高密度沉淀池运行状况分析及控制技术研究.pdf

SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.112023ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术高密度沉淀池运行状况分析及控制技术研究初明宝武集团梅山钢铁股份有限公司能源环保部摘要：梅钢回用水厂采用的是法国得利满公司的处理工艺和设备集成，设计日处理污水量10万t，所有污水都要经过4座高密度沉淀池进行处理。对高密度沉淀池的运行调控进行了研究，通过工艺改进、操作调整、适时调节，做到了污水处理量少于一定量时，减少1座高密度沉淀池运行，达到节能降耗的目的。关键词：高密度沉淀池；运行控制研究；节能降耗DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2023.11.017Analysis of Operation Status and Study on Control Tech-nology of High Density Sedimentation TankCHU MingEnergy and Environmental Protection Department of Baowu Group Meishan Iron andSteel Co.,Ltd.Abstract:Meishan Steel Water Reclamation Plant adopts the treatment process and equipment inte-gration of Deli Man company in France,with a designed daily sewage treatment capacity of 100,000tons.All sewage must be treated in 4 high-density sedimentation tanks.The operation and regulationof high density sedimentation tanks have been studied.Through process improvement,operation ad-justment,and timely adjustment,it has been achieved that when the sewage treatment capacity is lessthan a certain amount,one high density sedimentation tank can be reduced to achieve the goal of ener-gy saving and consumption reduction.Key words:High Density Sedimentation Tank;Operation Control Research;Energy Saving and Con-sumption Reduction收稿日期：2022-09-29作者简介：初明（1975-11-），男，本科，高级工程师，从事水处理生产及管网运行管理工作1698SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.112023SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 11 期SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2018 年第 08 期 ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术0 概述梅钢公司是一个拥有炼焦、烧结、炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧工序的全流程大型钢铁联合企业。以前西明渠排放的废水主要来源于电厂、烧结、炼铁、炼钢、热轧、冷轧等厂的生产废水和居民生活区的生活污水（生活污水经厂区污水处理站曝气、沉淀处理后排入），废水排放量约8万m3/天。梅钢于2006年投资1亿元建设了回用水厂，主要功能是将西明渠污水截留处理并回用。采用的是法国得利满公司的处理工艺和设备集成，设计日处理污水量10万t。项目设计所有污水都要经过4座高密度沉淀池进行处理，每座高密度沉淀池中连续用电设备装机容量为26 kW，每日用电量约600 kWh。如何处理不同的污水量，合理利用高密度沉淀池的处理技术，在经过理论论证及多次实际试验，结合高密度沉淀池和V型滤池相关运行工艺要求，在确保出水的水质达标的前提下，通过工艺改进、操作调整、适时调节，在达到污水处理量少于一定量时，减少1座高密度沉淀池运行，最终达到节能降耗的目的。1 工艺流程及处理特点1.1 回用水厂工艺流程完全截流后的西明渠污水经过粗、细格栅进入调节池混合，混合后的出水经泵提升至前混凝反应池，在快速搅拌器作用下污水与混凝剂和石灰进行快速混合。混凝后的污水以重力自流入高密度沉淀池的絮凝反应池，在絮凝剂和回流污泥的共同作用下增强了污水的沉淀效果，充分混合的污水在高密度沉淀池的斜管沉淀区进行泥水分离。上清液出水在进入滤池之前，先流经后混凝反应池。在池内投加硫酸以调节pH 值和投加混凝剂以增强滤池的过滤效果和延长过滤周期。在后混凝后，澄清后的污水被分配到 V 型滤池中以去除残留的悬浮物，满足出水要求。污水处理工艺流程见图1。图1 污水处理工艺流程简图1.2 高密度沉淀池功能高密度沉淀池处于回用水处理工艺中第二个环节，原水首先流入快速搅拌池，与混凝剂及石灰接触后进行混凝，一台快速搅拌器连续运行，以帮助混凝和碱度去除反应并避免矾花沉淀。一台投加泵（一用一备）将混凝剂投加到快速搅拌池入口；另一台加药泵（一用一备）将石灰投加到快速搅拌池进口渠道。通过变频器按原水流量和需要的投加浓度来控制加药泵的运行。主要通过絮凝、混凝、沉淀等方式，达到分离水中固体悬浮物、去除漂浮油类、吸附水中大分子物质的作用（见图2）。高密度沉淀池运行状况分析及控制技术研究1699SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.112023ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术1.3 目前存在问题高密度沉淀池主要功能是处理调节池内全部污水。设计要求为确保水质，4座高密度沉淀池及附属设备全部投入运行，不能根据提升泵的实际提升量（即不能根据污水的实际流量）来控制高密度沉淀池的运行座数。从数据上分析，当污水的实际流量偏小时，高密度沉淀池存在过处理情况，浪费了人力与物力。2 国内外解决同类问题的技术方案及存在的问题高密度沉淀池是污水处理工艺中的关键设备之一，设计部门和工艺集成考虑其处理污水的去污能力，更多地关注水的流动性。通过在行业内部了解及上网搜索，仅有如何使高密度沉淀池工作状况良好，即对高密度沉淀池高效的絮凝及混凝过程控制、污泥层泥位界面控制、高效的斜管分布及设置、连续的工况自动监控方面的探索和介绍。这也是目前国内污水处理工艺中对高密度沉淀池设备的研究方法。作为使用单元，工艺确定后，在保证出水水质的前提下，做到处理工艺和最经济的运行相结合，能够为企业节能降耗、带来很大的经济效益。本文的研究点在于：把没有引起关注的根据不同污水量，合理调节高密度沉淀池运行座数作为研究方向，通过工艺改进和操作改进取得成功。3 改进措施3.1 高密度沉淀池处理能力及运行方式对水质影响的研究高密度沉淀池处理工艺分为絮凝反应区、预沉区、斜管分离区。污水在絮凝反应区中的助凝剂和回流污泥的作用下生成比较致密的矾花，通过预沉区均匀流速和碰撞浓缩后进入分离区，分离区的上部活性污泥通过回流系统回絮凝反应区，与来水进行充分混合，底部浓缩的污泥被浓缩区底部的刮泥机刮入泥斗由排泥泵送至污泥处理系统进行脱水处理。沉淀后的清水由集水槽收集后进入后混凝池，进一步完成混合反应、调节PH后，一部分进入V型滤池进行过滤处理，一部分达标排放。相关流程见图3。高密度沉淀池设计为4座并列运行，平均处理水量约为80 000 m3/天，按照工艺要求投运了4座高密度沉淀池。由于实际运行过程中，回用水的处理量随时在变化，若在处理流量偏小时，减少1座高密度沉淀池投入运行，必须改变运行方式、改变加药工艺并优化操作。注：1絮凝反应区 2预沉区 3斜管分离区图2 高密度沉淀池功能1700SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.112023SHANGHAI ENERGY SAVING2023年第 11 期SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术SHANGHAI ENERGY CONSERVATION上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2018 年第 08 期 ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术通过以上分析，我们采用改变加药浓度及周期；调整系统排泥时间及排泥频次，提高排泥浓度；增加系统内污泥回流泵的运转，提高污泥回流比来确保处理能力和出水水质。3.2 改进方案及相关内容1)目前公司回用水厂高密度沉淀池投加的混凝剂是聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。PAC溶于水后，即形成聚合阳离子，对水中胶粒起电性中和及架桥作用。PAM混凝效果在于对胶体表面具有强烈的吸附作用，在胶粒之间形成桥联。如果优化高密度沉淀池运行方式，实现3座高密度沉淀池运行，则由于进水悬浮物总量提高，必须对PAC和PAM的加药方式进行相应的调整，以确保出水水质。（1）为了确定药剂的投加量，我们进行了凝聚试验来确定药剂的用量以及适宜的凝聚条件。将试验水样置于一组烧杯内，每个烧杯内放入一搅拌器。为了模拟水与药剂的快速混合，先将转速调在100160 r/min范围内，待搅拌稳定后，再向各个烧杯里添加不同剂量的药剂。快速混合的时间最少为 30s，通常为 13 min。随即将转速调到 2040 r/min，以模拟慢速混合，持续1520 min，让絮凝物与悬浮颗粒充分接触。然后停止搅拌使之静置，让絮凝物在重力作用下沉淀，仔细观察直到所有的絮凝物沉降到烧杯底部为止。从开始观察时起，每隔一定的时间间隔测定一次清水与沉渣层界面的高度。根据烧杯内清水层高度达到所需要的时间，把絮凝物的沉淀效果分成四个等级（见表 1）。在沉降结束或沉降 15 min 后，对各烧杯内上部清水进行分析。表1 絮凝物的沉淀效果等级1234清水层达到100 mm所需要时间，min224477沉淀效果的评价最佳佳一般差（2）运行3座高密度沉淀池，每座高密度沉淀池进水量相应增加，势必影响高密度沉淀池斜管区域的表面负荷。因此在试验调整药剂投加方式同时，我们对斜管沉淀区域表面负荷q进行了测试计算，并通过雷诺数Re、弗劳德数Fr、斜管中的沉淀时间T进行了核算。通过计算，在来水量低的情况下，运行3座高密度沉淀池满足必要的表面负荷。根据以上理论计算及试验结果，最终确定将PAC、PAM药剂投加量下降10%，同时污泥回流比从4%降低至2%。图3 高密度沉淀池流程高密度沉淀池运行状况分析及控制技术研究1701SHANGHAI ENERGY SAVING上海节能No.112023ENERGY SAVING TECHNOLOGY节能技术2）对排泥周期和排泥时间进行调整，通过摸索将排泥周期由原来进水量4 000 m3排泥一次增加至 5 000 m3排泥一次，排泥时间由 5 min 增加至6 min，因此提高了排泥的浓度，减少排泥量。3）运行操作人员密切关注提升泵提升量，在保证出水质量的前提下，根据来水水量调节高密度沉淀池的运行。通过多次试验，确定在提升量低于3 542 m3/h时，改为3座高密度沉淀池运行。3.3 实施后效果1）在确保水质的前提下，调整了运行控制方案，设备运行和操作安全没有受到影响；由于改善了控制工艺，对高密度沉淀池排泥进行调节，调整了排泥周期，根据实际情况进行排泥，减少了排泥量及外运污泥，对于环保起到了积极的影响。2）通过高密度沉淀池精益运行调整，根据回用水厂不同进水量及时调整运行方案，年节约电量约240 000万kWh。4 结论回收治理综合污水并进行科学合理的循环利用，不断提高水资源的综合利用水平，是创建节水型企业、发展循环经济的必然要求。梅钢公司回用水厂从2006年运行至今，对于高密度沉淀池精益运行方案进行了仔细、严谨的分析，提出了相应的运行改进措施。回用水厂在实施了这些措施后，在有效保障出水水质的情况下，达到了节能降耗的目的。汉宜氢能走廊200辆氢能重卡示范合作签约仪式顺利举行11月8日，2023中国国际商用车展览会在武汉国际博览中心如期举行，东风商用车绿智全场景应用方案发布会实力开启，湖北安捷物流有限公司董事长冉建波、副总经理王其兵受邀出席活动，并在发布会中与东风商用车、楚天高速进行汉宜氢能走廊200辆氢能重卡示范合作签约仪式。氢燃料电池的技术发展，在目前全球能源结构变革中占有重要地位。政策推动下，我国氢能源行业前景广阔。为满足国家整体交通能源战略转型及湖北省委、省政府相关要求，落实“突破性发展新能源与智能网联汽车产业重点任务”等指示，结合东风商用车在中重型商用车整车研发、制造领域的雄厚实力，楚天高速在智能交通布局、新能源基础建设的显著优势，安捷物流是湖北省干线物流运输龙头企业，在物流管理方面的丰富经验，三方建立氢能产业战略合作关系，旨在打通氢气“制储运加用”各环节，构建氢能产业闭环的湖北模式，共同推进湖北省氢能产业高质量发展。智能驱动，绿色发展。安捷物流将继续不断升级创新物流技术，稳步提升服务品质，打造更高效、更优质的解决方案；以开放、协作、共赢理念，在绿色可持续发展的道路上继续一路向前，为推动行业绿色高质量发展而不懈努力。（来源：氢云链）1702