立式斜板沉淀池的工艺原理与设计构造

　　传统的水处理厂一般都采用平流沉淀池的工艺设计，随着社会经济的发展，人们对水量的需求越来越大，许多城市供水厂现有的工艺愈发难以满足要求，同时由于城市人口的急剧膨胀导致城市用地相对紧张。斜板沉淀池工艺不仅有高效的水处理效率，并且大大节省了建设用地，因而的到越来越多的认可。 

 

 

　　1.1 浅池理论 

 

　　斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的。20世纪初，哈真首次提出浅池理论：设斜板沉淀池的池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H=V/u0。可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与V不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速增大到3V，仍能将沉速为u0的颗粒去除，也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。 

 

　　1.2 斜板沉淀池的工作原理 

 

　　斜板与水平面的夹角成600，放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池（上层为回转隔板，下层为回隔板）转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。 

 

　　1.3 斜板沉淀池沉淀分析 

 

　　1）根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉速u0的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比：E=u0/（Q/A）=u0×A/Q。为此，如在同一个池子中，按高度分成N个间隔，使水平面积增加为N倍，在理论上可以提高沉淀能力N倍（实际上用于各种其他因素的影响不可能达到）。将一个池子分成4个间隔后，使其有4倍的水池平面面积，则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。 

 

　　2）池子分成许多水平浅格后，虽可以提高沉淀效率，但增加排泥困难，为此将水平板改为斜板，一方面是水平投影面积增加，一方面积泥可以自动落入池底，便于排除。 

 

　　3）增加许多平行斜板后，加大水池过水断面的湿周，同时减少水力半径，为此在同样的水平速度V时，可以大大降低雷诺数Re，从而减少水的紊动，促进沉淀。 

 

 

　　2.1 立式斜板沉淀工艺的提出 

 

　　斜板沉淀池分为上向流、下向流和侧向流三种形式， 由于下向流和侧向流斜板在配水与构造方面存在一些问题， 所以工程应用较少， 工程上应用较成功的是上向流斜板。然而， 上向流斜板沉淀工艺也存在一些问题： 1 斜板顶部容易积泥，2 排泥不方便，3 容易滋生藻类。

 

由于这些问题的存在， 给斜板沉淀池的运行管理带来非常大麻烦， 使得很多水厂放弃了这一高效率工艺， 转而采用低效率但运行管理相对简单的平流沉淀工艺。 

　　如何才能保留斜板沉淀工艺的高效率而又避免它的缺点呢？

 

通过大量工程实践的启发， 方永忠等提出了立式斜板沉淀工艺[1]， 该工艺保留了上向流斜板沉淀的工作原理与高效率， 但进行了一项关键的技术创新， 这就是将上向流斜板的排列方式由水平方式改为垂直方式， 沉淀池的配水与集水等方式也随之改变， 使上述三个问题不复存在。 

 

　　2.2 立式斜板沉淀工艺的构造设计 

 

　　斜板采用立式排列后，斜板的进、出水面由水平面变成垂直面， 沉淀池的清水与浑水的分隔方式也由上下分隔变为垂直分隔， 为了利用沉淀池空间， 立式斜板将在池中分为若干列进行布置。 

 

　　斜板垂直地排列（叠放）在一起， 从一侧进水而另一侧出水， 而且两列斜板反向排列， 使出水端合并且封闭为一个清水区， 斜板列的另一侧为浑水区， 在正向与反向斜板列的分隔下， 整个沉淀池分为若干个清水与浑水相间的区域， 其中所有清水区均为封闭的， 所有浑水区均为敞开的。 

 

　　上述构造使得立式斜板沉淀池的配水方式与传统上向流斜板沉淀池完全不同。立式斜板沉淀池池面全部为浑水， 浑水正是在池面流动而充满整个池子， 然后浑水从各个由斜板列分隔的浑水区向下配水， 并从垂直排列的斜板进水口进入斜板空间， 在斜板空间泥水得到分离， 污泥通过斜板面下滑到浑水区并下沉到浑水区底部积泥区， 而清水流出斜板进入清水区， 清水区的清水再向下收集到出水渠， 并从出水渠输送到沉淀池以外， 完成了沉淀过程。 

 

 

　　斜板沉淀池因其较低的建设成本以及高效的沉淀效率而在水厂建设中得到广泛的应用，虽然其本身也存在许多的问题，但通过大量学者的努力还是可以不断得到改善的，如方永忠等的立式斜板沉淀池就克服了上向流斜板沉淀池运行的三大问题；刘振中等通过对异向流斜板沉淀池进行优化设计研究， 使其在满足沉淀效率及水力条件的情况下， 沉淀池的建设费用最小[2]。在城市供水日趋紧张与水厂建设用地愈发缩小的双重矛盾下，斜板沉淀池的应得到更加深入的研究。 

 

　　参考文献： 

 

　　[1]方永忠，黄继华，方永辉，等.立式斜板（管）沉淀工艺设计与应用[J].中国给水排水，2010，26（12）：150-151.

　　[2]刘振中，邓慧萍，白丹，等.斜板沉淀池优化设计研究[J].南昌大学学报·工科版，2006，28（4）：401-404.