污水处理(lǐ)中沉淀工艺的原理(lǐ)及特点

针对沉淀是去除水中悬浮物(wù)的主要单元，对沉淀工艺的进展方面进行了论述，主要介绍了平流式沉淀池、蜂窝斜管填料沉淀池、高密度沉淀池、拦截式沉淀池的特点和优点，旨在提高沉淀池的沉降效率。

目前，國(guó)内外的给水处理(lǐ)工艺大多(duō)采用(yòng)沉淀（澄清）过滤和消毒形式，其中沉淀部分(fēn)对原水中悬浮物(wù)的去除显得尤為(wèi)重要。沉淀池作為(wèi)去除水中悬浮物(wù)的主要设施之一，在水行业得到了广泛的应用(yòng)。纵观沉淀构筑物(wù)的发展可(kě)以发现，在20世纪6O年代以前主要采用(yòng)平流式、竖流式和辐流式沉淀池，60年代起各种澄清池盛行一时，70年代后，主要是斜管、斜板及复合型沉淀池。沉淀构筑物(wù)形式的改进提高了沉淀分(fēn)离的效率。沉淀池的设计和开发都是围绕怎样增加沉淀面积和改变水流流态这两方面进行的。沉淀池的设计总是以提高沉淀池的沉降效率為(wèi)目的。

提高沉降效率有(yǒu)两种方法：

1）缩短颗粒的沉淀距离、增大沉淀池面积，斜管沉淀属这一类；

2）增大矾花(huā)颗粒的下沉速度，通过采用(yòng)高1效絮凝剂和优化絮凝工艺来实现。

1平流式沉淀池

平流式沉淀池是目前我國(guó)大中型给水厂使用(yòng)广泛的池型，具有(yǒu)结构简单、管理(lǐ)方便、耐冲击负荷强等优点。平流式沉淀池為(wèi)矩形，上部為(wèi)沉淀區(qū)，下部為(wèi)污泥區(qū)，池前部有(yǒu)进水區(qū)，池后部有(yǒu)出水區(qū)。经混凝的原水流入沉淀池后，沿进水區(qū)整个截面均匀分(fēn)配，进入沉淀區(qū)，然后缓慢流向出口區(qū)。水中的颗粒沉于池底，沉积的污泥定期排出池外。

2蜂窝斜板（管）沉淀池

蜂窝斜板（管）沉淀是把与水平面成一1定角度（一般為(wèi)60。）的众多(duō)蜂窝斜板（管）组件置于沉淀池中。水流可(kě)从下向上或从上向下流动，颗粒则沉于底部，而后自动滑下。从改善沉淀池水力条件来分(fēn)析，由于沉淀池水力半径大大减小(xiǎo)，从而使雷诺数R大為(wèi)降低，弗劳德数大為(wèi)提高，满足了水流稳定性和层流的要求。為(wèi)了进一步提高沉淀效率，许多(duō)改良型的蜂窝斜板（管）沉淀池应运而生。

蜂窝斜管填料特点：

1.湿周大，水力半径小(xiǎo)。

2.层流状态好，颗粒沉降不受絮流干扰。

3.当斜管管長(cháng)為(wèi)1米时，有(yǒu)效负荷按3-5吨/米2·时设计。V0控制在2.5-3.0毫米/秒(miǎo)范围内，出水水质佳。

4.在取水口处采用(yòng)蜂窝斜管，管長(cháng)2.0～3.0米时，可(kě)在50-100公斤/米3泥砂含量的高浊度中运行处理(lǐ)。

5.采用(yòng)斜管沉淀池，其处理(lǐ)能(néng)力是平流式沉淀池的3-5倍，加速澄清池和脉冲澄清池的2-3倍。

产品规格：Φ25mm、Φ35m、Φ50mm、Φ80mm

2.1迷宫式斜管沉淀池

迷宫式斜板沉淀池是在普通斜板沉淀池的斜板垂直方向上安装数道翼形叶片，翼形叶片将进入的水流分(fēn)為(wèi)主流區(qū)、旋流區(qū)和环流區(qū)。位于主流區(qū)内的絮體(tǐ)，在流速和沉速的共同作用(yòng)下，逐步下沉。在旋涡區(qū)的絮體(tǐ)，被强制输送到环流區(qū)，每经过一个翼片截留一些絮體(tǐ)。进入环流區(qū)的絮體(tǐ)，在环流作用(yòng)下，呈螺旋形运动并沿翼片下沉到池底。迷宫斜板沉淀池的涡旋區(qū)的涡旋强制输送和环流區(qū)的高1效沉淀作用(yòng)，使其具有(yǒu)较高的沉淀效率。

迷宫斜板的颗粒分(fēn)离属于动态分(fēn)离，特别是在涡旋區(qū)，它包括了旋流作用(yòng)下进行的重力、流體(tǐ)阻力和惯性力等作用(yòng)的分(fēn)离过程，而且在主流區(qū)和旋流區(qū)产生的质量交换也有(yǒu)使絮體(tǐ)互相碰撞絮凝的作用(yòng)。因此，其处理(lǐ)效果优于普通斜板沉淀。

2.2小(xiǎo)间距斜板沉淀池

蜂窝斜管填料沉淀池中水流在理(lǐ)论上处于层流状态，其实不然，实际上在斜管沉淀池中水流是有(yǒu)脉动的，这是因為(wèi)当斜管中大的矾花(huā)颗粒在沉淀中与水产生相对运动，会在矾花(huā)颗粒后面产生小(xiǎo)涡旋，这些涡旋产生的运动造成了水流的脉动。这些脉动对于大的矾花(huā)颗粒没有(yǒu)影响，对于反应不完全的小(xiǎo)颗粒的沉淀起到顶托作用(yòng)，故此也就影响了出水水质。為(wèi)了克服这一现象，抑制水流的脉动，小(xiǎo)间距斜板沉淀设备应运而生。

这一设备有(yǒu)以下优点：

1、由于间距明显减少，矾花(huā)沉淀距离也明显减少，使更多(duō)小(xiǎo)颗粒可(kě)以沉淀下来；

2、由于间距减小(xiǎo)，水力阻力增大，使之占水流在沉淀池中水流阻力的主要部分(fēn)，这样沉淀池中流量分(fēn)布均匀，与斜管相比，明显改善了沉淀条件；

3、排泥性能(néng)遠(yuǎn)优于其他(tā)形式的浅层沉淀池，因為(wèi)这种设备基本无侧向约束，设备沉淀面积与排泥面积相等。

3、高密度沉淀池

高密度沉淀工艺是在传统的平流沉淀池的基础上，充分(fēn)利用(yòng)了动态混凝、加速絮凝原理(lǐ)和浅池理(lǐ)论，把混凝、强化絮凝、斜管沉淀三个过程进行优化。主要基于4个机理(lǐ)：独1特的一體(tǐ)化反应區(qū)设计、反应區(qū)到沉淀區(qū)较低的流速变化、沉淀區(qū)到反应區(qū)的污泥循环和采用(yòng)斜管沉淀布置。反应池分(fēn)為(wèi)2个部分(fēn)：快速混凝搅拌反应池和慢速混凝推流式反应池。快速混凝搅拌反应池是将原水引入到反应池底板的中1央，在圆筒中间安装一个叶轮，该叶轮的作用(yòng)是使反应池内水流均匀混合，并為(wèi)絮凝和聚合電(diàn)解质的分(fēn)配提供所需的动能(néng)。矾花(huā)慢速地从预沉池进入到澄清池，这样可(kě)避免矾花(huā)破碎，并产生涡旋，使大量的悬浮固體(tǐ)颗粒在该區(qū)均匀沉积。

矾花(huā)在澄清池下部汇集成污泥并浓缩。浓缩區(qū)分(fēn)為(wèi)两层：上层為(wèi)再循环污泥的浓缩，下层是产生大量浓缩污泥的地方。逆流式斜管沉淀區(qū)将剩余的矾花(huā)沉淀。通过固定在清水收集槽进行水力分(fēn)布，斜管将提高水流均匀分(fēn)配。清水由一个集水槽系统收回。絮凝物(wù)堆积在澄清池下部，形成的污泥也在这部分(fēn)區(qū)域浓缩。

该沉淀池有(yǒu)以下几方面的优点：

1.将混合區(qū)、絮凝區(qū)与沉淀池分(fēn)离，采用(yòng)矩形结构，简化池型；

2.沉淀分(fēn)离區(qū)下部设污泥浓缩區(qū)，占地少；

3.在浓缩區(qū)和混合部分(fēn)之间设污泥外部循环，部分(fēn)浓缩污泥由泵回流到机械混合池，与原水、混凝剂充分(fēn)混合，通过机械絮凝形成高浓度混合絮凝體(tǐ)，然后进入沉淀區(qū)分(fēn)离。

4新(xīn)型中置式高密度沉淀池

新(xīn)型中置式高密度沉淀池是上海市政工程研究总院设计的新(xīn)池型，该工艺过程集中了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池和高密度沉淀池的优点，将混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩综合于一體(tǐ)。中置式高密度沉淀池设有(yǒu)5个过程區(qū)：混合區(qū)、絮凝反应區(qū)、分(fēn)离沉淀區(qū)、浓缩排泥區(qū)和分(fēn)离出水區(qū)。

新(xīn)型中置式高密度沉淀池有(yǒu)以下优点：

1、占地小(xiǎo)；

2、絮凝时间较短，由于污泥回流，可(kě)形成高浓度混合液，大大提高了絮凝效果，缩短了机械搅拌阶段的絮凝时间；

3、布水均匀，由于采用(yòng)了池中向两侧均匀布水形式，大大缩短了布水路径，从而有(yǒu)效避免了布水不均影响出水水质的问题；

4、减少了加药量；

5、沉淀池的水流流势合理(lǐ)，由于进出沉淀池水流是由下而上再由下而上垂直运动，泥水分(fēn)离效果更彻1底，不宜跑矾花(huā)；

6、水厂可(kě)不设浓缩池，由于沉淀池底采用(yòng)浓缩刮泥，污泥含固率高，可(kě)直接进行脱水处理(lǐ)；

7）结构设计简单，布置简洁合理(lǐ)。

5拦截式沉淀池

拦截式沉淀池是集重力、碰撞吸附力、接触吸附力等多(duō)种沉降作用(yòng)于一體(tǐ)的沉淀池，提高了颗粒沉降效率。拦截式沉淀池是在池内装有(yǒu)拦截體(tǐ)，对水中自由运动的颗粒设置障碍，颗粒运动时与拦截體(tǐ)在三维空间发生碰撞，这样运动颗粒在三维空间上与固定的拦截體(tǐ)实现了碰撞静止，即颗粒运动速度為(wèi)零。

这是由于颗粒靠拦截體(tǐ)摩擦力的约束，便于附着和吸附在拦截體(tǐ)上，拦截體(tǐ)吸附了无数小(xiǎo)颗粒静止的等待不断运动的颗粒碰撞，结成大泥团，当泥团达到足够质量后便克服拦截體(tǐ)摩擦力沉淀下来。由于水中颗粒运动是在三维空间上与固定的拦截體(tǐ)碰撞沉淀，因此呈现出多(duō)向性和短距离，不论颗粒尺寸、质量、形状有(yǒu)何差异，只要与拦截體(tǐ)碰撞均能(néng)附着在拦截體(tǐ)上形成大泥团沉淀。拦截沉淀对于处理(lǐ)低浊水效果十分(fēn)理(lǐ)想，不使用(yòng)助凝剂，处理(lǐ)相同水量，拦截沉淀池可(kě)较其他(tā)沉淀池混凝剂用(yòng)量降低20％左右。