(寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 寧夏 銀川 18152302940)

引言

現(xiàn)代凈水技術(shù)中，沉淀仍是重要的處理單元，沉淀池則是分離懸浮物的一種常用處理構(gòu)筑物。對(duì)于一般的城市污水，初次沉淀池可以去除約30%的BOD5與55%的懸浮物。

沉淀池的發(fā)展經(jīng)歷了從平流沉淀池到斜板沉淀池，再到迷宮式斜板池等的改進(jìn)，這些改進(jìn)致力于沉淀效率的提高。我國(guó)在1965年開始進(jìn)行澄清池分離區(qū)加斜板的實(shí)驗(yàn)，1968年又在福州水廠做了斜管除沙的試驗(yàn)，1972年第一座生產(chǎn)性的上流斜管沉淀池正式投入使用。

一、淺池理論

20世紀(jì)初，哈真提出淺池理論。設(shè)斜管沉淀池長(zhǎng)為L(zhǎng)，池中水平流速為V，顆粒沉速為u0，在理想狀態(tài)下，L/H=V/u?？梢奓與V值不變時(shí)，池身越淺，可被去除的懸浮顆粒越小。若用水平隔板，將H分成3層，每層層深為H/3，在u0與V不變的條件下，只需L/3，就可以將u0的顆粒去除。也即總?cè)莘e可減少到原來(lái)的1/3。如果池長(zhǎng)不變，由于池深為H/3，則水平流速可正加的3V，仍能將沉速為u0的顆粒除去，也即處理能力提高3倍。同時(shí)將沉淀池分成n層就可以把處理能力提高n倍。

二、斜板(管)沉淀池的設(shè)計(jì)

(一)斜板(管)沉淀池的概念

斜板(管)沉淀池是根據(jù)淺池沉淀理論設(shè)計(jì)出的一種高效組合式沉淀池，也統(tǒng)稱為淺池沉淀池。在沉淀區(qū)域設(shè)置許多密集的斜板或斜管，使水中懸浮雜質(zhì)在斜板或斜管中進(jìn)行沉淀，水沿斜板或斜管上升流動(dòng)，分離出的泥渣在重力作用下沿著斜板(管)向下滑到池底，再集中排出。

(二)斜板(管)沉淀池的設(shè)計(jì)原理

斜管沉淀池的沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有斜管，組裝形式有斜管和支管兩種。在平流式或豎流式沉淀池的沉淀區(qū)內(nèi)利用傾斜的平行管或平行管道(有時(shí)可利用蜂窩填料)分割成一系列淺池沉淀層，被處理的和沉降的沉泥在各沉淀淺層中相互運(yùn)動(dòng)并分離。每?jī)蓧K平行斜板間(或平行管內(nèi))相當(dāng)于一個(gè)很淺的沉淀池。

按照水流方向與顆粒沉淀方向之間的相對(duì)關(guān)系，斜板(管)沉淀池可分為：①側(cè)向流斜板(管)沉淀池，水流方向與顆粒沉淀方向互相垂直；②同向流斜板(管)沉淀池，水流方向與顆粒沉淀方向相同；③逆向流斜板(管)沉淀池，水流方向與顆粒沉淀方向相反。

側(cè)向流斜板沉淀池進(jìn)、出水方向一致，水流順直，水頭損失小。且水流方向影響絮體沉降，因此水平流速可以設(shè)計(jì)的比較大。此外，側(cè)向流斜板沉淀池還適于平流沉淀池的改造。

當(dāng)沉淀池池深較大時(shí)，為使斜板單體不至于過(guò)高而難以制作和安裝，往往在沉淀池內(nèi)沿豎直方向設(shè)置多層斜板。這樣，在斜板與斜板的交界處的水流就很不穩(wěn)定，而且，上層斜板上沉淀下來(lái)的絮體在下滑到下層斜板的過(guò)程中再次處于懸浮狀態(tài)，有可能被水流攪起而被帶出沉淀池。這種現(xiàn)象越往下越明顯，往往到了沉淀池底部會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的泥水混雜現(xiàn)象，對(duì)出水和排泥都產(chǎn)生不利影響。

同向流斜板沉淀池與絮體沉降方向相垂直，水流流動(dòng)方向和絮體下滑方向一致，這樣一旦水流過(guò)大就會(huì)影響絮體下沉。因此，同向流斜板沉淀池的表面負(fù)荷可以設(shè)計(jì)得很大。但由于存在板間積泥、集配水不均勻、不能很好地解決泥水分離問(wèn)題，清水不能有效收集，清水集水管常常被堵塞等問(wèn)題，同向流斜板沉淀池在實(shí)際工程中采用較少。

逆向流斜板沉淀池通過(guò)多層折疊式斜板單元模塊和沉泥槽的設(shè)置，將出水和沉泥分成兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，水流方向和沉泥方向不同，出水和沉泥互不干擾，而絮體一旦沉到泥斗處就處于一個(gè)十分穩(wěn)定的環(huán)境。很好地解決了排泥問(wèn)題，并且具有沉淀效率高、沉泥環(huán)境好、水頭損失小、適于平流沉淀池的改造等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)原水濁度變化有很廣的適應(yīng)范圍，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

(三)斜板(管)沉淀池的設(shè)計(jì)參數(shù)

1.斜板(管)之間間距一般不小于50mm，斜板(管)長(zhǎng)一般在1.0-1.2m左右；

2.斜板(管)的上層應(yīng)有0.5-1.0m的水深，底部緩沖層高度為1.0m。斜板(管)下為廢水分布區(qū)，一般高度不小于0.5m，布水區(qū)下部為污泥區(qū)；

3.池出水一般采用多排孔管集水，孔眼應(yīng)在水面以下2cm處，防止漂浮物被帶走；

4.廢水在斜板(管)內(nèi)流速視不同廢水而定，如處理生活污水，流速為0.5-0.7mm/s。

5.斜板(管)與水平面呈60°角，斜管孔徑一般為80-100mm。

式中：A——水表面積，m2；n——池?cái)?shù)，個(gè)；q——表面負(fù)荷；Q——最大設(shè)計(jì)流量；0.91——斜板面積利用系數(shù)。

式中：D——圓形池直徑，m。

式中：t——池內(nèi)停留時(shí)間，min；

h2——斜板區(qū)上部的清水層高度，m，一般用0.7-1.0m；

h3——斜板的自身垂直高度，m，一般為0.866-1.0m。

9.污泥部分所需的容積V及污泥斗的容積V1均與其它沉淀池就算相同。

10.沉淀池總高：H=h1+h2+h3+h4+h5(m)

式中：h1——超高；h4——緩沖層高度；h5——污泥斗高度。

逆向流斜管沉淀池的水力計(jì)算可用分離粒徑法：

式中：Q——沉淀池流量；A——斜管區(qū)水面面積；Af——斜管區(qū)總投影面積；

k——顆粒粒徑與沉速的變換系數(shù)；v——斜管中的水流速度；L——顆粒沉降需要的長(zhǎng)度；d——斜管的垂直高度；θ——斜管傾角。

三、結(jié)語(yǔ)

基于淺池理論設(shè)計(jì)的斜板(管)沉淀池，效果一般均較普通平流式沉淀池提高3-5倍，在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中能取得較好的效果，尤其是對(duì)分散性顆粒的去除效果更為顯著。對(duì)于斜板(管)沉淀池的研究應(yīng)更加深入和廣泛，提高其在水處理過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，增加經(jīng)濟(jì)效益。