針對沉澱是去除水中懸浮物的主要單元,對沉澱工藝的進展方麵進行了論述,主要介紹了平流式沉澱池、蜂窩斜管填料沉澱池、高密度沉澱(diàn)池、攔截式沉澱池(chí)的特點和優點,旨在提高沉澱池的沉降效率。
目前,國內外的給水處理(lǐ)工藝大多采用沉澱(澄(chéng)清)過濾和消毒形式,其中沉(chén)澱部分對原水中(zhōng)懸浮物(wù)的去除顯得尤為重要。沉澱池作為去除水中懸浮物的主要設施之一,在水行業得到了廣泛的應用。縱觀沉澱構築物的發展可以發現,在20世紀6O年代以前主要采用平流式(shì)、豎流式和輻流式沉澱池,60年代起各種澄(chéng)清池盛行一時,70年代後,主(zhǔ)要是斜管、斜板及複合(hé)型沉澱池。沉(chén)澱構築物形式的改進提高了沉澱分離的效率。沉澱池的設計和開發都是圍繞怎樣增加沉澱麵積和改變水流流態(tài)這兩(liǎng)方麵進行的。沉澱池(chí)的設計總是以(yǐ)提高沉澱池的沉降效率為目的。
1)縮短顆粒的沉澱距(jù)離、增大沉(chén)澱池麵積,斜(xié)管沉澱屬這一類;
2)增大礬花顆粒的下沉速度,通過采用高效絮凝劑(jì)和優(yōu)化(huà)絮凝工藝來實現。
平流式沉澱池是目前我國大(dà)中型給水廠使用最廣泛的池型,具有結構簡(jiǎn)單、管理方便、耐衝擊負荷強等優點。平流式沉澱池為矩形,上部為沉澱區(qū),下部為汙泥區,池前部有進水(shuǐ)區,池後部有出水區。經混凝(níng)的原水流入沉澱(diàn)池(chí)後,沿進水區整個截麵均(jun1)勻分配,進入沉澱(diàn)區,然後緩慢流(liú)向出(chū)口區。水中的顆粒沉於池底,沉積的汙泥定期排出池外。
蜂窩斜板(管)沉澱是把與(yǔ)水平麵成一定角度(一般為60。)的眾多蜂窩斜板(管)組件置(zhì)於沉澱池中。水流可從下向上或從上向下流動,顆粒則沉(chén)於底(dǐ)部,而後自動滑下。從改善沉澱池水力條件來分析,由於沉澱池水力(lì)半徑大大減小,從而使雷諾數R大為降低,弗勞德數大為提高,滿足了水流穩定性和層流的要求。為了進一步提高沉澱效率,許多改良型的蜂窩斜板(管(guǎn))沉澱(diàn)池應運而生。
蜂窩斜管填料特點:
1.濕周大,水力半徑小。
2.層流狀態好(hǎo),顆粒沉降不受絮流幹擾(rǎo)。
3.當斜管(guǎn)管長為1米時,有效(xiào)負荷(hé)按3-5噸/米2·時設(shè)計。V0控製在2.5-3.0毫米(mǐ)/秒範圍(wéi)內,出(chū)水水質最佳。
4.在取水口處采用蜂窩斜管,管長(zhǎng)2.0~3.0米(mǐ)時(shí),可在50-100公(gōng)斤(jīn)/米3泥砂含(hán)量的高濁度中安全運行處理。
5.采(cǎi)用斜管沉澱池,其處理能力是平流式沉澱池(chí)的3-5倍,加速澄清池和脈衝(chōng)澄清池的2-3倍。
產品規格:Φ25mm、Φ35m、Φ50mm、Φ80mm
迷宮式斜板沉澱池是在普通(tōng)斜板沉澱池的斜板垂直方向上安裝數道翼形葉片,翼形葉片將進入的水流分為主流區(qū)、旋流區(qū)和環流區。位於(yú)主流(liú)區(qū)內的絮體,在流速(sù)和沉速的共(gòng)同作用下,逐(zhú)步下沉。在旋渦(wō)區的絮體,被強製(zhì)輸送到環流區,每經過一個翼片截留一(yī)些絮體。進入環流區的絮(xù)體,在(zài)環(huán)流作用下,呈螺旋形運動並沿翼片下沉到池底。迷宮斜(xié)板沉澱池的渦旋區的(de)渦旋強製輸送和環流區的高效沉澱作用,使其具有(yǒu)較高的沉澱效(xiào)率。
迷宮斜板的顆粒分離屬於動態分離,特別是在渦旋區(qū),它包括了旋流作用下進行的重力(lì)、流(liú)體(tǐ)阻力和慣性力等作用的分離過程,而且在主流區和旋流區產生的質量交換也有使絮體(tǐ)互相碰撞絮凝的作用。因(yīn)此,其處理效果(guǒ)優於普通斜板沉澱。
蜂窩斜管填料沉澱池中(zhōng)水流在理(lǐ)論上處於層流狀態,其(qí)實不然,實際上在斜(xié)管沉澱池中水流是有脈動的,這是因為當斜管中大的礬花顆粒(lì)在沉(chén)澱中與水產生相對運(yùn)動,會在礬花顆粒後麵產生小渦旋,這些渦旋產生的運動造成了水流的脈動。這些脈動對於大的礬花顆粒沒有影響,對於反(fǎn)應(yīng)不完全的小顆粒的沉澱起到頂托作用,故此也就影響了(le)出水水質。為了克服這一現象,抑製水流的脈(mò)動,小間距斜(xié)板沉澱設備應運而生。
這一設備有以下優點:
1、由於間距明顯減少,礬花沉澱距(jù)離也明顯減少,使更多小顆粒可以沉澱下來;
2、由於間距(jù)減小,水力阻力增大,使之占水流(liú)在沉澱池中水流阻力的主要部分,這樣沉澱池(chí)中流量分布均勻,與斜管(guǎn)相(xiàng)比(bǐ),明顯改善了沉澱條件;
3、排泥性能遠優於其他形(xíng)式的淺層沉澱池,因(yīn)為這種設備基本無側向約束,設備沉澱麵積與排泥麵積相等。
高(gāo)密度沉(chén)澱工藝(yì)是在傳統的平(píng)流沉(chén)澱池的基礎上,充分利用了動態混凝、加速絮凝原理和淺池理論(lùn),把混凝、強化絮凝、斜管沉澱三個過程進行優化。主(zhǔ)要基於(yú)4個機理(lǐ):獨特的一體化反(fǎn)應區設計、反應區到(dào)沉澱區較低的流速變化、沉(chén)澱區到反應區的汙泥循環(huán)和采用斜管沉澱布置。反應(yīng)池分為2個部分:快速混凝攪拌反應(yīng)池和慢速混凝推流式反應池。快速混(hún)凝攪拌反(fǎn)應池是將(jiāng)原水引(yǐn)入到反應池底板的(de)中央,在圓筒中間安裝(zhuāng)一個葉輪(lún),該葉輪的作用是使(shǐ)反應池內水流均勻混合,並為絮凝和聚合電解質的分配提供所需的(de)動能。礬花慢速地(dì)從預沉池進入到澄清池,這樣可避免礬花破碎(suì),並產生渦旋,使大量的懸浮固體顆粒在該區均勻沉積。
礬花在澄清池下部匯集成汙泥並濃縮。濃(nóng)縮區(qū)分為兩層:上層為再循環汙泥的濃(nóng)縮,下層是產生大量濃縮汙泥的地(dì)方。逆流式斜管沉澱區將(jiāng)剩餘的礬花(huā)沉澱。通(tōng)過固定在清水收集槽進行水力分布,斜管將(jiāng)提高水(shuǐ)流均(jun1)勻分配。清水(shuǐ)由一個集水槽係(xì)統收回。絮凝物堆積在澄清池下部(bù),形成的汙泥也在這部分區域濃縮。
該沉(chén)澱池有以下幾方麵的(de)優點:
1.將混合(hé)區、絮凝區與沉澱池分離,采用(yòng)矩形結構,簡(jiǎn)化池型;
2.沉澱分離區(qū)下(xià)部設(shè)汙泥濃縮(suō)區,占地少;
3.在濃縮區和混合部分之間設汙泥外部循環(huán),部分濃縮汙泥由泵(bèng)回流(liú)到(dào)機械混合池,與原水、混凝劑充分混合,通過(guò)機械絮凝形成高濃度混合絮凝體,然後進入沉澱區分離。
新型中置式高密度沉澱池是上(shàng)海(hǎi)市政工程研(yán)究總院設計的新池型,該工藝過程集中了斜管沉澱池、機械(xiè)攪拌澄(chéng)清(qīng)池和高密度沉澱池的優點,將混合、絮凝、沉澱、汙泥濃縮綜合於一體。中置式高密度沉澱(diàn)池設有(yǒu)5個過程區:混合區、絮凝反應區、分離沉澱區、濃縮(suō)排泥區和分離出水區(qū)。
新型中置式高密度沉澱池有以下優點(diǎn):
1、占地小;
2、絮凝時間較短,由(yóu)於汙泥回流,可形成高濃度混合液(yè),大大提高(gāo)了(le)絮凝效果(guǒ),縮短了機械攪拌階段的(de)絮凝時間;
3、布(bù)水均勻,由於采用了池中向兩側均勻布水形式,大大縮短了布(bù)水路徑,從而(ér)有效避免了布水不均影響出水水質的問題;
4、減少了加藥量(liàng);
5、沉澱(diàn)池(chí)的水流流勢合理,由於進出沉澱池(chí)水(shuǐ)流是由下而上再由下而上(shàng)垂直運動,泥水分離效(xiào)果更徹底,不宜跑礬花;
6、水廠(chǎng)可不設濃縮池,由於沉澱池底采用濃縮刮泥,汙泥含(hán)固率高,可直接進行脫水處理;
7)結構設計簡單,布置(zhì)簡潔合理。
攔截式(shì)沉澱池是集重(chóng)力、碰撞吸附力、接觸吸附力等多種(zhǒng)沉降作用於一(yī)體的沉澱池,提高了顆粒沉降效率。攔截式沉澱池是在池內裝有(yǒu)攔(lán)截(jié)體,對水中自由運動的顆粒設置障礙(ài),顆粒(lì)運動時與攔截體在三維空間發生碰(pèng)撞,這樣(yàng)運動顆粒在三維空間上與固定的攔截體實現了碰撞(zhuàng)靜止,即顆粒運動速度(dù)為零。
這(zhè)是由於(yú)顆粒靠攔截體摩擦力的約束,便於附著和吸附在(zài)攔(lán)截體上,攔截(jié)體吸附(fù)了無數小顆粒靜止(zhǐ)的等待不斷運動的顆粒碰撞(zhuàng),結成大泥團,當泥(ní)團達到足夠質(zhì)量後便克服攔截體摩擦力沉(chén)澱下來。由於(yú)水中顆粒運動是(shì)在三(sān)維空間上與固定(dìng)的攔截體(tǐ)碰撞沉澱,因此呈現出(chū)多向性和短距離(lí),不論顆(kē)粒尺(chǐ)寸、質量(liàng)、形(xíng)狀有何差異,隻要與攔截體碰撞均能(néng)附著在攔截(jié)體上形成大泥團(tuán)沉澱。攔截沉澱對於處(chù)理(lǐ)低濁水效果十分理想,不使用助(zhù)凝劑(jì),處理相同水(shuǐ)量,攔截(jié)沉澱池(chí)可較其他沉澱池混凝劑用量降低20%左右。
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