高效沉淀池：新一代高效沉淀工艺解析

2025-05-09
高效沉淀池，作为一种高速一体式沉淀 / 浓缩池，是集泥水分离与污泥浓缩功能于一体的新一代沉淀工艺。该工艺以污泥混凝、循环、斜管分离及浓缩等理论为基础，通过精妙的水力与结构设计，实现了沉淀工艺的革新与突破。

由于其特殊的反应区和澄清区设计，高效沉淀池在中水回用和各类废水高标准排放领域表现卓越，能够满足严苛的水质处理要求。

一、工艺原理

高效沉淀池主要由反应区和澄清区两大核心部分构成。其中，反应区又细分为混合反应区和推流反应区；澄清区则涵盖入口预沉区、斜管沉淀区及浓缩区。

在混合反应区内，搅拌器发挥提升混合作用，促使泥渣、药剂与原水快速发生凝聚反应。随后，经叶轮提升至推流反应区，在这里进行慢速絮凝反应，从而形成较大的絮凝体。整个反应区能够产生大量高密度均质的矾花，这些矾花沉降速度快，却不会对出水水质造成负面影响。

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图片来源网络，仅供参考


进入澄清区后，矾花以缓慢的速度从预沉区进入沉淀区。大部分矾花在预沉区完成沉淀，剩余部分则在斜管沉淀区继续沉淀过程。沉淀区下部，矾花累积形成污泥并实现浓缩。浓缩区分为上下两层，上层位于排泥斗上部，通过泵提升至反应池进水端循环利用；下层位于排泥斗下部，由泵排出进入污泥处理系统。而经过沉淀后的澄清水，则由集水槽收集，进入后续处理构筑物。

污泥循环和排泥功能是高效沉淀池的关键所在。部分污泥从沉淀池返回到絮凝池的中央反应管，通过精确控制污泥循环速率，维持反应管内均匀絮凝所需的高污泥浓度，一般污泥循环率保持在 5％ - 10％。排泥过程中，刮板的两个刮臂配备钢犁和垂直支柱，在刮除污泥的同时，还能对污泥进行浓缩，提高固体含量 。


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图片来源网络，仅供参考

二、工艺优势

相较于传统沉淀池，高效沉淀池具有显著优势：

  1. 抗冲击能力强：对进水浊度波动不敏感，尤其适应低温低浊度原水，保障处理效果稳定。

  2. 絮凝沉淀高效：通过絮凝剂、助凝剂、活性污泥回流与合理机械混凝手段协同作用，絮凝能力强，絮体沉淀速度快，出水水质稳定。

  3. 占地面积小：上升流速高，沉淀效率是普通沉淀池的 8 - 10 倍，一体化紧凑布置，占地面积仅约为传统工艺的 1/10。

  4. 水力负荷大：水力负荷可达 23m³／㎡・h，分离区上升流速高达 6mm／s ，产水率高。

  5. 节约药剂成本：借助污泥内循环，可节约 10％ - 30％的药剂投加量。

  6. 排泥浓度高：排泥浓度一般可达 20g／L 以上，有效减少水量损失。


与其他常见混凝沉淀工艺相比，高效沉淀池在多个关键指标上表现突出：在絮凝反应时间上，传统反应沉淀池需 15 - 25min，而高效沉淀池仅需 8 - 12min；沉淀区液面负荷方面，高效沉淀池可达 15 - 20m³/（㎡・h） ，远超传统工艺的 5 - 9m³/（㎡・h）；在占地面积上，比传统工艺节约约 1/3；药剂量使用上，节约约 30%   。

沉淀工艺适用条件主要优点存在不足
机械絮凝池水量变化大的水厂水头损失小；絮凝效果好；能适应水量水质变化机械装置加工困难，维修量大
网格絮凝池水量变化不大的水厂；单池处理水量较小絮凝时间短；絮凝效果好；构造简单水量变化影响絮凝效果
折板絮凝池水量要求变化不大絮凝时间短；絮凝效果好构造复杂；抗冲击负荷能力较差
回转式隔板絮凝池水量大于 3 万㎡/d；要求水量变化小絮凝效果较好；水头损失较小；构造简单；管理方便出水流量分配不均匀
往复式隔板絮凝池水量大于 3 万㎡/d；要求水量变化小絮凝效果较好；构造简单；施工方便絮凝时间较长；水头损失较大；转折处絮粒易破碎；出水流量不易分配均匀
平流沉淀池一般用于大、中型水厂；原水含沙量大时，作预沉淀池可就地取材，造价低；操作管理方便，施工简单；适应性强，潜力大，处理效果稳定；带有机械排泥设备时，排泥效果好不采用机械排泥装置时，排泥较困难；机械排泥设备维护较复杂；占地面积大
斜管沉淀宜用于大、中型水厂；宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖潜沉淀效率高；池体小、占地少斜管／板耗用材料多，且价格较高；排泥较困难
高效沉淀池适用于大、中、小型水厂；适用于低温低浊原水；适用于高浊度原水絮凝时间短；絮凝效果好；沉淀效率高，占地少；能适应水量水质变化；水头损失小；带有机械排泥设备，排泥效果好机械装置，维修量大

三、应用案例

高效沉淀池应用范围广泛，适用于不同悬浮物浓度的水处理场景，固体浓度可在 200 - 2000mg／L 区间浮动，在多个领域展现出良好的应用效果：

  • 微污染水深度处理：在供水领域，可替代传统的混合池、反应池、沉淀池。如天津津滨水厂，以引滦水为主、黄河水为应急水源，水源属于微污染水，经 “预臭氧 - 高效沉淀池 - 砂滤池 - 臭氧接触池 - 生物活性炭滤池 - 清水池 - 送水泵房” 处理流程，使出水水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006） 。

  • 污水深度处理：在污水处理厂提标改造和新建高排放标准项目中优势明显。石家庄市桥东污水处理厂提标改造，通过 “粗格栅 — 进水泵房 — 细格栅 — 沉砂池 — 初沉池 —AAO 池 — 二沉池 — 曝气生物滤池 — 高效沉淀池” 工艺流程，使出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二级标准提升至一级 A 标准 。

  • 工业废水预处理：作为工业废水预处理工艺，水力负荷和污染物去除率更高。绍兴污水处理厂处理印染工业废水，经 “格栅及稳流池 - 调节池 - 高效沉淀池 - 酸化水解池 - 曝气池 - 沉淀池” 处理，出厂水水质从《污水综合排放标准》（GB 8979—1996）三级标准提升至二级标准 。

  • 排泥水处理工艺：可用于排泥水处理系统的重力浓缩工序。天津市新开河水厂排泥水系统采用 “污泥调节池 — 高效沉淀池 — 污泥均衡池 — 离心式脱水机” 流程，实现有效处理 。

四、现存问题与改进方向

尽管高效沉淀池优势显著，但仍存在一些有待改进之处。在污泥处理方面，可将生化处理系统的部分剩余污泥作为外部回流污泥返回到高效沉淀池前混合区，在确保总回流小于 6％的前提下，使高效沉淀池污泥回流率保持在 2％ - 6％最佳范围。将生化系统剩余污泥与高效沉淀池返回的浓缩污泥、添加的凝结剂（铁盐）、PAM、石灰和原水充分混合，利用剩余活性污泥的吸附和沉降性能，结合药剂调节污泥特性，降低排入污泥脱水系统的污泥含水率，减小污泥浓缩池规模，降低处理成本。

在搅拌方式上，可将高效沉淀池后的搅拌区由桨式搅拌机改为空气搅拌。通过在后混合罐中布置打孔曝气管，利用工厂空气管道供气混合，不仅能达到搅拌效果，还具有节能优势。

五、结语

实践充分证明，高效沉淀池在污水处理厂深度水质处理中发挥着关键作用，有助于实现水质达到一级 A 排放标准，有效降低水体污染物浓度，改善水体环境。在实际应用中，需科学分析和设置运行参数，加强药剂量使用管理与设备维护保养，以充分发挥其最大效能。未来，高效沉淀池在微污染水深度处理、工业废水预处理等领域的应用，将进一步推动中水回用和污泥焚烧项目发展，创造更大的经济效益和环境效益。
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