斜板沉淀在污水處理中的應用

      河南浩輝環(huán)�？萍加邢薰�司了解到一個案例，某個行業(yè)廢水的污水處理項目中，環(huán)保公司把二沉池設計小了，導致污泥沒有足夠的沉降時間跑泥，因為沒有辦法從土建方面下手，只能從沉淀方面考慮，最終方案是安裝斜板來增加污泥的沉降性，其實，斜管（板）沉淀比較適合低SS的廢水，高濃度的活性污泥使用斜管（板）沉淀后期可能出現(xiàn)一些問題，最主要的原因是因為活性污泥的粘度較大，容易粘附在斜板上，影響沉淀效果甚至可能堵塞斜板，這也是很多用斜管（板）沉淀池的小伙伴最頭疼的問題。在設計規(guī)范上斜管（板）沉淀最適合的工藝是生物膜法。本文具體介紹一下斜管（板）沉淀的知識。

1、斜管（板）沉淀的原理

根據淺池原理，在沉淀池有效容積一定的條件下。沉淀池面積越大，沉淀池的沉淀效率就越高，與沉淀時間沒有關系；沉淀池越淺，沉淀時間就越短。斜管填料式沉淀池的沉淀區(qū)是由一系列平行的斜板或斜管把水流分隔成薄層，體現(xiàn)了淺池原理。

斜板斜管沉淀池的特點是:    

(1)利用了層流原理，水流在板間或管內流動，水力半徑很小，所以雷諾數較低，一般情況下，雷諾數Re在200左右，水流呈現(xiàn)層流狀態(tài)，對沉淀極為有利，斜管內水流的弗勞德數約在1*10^-3~1*10^-4之間，水流呈穩(wěn)定狀態(tài)。    

(2)增加了沉淀池的面積，使沉淀效率提高。當然，由于斜板的具體布置、進出水的影響及板或管內流態(tài)的影響等，處理能力不可能達到理論倍數。實際提高的沉淀效率與理論沉淀效率比稱為有效系數。    

(3)縮短了顆粒沉淀距離，使沉淀時間大大縮短。    

(4)斜板或斜管填料內絮狀顆粒的再凝聚，促進了顆粒進一步長大，提高了沉淀效率。

2、斜管填料沉淀池的結構

斜管斜板式沉淀池的結構與一般沉淀池相同，是由進口、沉淀區(qū)、出口與集泥區(qū)四個部分組成，只是在沉淀區(qū)設置有許多斜管或斜板。圖1為斜管式沉淀池的典型結構。

在斜板斜管沉淀池中，按照水流流過斜板的方向，可分為上向流、下向流和平向流三種，如圖2所示。水流由下向上通過斜管或斜板，沉淀物由上向下，它們的方向正好相反，這種形式稱作上向流(也稱異向流)。水流向下通過斜管或斜板與沉淀。

斜管沉淀池水流方向物的流向相同，這種形式稱作下向流(也稱同向流)。水流以水平方向流動的方式，稱為平向流(也稱橫向流，僅適用于斜板)。

1.進水區(qū)

水流從水平方向進入沉淀池，進水區(qū)主要有穿孔墻，縫隙墻和下向流斜管進水等形式，使水流在池寬方向上布水均勻，其要求和設計布置與平流式沉淀池相同。為了使上向流斜管均勻出水，需要在斜管以下保持一定的配水區(qū)高度，并使進口斷面處的水流速度不大于0.02-0.05m/s。

2.斜板斜管的傾斜角

斜板與水平方向的夾角稱為傾斜角，傾斜角a越小，截留速度u0越小，沉降效果越好，但為使污泥能自動滑下排泥通暢，a值不能太小，對上向流斜板、斜管沉淀池，a一般不小于55°-60°。對下向流斜板、斜管沉淀池因排泥比較容易，一般不小于30°-40°。

3.斜板斜管的形狀與材質

為了充分利用沉淀池的有限容積，斜板、斜管都設計成截面為密集形的幾何圖形，其中有正方形、長方形、正六邊形和波紋形等。為了便于安裝，一般將幾個或幾百個斜管組成一個整體，作為一個安裝組件，然后在沉淀區(qū)安放幾個或幾十個這樣的組件。斜板斜管的材料要求輕質、堅牢、無毒、價廉。目前使用較多的有紙質蜂窩、薄塑料板等。蜂窩斜管可以用浸漬紙制成，并用酚醛樹脂固化定形，一般做成正六邊形，內切圓直徑為25mm。塑料板一般用厚0.4mm的硬聚氯乙烯板熱壓成形。

4.斜板的長度與間距

斜板斜管的長度越長，沉降效率越高。但斜板斜管過長，制作和安裝都比較困難，而且長度增加到一定程度后，再增加長度對沉降效率的提高卻是有限的。如果長度過短，進口過渡段(進口過渡段指水流由斜管進口端的紊流過渡到層流的區(qū)段)長度所占的比例增加，有效沉降區(qū)的長度相應減少，斜管過渡段的長度大約為100-200mm。

根據經驗，上向流斜板長度一般為0.8-1.0m，不宜小于0.5m，下向流為2.5m左右。在截面速度不變的情況下，斜板間距或管徑越小，管內流速越大，表面負荷也就越高，因此池體體積可以相應減少，但斜板間距或管徑過小，加工困難，而且易于堵塞。目前在給水處理中采用的上向流沉淀池，斜板間距或管徑大致為50-150mm，下向流斜板沉淀池的斜板間距為35mm。

5.出水區(qū)

為了保證斜板斜管出水均勻，出水這中集水裝置的布置也很重要。集水裝置由集水支管和集水總渠組成。集水支槽有帶孔眼的集水槽、三角鋸齒堰、薄型堰和穿孔管等形式。斜管出口到集水孔的高度(即清水區(qū)高度)與集水支管之間的間距有關，應滿足下式：h≥√3/2L式中：h為清水區(qū)高度，m；L為集水支管之間的間距，M。一般L的值為1.2-1.8m，所以h為1.0-1.5m。

6.顆粒的沉降速度u0

斜板間內的水流速度與平流式沉淀池的水平流速基本相當，一般為10-20mm/s。當采用混凝處理時u0=0.3-0.6mm/s。

3、斜管（板）沉淀池設計要點

異向流、同向流斜管斜板的某些數據

異向流斜管沉淀池設計要點：要求原水濁度長期低于1000度；斜管沉淀區(qū)液面負荷可采用9.0~11.0m3/(h·m2)；管徑為25~35mm，管長為1m；水平傾角采用60°；斜管上部清水區(qū)保護高度不宜小于1.5m。

同向流斜板沉淀池設計要點：同向流斜板沉淀池適用于渾濁度長期低于200度的原水；斜板沉淀區(qū)游人面負荷，應根據原水情況及相似條件水廠的運行經驗或試驗資料確定，一般可采用30~40m3/(h·m2)；斜板間距為35mm；斜板長度為2.0~2.5m，排泥區(qū)斜板長度不小于0.5m；沉淀區(qū)斜板傾角為40°，排泥區(qū)斜板傾角為60°。

4、斜管（板）影響因素及常見問題

斜管沉淀池是目前廣泛使用的污水物化處理工藝。本文針對實際應用所遇到的問題，如沉淀池進口布水不均勻，污泥斗被堵死，礬花上浮等致使出水水質下降，通過分析原因，提出了相應的解決方案。

1、影響斜板、斜管沉淀效果的因素：

1） 斜板、斜管中部為層流，進口段和出口段受進出、水影響，存在干擾；

2） 斜板、斜管中水流穩(wěn)定性較好，有利于提高沉淀效果；

3） 由于沉淀距離和沉淀時間都很短，要求進入沉淀池前有充分的絮凝；

4） 渾水異重流對上向流的影響最小，上向流適用于高濁度水、下向流適用于很低濁度水

2、出水濁度超標

分析原因

（1）斜管沉淀池進口處布水不均勻，在進水口附近，液體的運動會出現(xiàn)嚴重的湍流或進水速度快，致使進口處局部液體流動速度極大，使原來在斜管上沉積下的污泥再度泛起；

（2）局部出現(xiàn)“短流”現(xiàn)象，使絮體的穩(wěn)定性受到影響，導致前期已經形成的絮體容易重新破碎成細小絮體。

（3）為了布水均勻，斜管沉淀池花墻開孔范圍較小，往往造成過孔流速比平流沉淀池大，造成前期形成的礬花二次破碎，并且容易沖起配水孔底部沉積的死泥，造成出水濁度升高。

解決方法：

（1）斜板與水平面成60°傾斜角放置，在每塊斜板的下方引出一排翼片，與水平面仍成60°傾斜角。加入的翼片可以顯著降低水流流動的雷諾數，明顯增強了水流流動過程中的粘性力，有利于沉淀。且顆粒物沉降路徑縮短，密度大的顆粒有利于沉淀。

（2）保證配水均勻，采用穿孔花墻配水，配水區(qū)起端水平流速宜控制在0.010～0.018m/s之間。

（3）沉淀池前加一段平流式整流段，使出水堰出水沒有立即進入斜管沉淀池，而是先通過平流式整流段(占沉淀池總長的1/3)，增加的平流段增強了沉淀池的抗沖擊能力，進一步降低了水平流速，既能起到整流作用，又能降低斜管池內的上升流速，沉淀效果好，耐沖擊負荷強。同時在平流段和斜管段增加導流隔墻，提高了斜管上升流速，增強了沉淀效率。

3、泥斗被堵死，沉淀池排泥不暢。

分析原因

（1）斜管沉淀池采用機械排泥，容易在沉淀池邊緣和端部形成刮泥死角，引起該部積泥區(qū)內積泥較多；

（2）排泥管設計不合理。

解決方法

（1）改造池型，減少刮泥死角，排泥采用大泥斗重力排泥，局部水流擾動少且不容易堵塞，滑泥角度大于小泥斗，滑泥徹底。

（2）采用刮泥機排泥，增加池底排泥溝數目，以改善排泥效果。