谭本源
东莞市慧力建筑设计有限公司广东东莞523000
摘要：本文通过对一个工程实例的实验研究，设计了观察自来水厂沉淀池污水自然沉淀的具体实验方案。对具备一定条件的自来水厂而言，对沉淀池污水采用自然沉淀水塘处理和常规机械设备处理方式，二者相比，前者具有巨大的经济优势。
关键词：沉淀池污水处理工程实验自然沉淀水塘工程设计
Waterworkstankplatoonsturrynaturalprecipitationtreatmentexperimentresearchandnaturalprecipitationpooldesign
TanBenYuan
Dongguanhuiforcearchitecturaldesignco.,LTD.,guangdongdongguan523000
Pickto:basedonanengineeringexampleoftheexperimentalresearch,designtheobservationwaterworkstanksewagenaturalprecipitationconcreteexperimentscheme.Tohaveacertainconditionsinwaterworks,thewatertankusingnaturalprecipitationpoolprocessingandconventionalmechanicalequipmentprocessingmode,bothhastheadvantagesofgreateconomicadvantage.
Keywords:sedimentationtanksewagetreatmentengineeringexperimentnaturalprecipitationpoolengineeringdesign
1概述
现在我国有95%以上的自来水厂未进行其生产污水的处理一般都是直接排入地面水系，这样不仅浪费大量原水还污染大量水源，在通过城市排水系统时还常造成淤塞。近年来，随着人们环保意识的增强，特别是国家强调走可持续发展道路以后，自来水厂的排污及污泥处理越来越受到重视，环保、市政部门对自来水厂生产污水的排放和处置要求也逐渐提高。我国许多规模较大的新建水厂和水厂改扩建工程也开始考虑排泥水处理和污泥处置问题，所采用的工艺流程也各不相同。但常规的采用机械设备进行污泥水处理的工艺办法因其初期投资较大，日常运营费用较高，使一般规模的普通水厂难以承受。如本文所述的C镇自来水公司所在的广东D市，该市是广东省经济非常发达的市，2010年全国经济百强市排名在前二十内。该市共有超过30个镇级自来水厂，其中也仅有一家自来水司的一个水厂配备有污泥水的机械设备处理系统，因在日常运营时管理维护工作量大，净提高0.04-0.06元/方供水量成本而使日常运营造成诸多困难。
因此如何根据自来水厂的自身条件，研究经济可行的污水处理办法，对于我国能大范围推动各自来水厂进行污水处理，实现水厂生产0排放具有非常现实的意义。
2工程概况
D市C镇自来水厂投产后，其水厂滤池反冲洗和沉淀池排泥水均直排入其约300亩的原水塘后回用。经过近4年的排放回用，其原水塘污泥水进入口附近水质明显变差并且发黑发臭，经过市内诸多专家的观察判断，均认为不可再将水厂污水尤其是沉淀池污泥水排入原水塘，否则有污染整个原水塘的危险。于是该厂将沉淀池污水通过一段明渠改排至当地市政排水系统，因其臭和淤塞问题又受到当地居民及市政部门的强烈反对。该厂先后请我省某设计院及上海某设计院为其设计水厂污水处理系统，按两院的设计方案处理系统初期投资概算均超过2000万，系统投入后增加的年运行成本费用超过400万。之后，该厂就此问题咨询我司，经笔者对该厂的详细调查了解，该厂具备几个特点：1该厂原水来自某水系并经保护非常完善的渠道来到该厂原水塘，2该厂原水塘约300亩，对原水作了很好的预沉作用，使进入一泵房的原水浊度常年保持在40NTU左右，故该厂沉淀池污水成分也较稳定，3该厂前后还有近300亩土地属该镇水厂规划用地，使用价格便宜，年租费用仅约1000元/亩，水厂可长远租用也可用较低价格一次购进，4该厂所处地方每年有较长的干燥季节。因此笔者对其沉淀池污水处理采用开挖水塘自然沉淀，上清液回流入原水塘，对沉于塘底污泥，采用一年抽吸一次上岸自然晒干运走的简单处理方式，流程：
上清液→原水塘回用沉淀池污水→自然沉淀水塘→塘底污泥→干季抽吸晒干→运走
3工程实验
因未查阅到国内相关工程实例予以参考，并且各自来水厂因原水状况，处理工艺的不同也必将导致其生产的污水情况也会有所不同。为了精确地取得设计参数1，沉淀池污泥的自然沉积量，2合理的自然沉淀时间。笔者决定先进行工程实验。
设计参数1的实验较简单，采用量筒取沉淀池污泥水水样置于化验室观测即可取得，只须要在取水样时，保证水样有较好的代表性。取样时按吸泥机工作时间按一定间隔多次取样即可。
经过实验笔者得到其沉淀池污水的自然沉淀污泥量比率为3%。
对设计参数2，笔者决定按照自然沉淀池将来的工作模式先作水力模拟实验。设计的实验装置如下图：
实验装置的工作模式为：水厂排泥机工作后约10分钟开启实验提升泵进容器，同时开启01阀排水，保持容器内的污水平衡，在实验提升泵工作20分钟后成1-8号阀取水样进行化验，设计记录数据如下表：
某自来水厂沉淀池排泥水试验数据表
注：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中SS、色度和pH值的规定：
1)悬浮物（SS）：一级A标准<10mg/L；一级B标准<20mg/L；二级标准<30mg/L；二级标准<50mg/L。
2）色度：一级A标准<30mg/L；一级B标准<30mg/L；二级标准<40mg/L；二级标准<50mg/L。
3）pH值：均为6~9。
实验装置参数的确定：
(1)已知条件：
沉淀池虹吸式吸泥机每天工作时间：实测T1=80min，每天排泥量：V1=2500m3
反应池排泥放空管每天工作时间：T2=2min，每天排泥量：V2=100m3
总排泥水量V=V1+V2=2500+100=2600m3/天
(2)设每天试验取样为排泥水总体积的1/7800（1/N），则每天提升泵须提升排泥水进试验装置的泥水量：2600/7800=333.33L，提升泵开启时间与排泥时间相同，约为80min。则提升泵流量为Q=333.33x6/8=250L/h。
(3)提升泵的扬程取6~8m。
(4)沉淀试验时间取1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d、9d、10d、11d、12d共M个这几个时段，每天在排泥机工作后约10分钟开启提升泵进泥，按照规定试验天数取样化验。
(5)则沉淀试验装置的总有效容积：V0=333.33x12=4000L。
(6)设计试验装置为LxBxH=1.6mx1.6mx1.6m的塑料方形桶，内部设置DN32进水管一根，DN25取样管8根，DN50排泥放空管一根。沉淀池排泥水由提升泵提升进入沉淀试验装置。
4实验结果
经过12天的取样记录，得到实验数据记录表12份，经过分析：动态自然沉淀时间为5天和9天的沉淀效果较好，以下为沉淀5天和9天的记录表及整理的柱形图：
某自来水厂沉淀池排泥水试验数据表（5天）
注：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中SS、色度、PH值的规定：
1）悬浮物（SS）：一级A标准<10mg/L；一级B标准<20mg/L；二级A标准<30mg/L；二级B标准<50mg/L。
2）色度：一级A标准<30mg/L；一级B标准<30mg/L；二级A标准<40mg/L；二级B标准<50mg/L。
3）PH值：均为6~9。
某自来水厂沉淀池排泥水试验数据表（9天）
注：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中SS、色度、PH值的规定：
1）悬浮物（SS）：一级A标准<10mg/L；一级B标准<20mg/L；二级A标准<30mg/L；二级B标准<50mg/L。
2）色度：一级A标准<30mg/L；一级B标准<30mg/L；二级A标准<40mg/L；二级B标准<50mg/L。
3）PH值：均为6~9
5工程设计
按实验结果，设计水塘有效容积取沉淀时间5天水量容积+年池底沉积污泥容积，计算如下：
自然沉淀水塘有效容积V塘=V*5天+V*3%*365天=41470m3
有效水深按4米设计，水塘水面面积10367m2，按该厂实际厂外地面和沉淀池排水口标高确定挖塘深度和构筑塘堤高度。
6工程效益
按上述工程设计，该厂租用厂外土地30亩用于挖塘和作污泥晒干场地。初期挖塘建设费用仅约100万元，年租土地费用和年抽污泥晒干运走费用约80万元，但每年节约原水约100万方减少购买原水支出费用约33万元。相比采用机械设备处理方式有巨大的经济优势。
7心得体会
1）自来水厂沉淀池污泥因其主要成分一般为泥沙通常具备非常良好的自身沉降功能，实验室量筒观察静置2-3小时后即明显分层，上部清澈透明，筒底稳定沉泥。这也非常适合采用沉淀水塘进行沉淀处理，同时底部沉泥的抽吸相对较易。
2）观测沉淀池污泥沉淀的实验装置也可按容器体积、预计的观测时间，每日进水时间，然后通过调节进水提升泵流量来实现。对于一般自来水厂也是非常容易做到的。
3）对沉淀池污水的自然沉泥量，笔者也曾按某些资料上的公式进行对比计算，发现都存在一定误差。对类似工程笔者建议还是要做必要实验才能得到准确结果。并要结合各自来水厂的自身特点注意实验数据的代表性。