目前,國內(nèi)外的給水處理工藝大多采用沉淀(澄清)過濾和消毒形式,其中沉淀部分對原水中懸浮物的去除顯得尤為重要。沉淀池作為去除水中懸浮物的主要設(shè)施之一,在水行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。縱觀沉淀構(gòu)筑物的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn),在20世紀60年代以前主要采用平流式、豎流式和輻流式沉淀池,60年代起各種澄清池盛行一時,70年代后,主要是斜管、斜板及復(fù)合型沉淀池。沉淀構(gòu)筑物形式的改進提高了沉淀分離的效率。沉淀池的設(shè)計和開發(fā)都是圍繞怎樣增加沉淀面積和改變水流流態(tài)這兩方面進行的。沉淀池的設(shè)計總是以提高沉淀池的沉降效率為目的。
提高沉降效率有兩種方法:
1)縮短顆粒的沉淀距離、增大沉淀池面積,斜管沉淀屬這一類;
2)增大礬花顆粒的下沉速度,通過采用高效絮凝劑和優(yōu)化絮凝工藝來實現(xiàn)。
1平流式沉淀池
平流式沉淀池是目前我國大中型給水廠使用最廣泛的池型,具有結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、耐沖擊負荷強等優(yōu)點。平流式沉淀池為矩形,上部為沉淀區(qū),下部為污泥區(qū),池前部有進水區(qū),池后部有出水區(qū)。經(jīng)混凝的原水流入沉淀池后,沿進水區(qū)整個截面均勻分配,進入沉淀區(qū),然后緩慢流向出口區(qū)。水中的顆粒沉于池底,沉積的污泥定期排出池外。
2蜂窩斜板(管)沉淀池
蜂窩斜板(管)沉淀是把與水平面成一定角度(一般為60。)的眾多蜂窩斜板(管)組件置于沉淀池中。水流可從下向上或從上向下流動,顆粒則沉于底部,而后自動滑下。從改善沉淀池水力條件來分析,由于沉淀池水力半徑大大減小,從而使雷諾數(shù)R大為降低,弗勞德數(shù)大為提高,滿足了水流穩(wěn)定性和層流的要求。為了進一步提高沉淀效率,許多改良型的蜂窩斜板(管)沉淀池應(yīng)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(tài)好,顆粒沉降不受絮流干擾。
3.當斜管管長為1米時,有效負荷按3-5噸/米2˙時設(shè)計。V0控制在2.5-3.0毫米/秒范圍內(nèi),出水水質(zhì)最佳。
4.在取水口處采用蜂窩斜管,管長2.0~3.0米時,可在50-100公斤/米3泥砂含量的高濁度中安全運行處理。
5.采用斜管沉淀池,其處理能力是平流式沉淀池的3-5倍,加速澄清池和脈沖澄清池的2-3倍。
產(chǎn)品規(guī)格:Φ25mm、Φ35m、Φ50mm、Φ80mm
2.1迷宮式斜管沉淀池
迷宮式斜板沉淀池是在普通斜板沉淀池的斜板垂直方向上安裝數(shù)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(huán)流區(qū)。位于主流區(qū)內(nèi)的絮體,在流速和沉速的共同作用下,逐步下沉。在旋渦區(qū)的絮體,被強制輸送到環(huán)流區(qū),每經(jīng)過一個翼片截留一些絮體。進入環(huán)流區(qū)的絮體,在環(huán)流作用下,呈螺旋形運動并沿翼片下沉到池底。迷宮斜板沉淀池的渦旋區(qū)的渦旋強制輸送和環(huán)流區(qū)的高效沉淀作用,使其具有較高的沉淀效率。
迷宮斜板的顆粒分離屬于動態(tài)分離,特別是在渦旋區(qū),它包括了旋流作用下進行的重力、流體阻力和慣性力等作用的分離過程,而且在主流區(qū)和旋流區(qū)產(chǎn)生的質(zhì)量交換也有使絮體互相碰撞絮凝的作用。因此,其處理效果優(yōu)于普通斜板沉淀。
2.2小間距斜板沉淀池
蜂窩斜管填料沉淀池中水流在理論上處于層流狀態(tài),其實不然,實際上在斜管沉淀池中水流是有脈動的,這是因為當斜管中大的礬花顆粒在沉淀中與水產(chǎn)生相對運動,會在礬花顆粒后面產(chǎn)生小渦旋,這些渦旋產(chǎn)生的運動造成了水流的脈動。這些脈動對于大的礬花顆粒沒有影響,對于反應(yīng)不完全的小顆粒的沉淀起到頂托作用,故此也就影響了出水水質(zhì)。為了克服這一現(xiàn)象,抑制水流的脈動,小間距斜板沉淀設(shè)備應(yīng)運而生。
這一設(shè)備有以下優(yōu)點:
1、由于間距明顯減少,礬花沉淀距離也明顯減少,使更多小顆粒可以沉淀下來;
2、由于間距減小,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,這樣沉淀池中流量分布均勻,與斜管相比,明顯改善了沉淀條件;
3、排泥性能遠優(yōu)于其他形式的淺層沉淀池,因為這種設(shè)備基本無側(cè)向約束,設(shè)備沉淀面積與排泥面積相等。
3、高密度沉淀池
高密度沉淀工藝是在傳統(tǒng)的平流沉淀池的基礎(chǔ)上,充分利用了動態(tài)混凝、加速絮凝原理和淺池理論,把混凝、強化絮凝、斜管沉淀三個過程進行優(yōu)化。主要基于4個機理:獨特的一體化反應(yīng)區(qū)設(shè)計、反應(yīng)區(qū)到沉淀區(qū)較低的流速變化、沉淀區(qū)到反應(yīng)區(qū)的污泥循環(huán)和采用斜管沉淀布置。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(yīng)池。快速混凝攪拌反應(yīng)池是將原水引入到反應(yīng)池底板的中央,在圓筒中間安裝一個葉輪,該葉輪的作用是使反應(yīng)池內(nèi)水流均勻混合,并為絮凝和聚合電解質(zhì)的分配提供所需的動能。礬花慢速地從預(yù)沉池進入到澄清池,這樣可避免礬花破碎,并產(chǎn)生渦旋,使大量的懸浮固體顆粒在該區(qū)均勻沉積。
礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮。濃縮區(qū)分為兩層:上層為再循環(huán)污泥的濃縮,下層是產(chǎn)生大量濃縮污泥的地方。逆流式斜管沉淀區(qū)將剩余的礬花沉淀。通過固定在清水收集槽進行水力分布,斜管將提高水流均勻分配。清水由一個集水槽系統(tǒng)收回。絮凝物堆積在澄清池下部,形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮。
該沉淀池有以下幾方面的優(yōu)點:
1.將混合區(qū)、絮凝區(qū)與沉淀池分離,采用矩形結(jié)構(gòu),簡化池型;
2.沉淀分離區(qū)下部設(shè)污泥濃縮區(qū),占地少;
3.在濃縮區(qū)和混合部分之間設(shè)污泥外部循環(huán),部分濃縮污泥由泵回流到機械混合池,與原水、混凝劑充分混合,通過機械絮凝形成高濃度混合絮凝體,然后進入沉淀區(qū)分離。
4新型中置式高密度沉淀池
新型中置式高密度沉淀池是上海市政工程研究總院設(shè)計的新池型,該工藝過程集中了斜管沉淀池、機械攪拌澄清池和高密度沉淀池的優(yōu)點,將混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮綜合于一體。中置式高密度沉淀池設(shè)有5個過程區(qū):混合區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū)、分離沉淀區(qū)、濃縮排泥區(qū)和分離出水區(qū)。
新型中置式高密度沉淀池有以下優(yōu)點:
1、占地小;
2、絮凝時間較短,由于污泥回流,可形成高濃度混合液,大大提高了絮凝效果,縮短了機械攪拌階段的絮凝時間;
3、布水均勻,由于采用了池中向兩側(cè)均勻布水形式,大大縮短了布水路徑,從而有效避免了布水不均影響出水水質(zhì)的問題;
4、減少了加藥量;
5、沉淀池的水流流勢合理,由于進出沉淀池水流是由下而上再由下而上垂直運動,泥水分離效果更徹底,不宜跑礬花;
6、水廠可不設(shè)濃縮池,由于沉淀池底采用濃縮刮泥,污泥含固率高,可直接進行脫水處理;
7)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單,布置簡潔合理。
5攔截式沉淀池
攔截式沉淀池是集重力、碰撞吸附力、接觸吸附力等多種沉降作用于一體的沉淀池,提高了顆粒沉降效率。攔截式沉淀池是在池內(nèi)裝有攔截體,對水中自由運動的顆粒設(shè)置障礙,顆粒運動時與攔截體在三維空間發(fā)生碰撞,這樣運動顆粒在三維空間上與固定的攔截體實現(xiàn)了碰撞靜止,即顆粒運動速度為零。
這是由于顆粒靠攔截體摩擦力的約束,便于附著和吸附在攔截體上,攔截體吸附了無數(shù)小顆粒靜止的等待不斷運動的顆粒碰撞,結(jié)成大泥團,當泥團達到足夠質(zhì)量后便克服攔截體摩擦力沉淀下來。由于水中顆粒運動是在三維空間上與固定的攔截體碰撞沉淀,因此呈現(xiàn)出多向性和短距離,不論顆粒尺寸、質(zhì)量、形狀有何差異,只要與攔截體碰撞均能附著在攔截體上形成大泥團沉淀。攔截沉淀對于處理低濁水效果十分理想,不使用助凝劑,處理相同水量,攔截沉淀池可較其他沉淀池混凝劑用量降低20%左右。
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