流量计等。还包括混凝剂、石灰、液碱、絮凝剂、碳酸钠等药剂制备系统。混凝剂多选用聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝（PAC）,絮凝剂多采用阴离子聚丙烯酰胺（PAM）。硬度在水中的表现形式多数为Ca2+和Mg2+，碱度在水中

-的表现形式一般为HCO3。高密池除硬工艺可以有效降低2+2+-Ca、Mg、HCO3，出水一般采用硫酸回调pH至6.5~8.2。2.1 石灰软化法

当碱度大于硬度，即暂时性硬度。采用石灰除硬法即可，化学方程式为：

Ca2++2HCO3-+Ca(OH)2===CaCO3↓

Mg2++2HCO3-+2Ca(OH)2===CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O此法产生污泥密实、沉降性能好，可有效降低出水电

导，通常采用浓硫酸回调pH。

2.2 石灰纯碱法

当硬度大于碱度，即永久性硬度。一般采用石灰纯碱法，化学方程式为：

Ca2++2HCO3-+Ca(OH)2===CaCO3↓Ca2++Na2CO3===CaCO3↓+2Na+

Mg2++Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2Na+2.3 石灰液碱法

为了减少污泥的产生量、减少脱泥机压力；降低石灰、碳酸钠制备的压力，部分工艺专利商采用石灰液碱法，其化学方程式为：

Ca2++2HCO3-+Ca(OH)2===CaCO3↓Mg2++2NaOH===Mg(OH)2↓+2Na+

3 工艺过程控制

3.1 污泥回流比

污泥回流有助于未反应充分的絮凝剂继续参与絮凝反应，有助于絮体变大，加速污泥沉淀。一般要求污泥回流比为进水量的3%~7%。当污泥沉降性能差，污泥絮体较小时，可以通过减少污泥回流比，提高底部污泥浓度进而改变沉降性能。3.2 泥位的确定

泥位偏低会造成污泥回流清水，絮凝效果差；泥位偏高，会造成刮泥机超负荷运行，电机或转耙等部件损坏。

可以通过泥位计或污泥取样口确定。泥位计一般采用超声波泥位计，安装位置选择在泥水分界面清澈的位置，泥位计是准确的。当絮凝、沉淀效果差，泥位计显示数值

2 化学除硬工艺原理

①作者简介：纪志国（1983—），男，汉族，宁夏银川人，本科，工程师，主要从事水处理研究。

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偏大。污泥取样口自下而上布置，分别编号1、2、3、4、5，取样口距离池底间隔0m、0.5m、1m、2m、3m，要求2号取样口近似清水为佳，也就是泥位计0.5m为佳。3.3 混凝剂和絮凝剂的量

当来水浊度很低，可以不投加或间断投加混凝剂。当来水浊度较高需要投加混凝剂，将胶体混凝成悬浮物；絮凝剂将悬浮物继续架桥、网捕，絮凝成絮体，加速沉淀。两者的投加剂量可以通过烧杯试验确定。石灰与碱度反应生成碳酸钙，而碳酸钙的表现形式就是悬浮物。絮凝剂在高pH的条件下利于水解、絮凝作用。3.4 石灰投加量

高密池运行过程中，会出现石灰投加过量，导致出水2+

Ca超标。采用斜管出水检测全碱度和酚酞碱度，来判断石灰投加过量与否，一般要求两者差值在100~300mg/L之间为宜。

当全碱度浓度约等于酚酞碱度浓度时，Ca2+浓度偏高，判定为石灰投加过量或碱度不足，需要投加碳酸钠；当全

2+

碱度浓度大于酚酞碱度浓度时，Ca浓度偏高，判定为石灰投加量不足。3.5 pH的控制

为了保证Mg2+的去除效率，需要将pH调整到10.8~11.3。根据沉淀容积常数，在高的OH-浓度下，方程式

2+

向右进行，有利于提高Mg的去除率。

2+

Mg+2OH-===Mg(OH)2↓

2019 NO.31SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯投加点，石灰与碳酸氢根反应生成碳酸钙垢，在搅拌作用及水压下，搅拌器叶片上的垢样会越来越坚硬、密实。3个叶片形成球状，失去搅拌作用，造成石灰反应不充分；搅拌器负载加大，电机及减速器轴承损坏。

（3）在线pH计，由于高密池污泥浓度较高，会导致pH计探头结垢，需要每10天清理一次，防止数据不准确造成酸碱浪费。

（4）刮泥机底部刮板高度、间隙要定期检查，防止刮板损坏。一旦损坏，需要将整个池体进行放空交出。如果有积泥，刮泥机压死，交出难度更大。

（5）高密池存在死泥区，特别是中心导流筒位置，需要每年交出清理。中心管污泥结垢后，会导致前后液位高差增大，过水量不足，需要每年高压清洗一次。

5 结语

高密池占地面积小、结构紧凑、自动化程度高，可以降低水中的TDS，除硬降硅，被广泛应用于石化、煤制油化工、矿井水等行业，作为超滤、反渗透的预处理设施，出水浊度可以控制到＜1NTU,一级出水硬度控制到250mg/L以下，浓水高密可以控制出水硬度在100mg/L以下，除硬效率达到60%~95%，除硅效率达到30%~50%，作为废水零排放不可或缺的工艺选择。

参考文献

[1] 许嘉炯,郑毓佩,沈裘昌,等.新型中置式高密度沉淀池的开发与应用[J].给水排水,2007,33(5):19-24.

[2] 喻江,王诗琴.高密度沉淀池在600MW燃煤机组水处理中的应用与分析[J].清洗世界,2018,34(8):6-8,15.

4 日常维护与运行

（1）斜管需要定期冲洗，3个月冲洗一次。将斜管翻泥及出水三角堰的垢，有利于斜管均衡补水，防止局部积泥、飘泥，导致斜管压塌。

（2）搅拌器的扇叶要定期清理，特别是石灰投加池。

(上接55页）

程100mm，二次回波声程0mm，按<确定>键进入测试,如图1所示，将探头置于CSK-IA试块100mm大平底上，待回波自动降至屏幕80%高时按<确定>，此时零点即测完毕。

（5）探伤灵敏度调节。

①找到工件无缺陷处底波的最高波，将波门移到波上方，按<自动增宜>键将波高调至80%。记下此时增益读数BG，工件厚度H。

②根据公式201gðD2计算出工件大平底与φ2的dB差（参考表1），记为dB1,将仪器的增益属调至BG+dB1，此时探伤灵敏度就调好了，即BG+dB1（λ=声速/频率, X=工件厚度，D=平底孔直径φ2）。1.2 检测工件

将探头置于工件上扫查，如发现缺陷回波，按<波门>键再按<+>或<->键将波门移至缺陷波上方，通过调节增益使得缺陷波的最高波置于屏幕的80%高，记录下此时的增益值，记为dB2，同时记录下屏幕上方显示区缺陷的深度读数XX.X记录为h。1.3 缺陷当量的计算

方法一：△dB=BG+dB1-dB2-12-40lg(X/h)即缺陷大小相当于4+△dB，查标准评级。

2ëX件厚度，Af为缺陷深度，Df为待测缺陷孔径，Dj为Ф2,算出缺陷的孔径,然后根据公式△dB=40lg(Df/4)算出缺陷大小相当于4+△dB，查标准评级。

方法二：根据公式BG+dB1-dB2=40lgD∙A，其中Ax为锻

j

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Df∙Ax2 结语

超声检测操作简单，成本低，速度快，设备轻便，对人体及环境无害，且对缺陷定位精准。其中锻件是制造各种机械设备及锅炉、压力容器的重要毛坯件。该文所介绍的超声波检锻件检测用途广泛，操作简单，能帮助同学快速掌握直探头检测基本操作。

参考文献

[1] 郑晖,林树青.超声检测[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

[2] NB/T 47013.3-2015,承压设备无损检测第三部分:超声检测[S].北京:新华出版社,2015.

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