Комплексный анализ технологии отстойных резервуаров высокой плотности: типы, принципы и характеристики применения.

В водоочистке отстойники являются основными сооружениями для удаления взвешенных твердых частиц из воды. Традиционные отстойники, такие как горизонтальные, радиальные и наклонные трубчатые, давно широко используются, но, как правило, страдают от низкой эффективности очистки, больших габаритов и ограниченной эффективности удаления ХПК и взвешенных твердых частиц, что увеличивает нагрузку на последующие этапы очистки и повышает общие затраты на очистку.

Для решения этих проблем появился новый процесс осаждения с компактной структурой и более высокой эффективностью – отстойник высокой плотности (Densadeg). Эта запатентованная технология, разработанная французской компанией Delimon, является не только вершиной трех поколений технологий осаждения, но и, благодаря многочисленным преимуществам, стала основным выбором для первичной, углубленной и питьевой очистки городских сточных вод. В настоящее время она внедряется на многочисленных водоочистных и канализационных сооружениях как внутри страны, так и за рубежом.

Основное содержание

1. Три основные модели, адаптированные к различным сценариям водоподготовки

Отстойники высокой плотности представляют собой не единую конструкцию, а делятся на три основных типа: RL, RP и RPL. Основные различия заключаются в их конфигурации и сценариях применения, точно соответствующих различным потребностям очистки, таким как бытовая вода, городские сточные воды и промышленные сточные воды. Среди них тип RL в настоящее время является наиболее распространенной моделью, на его долю приходится 95%.

Тип RL: В основном предназначен для очистки бытовой воды и сточных вод, стандартно оснащен высокоэффективными наклонными трубами. Процесс осаждения делится на два этапа — осаждение глубоких засоров под наклонной трубой + осаждение поверхностных засоров внутри наклонной трубы. Скорость восходящего потока может достигать 2–3 м/ч, что обеспечивает более стабильные результаты очистки.

Тип RP: Не имеет наклонной конструкции, подходит для сценариев с менее строгими стандартами сброса сточных вод. Используется только для особых нужд, таких как концентрирование сточных вод после обратной промывки фильтра, и его область применения относительно узка. 2. Тип RPL: Специально разработан для очистки муниципальных и промышленных сточных вод, обеспечивает централизованное хранение осадка и подходит только для процессов удаления углерода (непитьевая вода) и специальных процессов осаждения промышленных сточных вод.

2. Основной принцип типа RL: Рециркуляция осадка удваивает эффективность осаждения

Отстойники высокой плотности считаются высшей формой трех поколений технологий осаждения. Первые два поколения — это «статическое осаждение» в 1920-х и 30-х годах и «осаждение контактного слоя осадка» в 1950-х годах. Ключевое новшество отстойника высокой плотности «циркуляционного типа», представленного в 1980-х годах, заключается в сочетании внешней циркуляции осадка и высокоэффективных наклонных пластин.

Принцип его работы прост: за счет рециркуляции концентрированного осадка и точного добавления химических веществ взвешенные твердые частицы в воде соединяются с осадком, образуя более крупные и плотные хлопья, увеличивая их плотность и радиус, что значительно повышает скорость осаждения. Проще говоря, это приводит к тому, что «примеси слипаются и оседают быстрее». При тех же требованиях к объему обрабатываемой воды объем отстойника может быть значительно уменьшен, при этом эффект обработки будет выше.

Одновременно непрерывная внешняя рециркуляция осадка обеспечивает концентрацию твердых частиц в реакционном резервуаре, что позволяет добиться более равномерного образования хлопьев. В сочетании с принципом осаждения на наклонных пластинах площадь для разделения осадка и воды в несколько раз превышает площадь обычных отстойников, что еще больше повышает эффективность процессов флокуляции и осаждения.

3. Три функциональные зоны, образующие интегрированную систему очистки

Высокоплотные отстойники (на примере основного типа RL) объединяют функции коагуляции, осаждения и концентрирования в единую систему. Вся система состоит из зоны смешивания, зоны реакции и зоны осаждения/концентрирования, соединенных последовательно. Каждая зона выполняет свою специфическую функцию, образуя высокоэффективную замкнутую систему водоочистки. Компактная конструкция также снижает стоимость земельных участков под отдельные сооружения.

Зона смешивания: Оснащенная высокоскоростным смесителем, эта зона быстро и тщательно перемешивает добавленные коагулянты, такие как хлорид железа, с исходной водой, дестабилизируя взвешенные частицы и первоначально образуя мелкие хлопья, закладывая основу для последующей флокуляции.

Зона реакции: Состоящая из реакционного резервуара с медленным перемешиванием и реакционного резервуара с поршневым потоком, эта зона тщательно перемешивает предварительно коагулированную исходную воду, возвращенный осадок и вспомогательные коагулянты. Медленное перемешивание позволяет мелким хлопьям постепенно объединяться в крупные, плотные хлопья. Высокая концентрация возвращаемого осадка значительно усиливает эффект флокуляции.

Зона осаждения/концентрирования: Хлопья медленно поступают в эту зону, чтобы избежать повреждений. Нижняя часть собирает осадок и завершает концентрацию, в то время как верхняя наклонная пластина задерживает оставшиеся хлопья, обеспечивая качество очищенной воды. Часть концентрированного осадка возвращается в зону реакции с помощью циркуляционного насоса, а оставшийся осадок откачивается для последующего обезвоживания. Нижний скребок дополнительно способствует концентрации осадка, обеспечивая его эффективное удаление.

4 Семь основных характеристик

По сравнению с традиционными отстойниками, отстойники высокой плотности стали основной технологией благодаря своим комплексным преимуществам в эффективности очистки, использовании пространства и функциональности. Хотя есть несколько областей для оптимизации, их общие характеристики можно суммировать в семи пунктах:

1. Превосходный эффект флокуляции: добавление органического флокулянта ПАМ в качестве вспомогательного коагулянта в сочетании с рециркуляцией осадка образует крупные, высокоплотные хлопья, значительно улучшая осаждение;

2. Высокая эффективность осаждения: высокоэффективные наклонные пластины позволяют достигать скорости восходящего потока в зоне осаждения 20-40 м/ч, что приводит к более тщательному осаждению хлопьев. Степень удаления составляет приблизительно 85% для взвешенных твердых частиц, значительная степень удаления ХПК и степень удаления БПК до 92%;

3. Интегрированное сгущение осадка: отстойник… 4. Высокая концентрация осадка исключает необходимость дальнейшего концентрирования, позволяя осуществлять прямое обезвоживание и упрощая последующие процессы обработки осадка;

5. Компактная конструкция и небольшая занимаемая площадь: интеграция трех функций в одном устройстве значительно снижает затраты на строительство, экономит землю и хорошо подходит для нынешней ситуации ограниченности городских земель;

6. Превосходная целостность хлопьев: рационально рассчитанная скорость потока воды из зоны реакции в зону осаждения эффективно предотвращает повреждение хлопьев, обеспечивая оптимальное осаждение;

7. Широкий спектр применения: применим в различных областях, таких как производство питьевой воды, городские сточные воды, промышленные сточные воды и обработка осадка, обеспечивая высокую гибкость;

8. Необходимость контроля затрат: относительно большая дозировка химикатов приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Оптимизация схемы дозирования химикатов необходима для минимизации общих эксплуатационных расходов.

5. Производный процесс ACTIFLO: решение для сверхскоростного осаждения с циркуляцией мелкого песка

Процесс ACTIFLO — это еще один режим работы отстойников высокой плотности, также известных как сверхскоростные отстойники. Разработанный французской компанией OTV Velioa Group в начале 1990-х годов, он первоначально использовался в производстве водопроводной воды, а теперь распространился и на очистку сточных вод. Его основное отличие от обычных отстойников высокой плотности заключается в использовании циркуляции мелкого песка вместо прямой внешней циркуляции осадка.

Технологический процесс выглядит следующим образом: после удаления примесей из исходной воды добавляются флокулянты для образования мелких хлопьев. Затем добавляются полимеры и мелкий песок для образования крупных хлопьев. После созревания эти хлопья поступают в зону осаждения на наклонных пластинах. Осадок и мелкий песок оседают и затем возвращаются. После разделения с помощью гидроциклона мелкий песок может быть повторно использован.

Этот процесс сочетает в себе преимущества ускоренной коагуляции с осаждением на мелкозернистом песке и наклонных пластинах, что приводит к более высокой концентрации хлопьев и более быстрой скорости осаждения. Однако у него есть и недостатки: он не использует флокуляционную функцию осадка, что приводит к увеличению энергопотребления и образованию осадка. Обработка и утилизация осадка становятся последующими проблемами.

Заключение

Высокоплотные отстойники, как высшее достижение технологии осаждения третьего поколения, идеально решают многие проблемы традиционных отстойников благодаря своим основным преимуществам, таким как компактная конструкция, высокая эффективность очистки, стабильное качество очищенной воды и малая площадь занимаемой поверхности. Они подходят для все более дефицитных городских земель и могут удовлетворить потребности в очистке различных ситуариев, включая питьевую воду, городские сточные воды и промышленные сточные воды. Они успешно применяются на водоочистных и канализационных станциях во многих европейских странах и в таких городах, как Урумчи, Шицзячжуан и Баодин в Китае.

С точки зрения технологического развития, ключевое новшество отстойников высокой плотности заключается в сочетании рециркуляции осадка с осаждением на наклонных пластинах, что позволяет достичь комплексной обработки «флокуляция-осаждение-концентрирование». Такой подход к оптимизации и модернизации традиционных процессов является важным ориентиром для технологического развития водоочистной отрасли.

В условиях постоянного совершенствования стандартов водоочистки и растущего спроса на энергосбережение, сокращение потребления и уменьшение занимаемых площадей, отстойники высокой плотности и их производные от ACTIFLO будут в будущем шире использоваться в водоочистке. В то же время, благодаря оптимизированной дозировке реагентов и контролю энергопотребления, они будут постоянно компенсировать свои недостатки и станут более конкурентоспособным ключевым компонентом в процессах водоочистки.