一篇文章说清楚“高密池”：水处理沉淀创新史的第四代代表！
01
“高密池”命名、起源与发展
本篇主角，有高密度沉淀池、高密度澄清池、高效沉淀池(以下统一简称“高密池”)等多种名称，是国内应用最为广泛的沉淀池工艺之一。
“Densadeg”是苏伊士(以下均指其“环境科技公司”)官方的原版叫法，其缘起无处可考，有资料认为可能是“沉淀、污泥浓缩、除砂、除油”之合意；中文“高密度、高效”从技术视角出发，将核心功能和实现路径高度提炼，非常有画面感。
品类名也有两种，一是日常最通用的“沉淀池”叫法，英文Precipitation，Sedimentation，Settling都曾在行文中作为“沉淀”使用，而官方命名却认证为“Densadeg Clarifier®”，似是掉转局面，又要突出其中的“澄清”之意。
(图片摘自苏伊士官方网站)
沉淀和澄清，存在时空维度上的些小位移，前者表达早期、完全浑合、正在分离的状态，后者突出末期、完成分离、清澈透亮的状态。
“高密池”其实是一种包含这前、后两种状态，并结合了化学反应、混凝絮凝、污泥浓缩的“反应、沉淀、澄清、浓缩”复合体，因此“沉淀”抑或“澄清”用法似乎皆可、又都差点意思，倒不如其简称“高密池”已成为了口语标签，更知名、更简练、更包容。
个人认为，这是水处理工艺发展最富创新意义的作品之一。
我所谓“创新”，肯定不能简单归因于“四种”功能的拼接叠加，而是一种我隐约感知到、并称之为“系统”的东西在发挥“范式”作用，便是我理解“技术”之有别于“工艺、工程”的内涵所在。
以下本文将脱离参数、案例等工程技术思维，尝试一种“系统”新读法。
在水处理的发展史中，“沉淀”从未享有过生化或膜技术的风光，但也恰是这低调、不争、务实的性格造就了其独特的历史地位，无时不在、无处不在。
资料显示，“沉淀”作为一种水处理形式已经有近千年历史，可以追溯到罗马时期甚至更早，劳地齐压市(Laodicea)是可查询到最早利用沉淀水库来澄清浑浊供水的城市；后来到19世纪初，苏格兰格拉斯哥、法国巴黎、美国弗吉尼亚的一些城市都有建造早期的沉淀池的记载。
(古老的“沉淀池”遗迹，图片摘自网络)
世界公认的“明矾混凝沉淀”净水技术起源于中国，距今也有数百年历史，感慨于“沉淀”这个词汇，竟是如此达意贴切。
上世纪二三十年代，“静态沉淀池”拉开了“现代沉淀技术”的大幕，可以代言水处理工业化最初始的形态。
“静态”一词表示沉淀颗粒物没有污泥循环或污泥层的外势力量，不代表其沉淀作用不受动态过程的影响，即是要尽可能给它足够的时间或空间、完成它尽可能“自然”的沉降和分离，矩形沉淀池(平流)、圆形沉淀池(辐流)等是这一大类的代表。
其中一个重要分支，即是人们所熟知经由“浅层原理”而发明的斜管沉淀池，让“澄清”效果革命性提升。
第二段是五十年代发明的“污泥悬浮层”沉淀技术，通过膨胀污泥泥层的巧妙设计，产生“污泥絮凝和过滤截留”效用，在地表水领域获得全球最广泛的应用。
到了八十年代，第三代“污泥循环型”沉淀技术登上历史舞台，思路是将污泥回送至反应区或混凝区，强制性、引导性增加污泥浓度，提高分离效果和效率，在此一创新进程中，内、外循环逻辑诞生，最典型的代表是“机械加速澄清池”。
有句话讲“给水用机加、污水用高密”，尤其在截留细小颗粒物比如低温低浊工况时，“机械加速澄清池”拥有它的特效特点，在中国流行过很长一段时间。
（图片来自网络）
我的感知是，“机加池”的国内市场已大面积被“高密池”覆盖。二者应用领域相同、污泥逻辑相似，很多资料都把“高密池”也划归到这第三代系列中，描述为一种进阶。
对此，笔者十分不能认同，甚至经常为它得不到自己的章节而忿忿不平。
个人理解，“高密池”是站在了前三代沉淀技术肩膀上的全新作品，所谓“高密度”的意思，就是将沉淀污泥“自然接触式、悬浮层式、循环式”有机融合、系统集成。
“高密度”在“技术”维度发起的系统性、结构式变革，“高密池”在“工艺”维度便成为“反应、沉淀、澄清、浓缩”的集合体。
我愿将它列为水处理沉淀创新史的第四代代表，加载沉淀(砂、磁)属于其细分子类。
“高密度”的控制要点，是在反应区形成“大、密实、均一”的矾花或颗粒絮体，从而大大加快沉淀的速度；它的处理效率极高、出水效果极好，国内企业普遍改称之为高效沉淀池，又根据它应用范围广、适用性强的特点，被戏称为“万能沉淀池”。
“高效”和“万能”是现象的果，“高密度”是根本之因，在因、果之间，时间、空间、反应、分离以系统之网连接，“沉淀”的技术范式也许孕育其中。
02
时间与空间：“高效”的系统逻辑
“时间”的哲学意味很重，但抛开“时间”而谈环保犹如无根之水，会丢掉方向和本心。
因为在在大道自然中、在科学理论上，世界本无需环保，又何谈技术？污染因子会随时间经过而边界递减，直至纯净、遁入循环；但在工业化的水世界，“空间”与“时间”形成了相互间的复杂联系，挑战了“自然”、破坏了“循环”。
在水处理技术语境中，“效率”是考量“时间”和“空间”的词汇，可理解为单位时间或单位空间的处理能力，“高效”则是相对于“普效”和“低效”而言。
(“高密池”原理图，图片取自网络)
一般的，时间的延长将减弱空间效率、空间的挤压又抑制时间效率。
但“时间-空间”不是简单的二元矛盾体。静态的空间由点、线、面、体组成，以动态的时间连接后，方才形成一个完整的系统概念。
将“高密池”的“时间-空间”系统升维后便有一个好例子。
时间h存在于“浓度(点)、流量(线)、表面负荷(面)、固体通量(体)”几乎每一个核心参数之中，有时正反馈、有时负反馈、有时还要发挥一下延迟作用，产生或促进、或抑制的效果，保证系统平衡不过热。
个人理解的“高密度”，现象之果就是优化“空间”、本质之因就是改变“时间”。
这里的“空间”以“沉淀面积”为表观，“时间”则以“上升流速”为表观，因而工程师们要用二者做认知和选型；在“沉淀面积”限定不变的假设下，围绕“沉淀污泥”做“内、外双循环”的高密度倍增，得到“上升流速”的高极限取值，大大缩短反应和分离时间，便是高密池“高效”的底层原理。
因此，我将污泥的“内、外双循环”理解为该技术工艺模块中的最核心，反应区、推流区、沉降区、浓缩区需要完美配合，涉及非常庞杂的学科交叉、复合协作，确保工艺实现，包括但不限于——
工艺：给排水与环境工程
池型：水力学与结构力学
设备：机械化工与材料学
仪控：电气仪表与自动化
回到历史的当时，这应属于非常颠覆的一种创新迭代，行至今日也确乎名副其实，成为最普遍、最受欢迎的水处理工艺之一。
沿着这个“时间-空间”思路继续向前冲，就遇到了“超高速”产品：加载沉淀系列。
但“高效”走到极端、“万能”便削弱了。微砂或磁粉的作用属于外力，系统在借力的同时必须付出一定的牺牲以保持平衡。设计者的选择即是舍弃“污泥浓缩”功能，或易操作、稳定性，其实质是舍弃“时间-空间”的第一接合点、寻求极限功效，以在合适的场景有最合适的选择。
03
反应与分离：“万能”的系统逻辑
人们所称“万能沉淀池”，是表示它适用领域之广泛、场景应用之灵活、抗冲击能力之优秀，这些特点，其实也都源自“高密度”，源自它对“反应+分离”全过程的系统优化。
“反应-分离”是水处理的基本技术逻辑之一，“基本”到经常用于分类；又因“反应-分离”机理不同，“生化”细分为悬浮培养、附着培养、截留培养，“物化”细分为沉淀、浮选、过滤、离心、膜...
“高密池”是水处理“反应”体系中，单个工艺去除污染物“数量”的冠军(一家之言，不确定不严谨)，可以处理多达10种以上污染物，包括COD、SS、硬度、碱度、磷、硅、氟、重金属、油等，根据要去除污染因子种类和总量设计混凝絮凝、负载吸附、化学反应、物理搅拌截留等组合、化合或复合叠加。
污染因子种类越多、系统越复杂，同时温度、PH、冲击负荷等也构成外部环境风险，需要始终控制“反应区”的污泥浓度达到10%，才能确保系统“反应”的灵活性和稳定性，以及“分离”的高速度和高品质。
(“高密池”原理图，图片取自网络)
“高密池”的“分离”之路在宏观现实中映射了上节的“时间-空间”进程。好的高密池，“分离”在反应区便正式开始，在推流区过后便可观察到十分明显的沉降“运动”，斜管出水区则呈现一种透亮的澄清效果。
坏的“高密池”通常也表观在这“分离”过程中，要么是反应区絮凝小而散未成团、要么在推流区堆泥赛车、要么在产水里仍有飘花。
“反应-分离”由“内、外双循环”污泥系统构成空间上的连接，两个变量间既有正向增强、也有负向调节作用，在现实操作中通过“加药-排泥”的动态控制找到最理想的平衡点。
为了达标稳定，药剂投加通常适度过量，为了确保效率，污泥回流或排放讲究适时调节，此二者的“精准化”也许是未来下一代创新的着落点。
04
技术、工艺、工程
“高效”和“万能”基于“高密度”，而“高密度”的实现强烈依赖于“工艺”在中间维度的连接作用。
只掌握技术原理和参数，却没有意识和能力在工程细节上雕琢，呈现效果一定不理想，比如堆泥死泥跑泥、堵塞塌陷不达标等，这是很多仿制“高密池”不成功成了仁的原因，也是应对一些高难度工况时，技术团队基本水平差距的体现。
另一极端更常见，只以商务和工程见长者缺乏对技术的敬畏，没有深入理解和基于大量实践收获的经验数据，便如丢了魂灵的皮囊，是绝多数山寨类或纯加工类企业的死穴，表现为根本没有“高密度”，仅剩“沉淀池”。
以上两个极端，都可以归因于“工艺”维度的缺失，在“技术”和“工程”之间少了折中和连接。
我思考，绝大多数技术企业虽不需要“技术”深度的研究，但应有“工艺”深度的开发；绝大多数技术企业也不需要“工程”强度的匠心，但应有“工艺”强度的雕琢。
我所身处的环保行业，似乎在技术和工程之间横着一条断裂峡谷，能跨越者非常之少见，而又，这类企业几乎都是拿捏“灰度”的战略玩家。即：技术基因的企业沿着工艺走向工程，工程基因的企业沿着工艺走向技术；二者又坚决不能一走到底，要在中间的某个区间来回摇摆。那里是艺术区，纸上谈论不及。
将目光聚焦到近20年，“高密池”在中国的业绩涵盖了饮用水、工业给水、污水/废水、雨水等领域，涉及市政、钢铁、石化、煤化工、电子、新能源、海水淡化等市场。
要感谢苏伊士公司的标杆引领和技术输出，也要致敬国内同仁的钻研探索，正在逐步脱离仿制山寨的枷锁，向原创专有、应用创新突破。
创新源于需求。供给侧面对需求的依然是技术、工艺、工程，又分别对应着需求侧的标准、成本、稳定性，六个变量间的矛盾、辩证、统一，构成了国产“高密池”创新发展的系统脉络——
从一级A到准IV类
膜前预处理要求
磷的极限去除
氟的极限去除
除硬度的要求
重金属、氨氮协同处理
除硅的低成本稳定达标
通常而言，环保可以依循“政策-时间”逻辑追溯历史和预判未来，但“高密池”却不宜这么读，它似乎对“政策-时间”有所免疫；以上需求的变化中，“高密池”一直表现为“稳定”，既没有突然暴增、也不太会被谁威胁取代。
稳定的意思是既不向坏、也不向好，似乎可以代表绝多数环保技术的现状。
不以未来目光看现在，“高密池”几乎已是架构于这个系统上的最优解，若没有“技术”和“工程”上的结构性推动，“工艺”很难发展革命性变化。
反过来阅读，用“工艺”的变革拉动“技术”和“工程”创新，是否会是答案？
行文至此，突然发现还没有好好给“工艺”个定义，这课题虽然复杂，我却成功找到一个好词Process，翻译回来叫作过程。
什么是过程？从技术到工程，之间的事叫过程；从我们到客户，之间的事叫过程。
什么是过程？我想起最近学习苏伊士环境科技公司的一个词印象深刻：交付。他的原话是：稳定的高质量交付，全生命周期竞争力。
我基于自身现状，私自给重新揉搓了一下为己用：稳定的、高质量、全生命周期交付，是竞争力。
因为我读这个“交付”，实在是太有力量了！我们有多少项目是只有验收而没有交付啊！
交付即过程。环保技术型企业的“交付”实际上就是“工艺”，不是“技术”更不是“工程”，否则苏伊士类似企业的商业模式为什么叫“工艺包”？
工艺Process讲的是居间过程，是时间之上、空间之中、反应之前、分离之后的过程，我思来想去，这和“高密池”的系统逻辑竟一模一样。这就是系统，基于对“交付”的追求，“稳定、高质量、全生命周期”才会有竞争力。
