1、工艺描述
高密度沉淀池是混凝沉淀计算的总结与发展，该工艺将澄清技术与污泥浓缩技术结合起来，能够进一步去除二级出水中SS、TP以及部分COD等污染物。高密度沉淀池分为反应区、沉淀区、出水区三个区域。在反应区，涡轮搅拌机以达到10倍进水的内循环率进行搅拌，对水中原油的悬浮固定进行剪切，重新成成大的易于沉降的絮凝体。在沉淀区，易于沉淀的高密度悬浮物快速沉降，而微小絮体倍斜管捕获没最终高质量的出水通过池顶集水槽收集排出。
污水首先进入快速混合池，与投加的混凝剂进行快速混合，混凝剂可采用铝盐或铁盐。混合之后，污水流入絮凝反应池，投加高分子絮凝剂，通常采用聚丙烯酰胺，并与沉淀池回流的污泥进行慢速搅拌，完成絮凝反应，循环固体加速絮凝过程并促进密实、均匀的虚体颗粒形成。随后水流经推流区从絮凝池进入污泥浓缩区，清水通过斜管/斜板流入池顶集水槽；大部分悬浮固体在泥水分离区直接分离，胜于的絮凝颗粒在斜板/斜管中被拦截沉淀。底部设带栅条浓缩刮泥机，浓缩后污泥一部分回流到快速混合池出水端，其余污泥排放。
与传统沉淀池相比，高密度沉淀池有以下特点。
①设有污泥回流，回流量占处理水量的2%～10%，具有接触絮凝作用。
②在絮凝区和回流污泥中使用助凝剂及有机高分子絮凝剂作为促凝药剂，提高整体凝聚效果，加快泥水分离。
③沉淀区设置斜管，提高表面水力负荷，可进一步分离出水中细小杂质颗粒。
④可以通过监控关键部位的工况，实现整个系统的自动化调控。如通过调整絮凝搅拌机速度、投加药量、回流污泥量以及弃置污泥量等手段实现不同工况下的最佳效果。
⑤加速混合池与絮凝池采用机械方式搅拌，便于对应不同运行工况下的调控。
⑥池内设置栅条式浓缩刮泥机，可有效提高排泥浓度，沉淀～浓缩在一池内完成，排泥活性好、浓度高，可直接进入污水脱水设备。
2、高密度沉淀池设计参数
高效沉淀池（高密度）的特点和优势
高密池可用于原水净化也可用于污水混凝沉淀去除SS，或者用于中水回用，膜浓水等工艺的软化澄清。
高效沉淀池（高密度）工作原理
原水投加混凝剂，在混合池内，通过搅拌器的搅拌作用，保证一定的速度梯度，使混凝剂与原水快速混合。
高效沉淀池分为絮凝与沉淀两个部分，在絮凝池，投加絮凝剂，池内的涡轮搅拌机可实现多倍循环率的搅拌，对水中悬浮固体进行剪切，重新形成大的易于沉降的絮凝体。
沉淀池由隔板分为预沉区及斜管沉淀区，在预沉区中，易于沉淀的絮体快速沉降，未来得及沉淀以及不易沉淀的微小絮体被斜管捕获，最终高质量的出水通过池顶集水槽收集排出。
高效沉淀池（高密度）与传统高效沉淀池的比较
与传统高效沉淀池比较，高效沉淀池技术优势如下：
1、表面负荷高：利用污泥循环及斜管沉淀，大大高于传统高效沉淀池。
2、污泥浓度高：高效沉淀池产生的污泥含固率高，不需再设置污泥浓缩池。
3、出水水质好：高效沉淀池因其独特的工艺设计，由于形成的絮体较大，所以更能拦截胶体物质，从而可以有效降低水中的污染物，出水更有保障。
高效沉淀池工艺的关键之处—污泥循环和排泥
污泥循环：部分污泥从沉淀池回流至絮凝池中心反应筒内，通过精确控制污泥循环率来维持反应筒内均匀絮凝所需的较高污泥浓度，污泥循环率通常为5-10%。
排泥：刮泥机的两个刮臂，带有钢犁和垂直支柱，在刮泥机持续刮除污泥的同时，也能起到浓缩污泥，提高含固率的作用。
高效沉淀池（高密度）的四大特点：
1、处理效率高、占地面积小、经济效益显著；
2、处理水质优、社会效益好；
3、抗冲击能力强、适用水质广泛；
4、设备少、运行维护方便。
高效沉淀池池设计计算书
一、设计水量
Q=500t/h=0.14m3/s
二、构筑物设计
1、澄清区
水的有效水深：本项目的有效水深按6.7米设计。
斜管上升流速：12～25m/h，取20m/h。
——斜管面积A1=500/20=25m2；
沉淀段入口流速取60m/h。
——沉淀入口段面积A2=500/60=8.3m2；
中间总集水槽宽度：B=0.9（1.5Q）0.4=0.9×（1.5×0.14）0.4=0.48m
取B=0.6m。
从已知条件中可以列出方程：
X•X1=8.3——①
（X-2）•（）=25——②
可以推出：A=+16.3=0
当X=7.0时A=8.6＞0
所以取X=7.0。即澄清池的尺寸：7.0m×7.0m×6.7m=328m3
原水在澄清池中的停留时间：t=328/0.14=2342s=39min；
X1=8.3/X=1.2,取X1=1.2m,墙厚0.2m
斜管区面积：7.0m×5.6m=39.2m2
水在斜管区的上升流速：0.14/39.2=0.0035m/s=12.6m/h
从而计算出沉淀入口段的尺寸：7m×1.2m。
沉淀入口段的过堰流速取0.05m/s，则水层高度：0.14÷0.05÷7=0.4m。另外考虑到此处设置堰的目的是使推流段经混凝的原水均匀的进入到沉淀段，流速应该比较低，应该以不破坏絮体为目的。如果按照堰上水深的公式去计算：h=（Q/1.86b）2/3=（0.14/1.86×7）2/3=0.046m。则流速为0.23m/s。这么大的流速经混凝的原水从推流段进入到沉淀段，则絮体可能被破坏。
因此，考虑一些因素，取1.05m的水层高度。
推流段的停留时间3～5min，取4min。
V=500×3/60=25m3
则宽度：25÷2.65÷7=1.34m，取1.5m。
2、污泥回流及排放系统
污泥循环系数按循环水量8%计算。
500×0.8=40m3/h，泵的扬程取20mH2O。采用单螺杆泵。
系统设置4台。2台用于污泥的循环，2台用于污泥的排放。
螺杆泵采用变频控制。
污泥循环管：DN150，流速：0.6m/s。
污泥循环的目的：1、增加反应池内的污泥的浓度；2、确保污泥保持其完整性；3、无论原水浓度和流量如何，保持沉淀池内相对稳定的固体负荷。
污泥排放的目的：避免污泥发酵，并使泥床标高保持恒定。
污泥床的高度由污泥探测器自动控制。
3、絮凝池
本项目的有效水深按6.7米设计。
停留时间10～15min，取15min。
则有效容积：V=500×15/60=125m3
平面有效面积：A=125/6.7=18.6m2。
取絮凝池为正方形，则计算得A=4.2m,取整后a=4.5m。
絮凝池的有效容积：
4.5m×4.5m×6.7m（设计水深）=135.6m3。
原水在絮凝池中的停留时间为16min
4、反应室及导流板
Q=500t/h=0.14m3/s
①——管道流速取1.0m/s，管径为DN500（流速0.70m/s）；
②——管道流速取0.8m/s，管径为DN500（流速0.70m/s）；
③——回流量：设计水量=8%，絮凝筒内的水量为10.8倍的设计水量（1.5m3/s）。筒内流速取1.0m/s，则Di=1.38m，取内径：φ1400mm，筒内流速：0.97m/s。
④——流速取0.5m/s，1.5÷0.5÷（3.14×1.4）=0.68m，取0.7m；v=0.49m/s。
⑤——流速取0.4m/s左右。则D×L=（0.14×10）/（0.4）=2.75m2
锥形筒下部内径：φ2800mm；流速：0.39m/s。
筒外流速：（0.14×10.8）/（4.5×4.5-3.14×1.42/4=18.7）=0.08m/s
筒内流速/筒外流速=1.0/0.08=12.5
筒内：配有轴流叶轮，使流量在反应池内快速絮凝和循环；
筒外：推流使絮凝以较慢的速度进行，并分散能量以确保絮凝物增大致密。
原水在混凝段的各个流速：
反应室内：内径：D=φ1400mm，流速：v=0.97m/s；
室内至室外：流速：v=0.49m/s；
室外流速：v=0.08m/s；
室外至室内：流速：v=0.39m/s；
5、提升絮凝搅拌机
叶轮直径：φ1400mm；
外缘线速度：1.5m/s；
搅拌水量为设计水量的10.8倍（1.51m3/s）；
轴长——按照目前设计的要求，有5.2m。
螺旋桨外沿线速度为1.5m/s，则转速n=60*1.5/3.14*1.4=20r/min；
6、刮泥机
采用中心传动刮泥机。刮臂直径：φ7000mm；外缘线速度：1.8m/min；
7、高密度澄清池水力模型
山东久科环保科技有限公司
