高效竖流式污水沉淀池

高效竖流式污水沉淀池

中冶长天国际工程有限责任公司

周成湘 周玲君

2008年3月

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摘要： 在竖流和辐流式沉淀池的基础上，提出一种新型高效竖流式沉淀池，他不但克服了原有沉淀池配水、集水不均等弊病，还继承了竖流式沉淀接触絮凝和污泥悬浮层拦截等许多优点。并把传统的竖流式沉淀池池径只适应6～8m以内提高到25m以内，其沉淀效率比原有沉淀池提高40%以上。他非常适用于中小型污水沉淀处理工艺，这对新建、挖潜改造和提高沉淀效果都是一种较理想的选择。

关键词： 竖流式；辐流式；配水、集水；水流均匀；污泥悬浮层；表面负荷；沉淀效果。

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高效竖流式污水沉淀

1． 概述

在污水处理工艺中，沉淀池按水流方向分为平流式、幅流式和竖流式三种。其中幅流式和竖流式沉淀池在中小型污水处理中应用普遍，特别是幅流式沉淀池应用较广。

竖流式沉淀池为圆形，因受中心配水不匀的限制，直径一般小于8m以内，适用于小型污水处理。幅流式沉淀池也为圆形，为了在池中水流形成水平流动，池径与池深比要大于6，因此池径不能太小，一般为20～50m之间。当8～20m之间池径采用幅流式沉淀池时，污水在池中有辐流和竖流两种流态，由此产生死区和短路现象，其沉淀效果明显要比纯竖流或纯辐流要差。因此，产生一个“断层”，池径8～20m之间的沉淀池采用什么型式的沉淀池更合理呢？

目前也有许多试验和研究，对竖流和幅流式沉淀池进行了以下主要改进：周边进、出水式沉淀池；周边进水、中间出水式沉淀池；旋转配水式沉淀池；斜扳(斜管) 沉淀池等等。改进了沉淀池的构造，提高了沉淀效果。然而人们的研究在不断地进展，不断地完善，力求更合理、更完美。

周成湘 周玲君

2 竖流、辐流式沉淀池构造

沉淀池一般分为流入区、缓冲层区、沉淀区、流出区和污泥区等

5个区。流入区和流出区的任务是使水流均匀地流入沉淀池或流出沉

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淀区；沉淀区是可沉悬浮物(颗粒)与污水分离的区域；缓冲层则是分隔沉淀区与污泥区的水层；污泥区是污泥贮放、压缩和排出的区域。其中竖流式沉淀池对以上五种区域最为明显。下面简述常规的几种竖流和辐流式沉淀池。

图1和图2为竖流式沉淀池，为保证 水流自下而上垂直流动，要求池径与池深 (有效水深，不含泥斗深) 比不超过3，否 则不能形成竖向流，发挥不了竖流式沉淀 池在缓冲层中的絮凝作用。同时受中心配 图1水要求均匀的限制，所以池径受限，一般 小于8m。图1为普通竖流式沉淀池。污 水从池中心进入沉淀池的缓冲层，此时污 水含泥量最高，它与缓冲层沉淀下的污泥 相互接触、吸附，促进颗粒的絮凝，使颗 粒径变大，加快沉淀速度。同时又在缓冲 层形成污泥悬浮层，直接拦截污水中的污泥颗粒。由于上述絮凝和拦截两个功能，使得其沉淀效果要高于其它类型的沉淀池。但由于池内中心配水流速大、不均匀，直接影向沉淀效果，使上述优点打折扣，特别是当池径越大，影响越明显。这是限制普通竖流式沉淀池池径不能做大的主要原因。普通竖流式沉淀池上升流速为0.5～1.0mm/s，表面负荷为1.8～3.6m3/m2〃h。图2是竖流式斜扳(或斜管) 沉淀池。它在图1的基础上加斜板(或斜管) ，从而增大沉淀池沉降面积，缩短颗

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图2粒沉降深度，改善水中流态，使之絮凝沉淀效果更好。该池上升流速为0.6～1.1mm/s，表面负荷为2.2～4.0m3/m2〃h。但由于污水悬浮物多，在斜扳(斜管) 中易结污堵塞，增加了冲洗和维护管理难度，同样也受中心配水限制，因此在污水处理工艺中采用斜扳(斜管) 实例不多。而在自来水厂净水工艺中普遍应用。

由此得出：只要配水和出水均匀，竖流式沉淀池在整个池中里的上升流速都是相同不变的。池中水流不变，水流状态稳定，对沉淀非常有利。

图3、图4和图5为辐流式沉淀 池。池中有效水深3～4m，为了形成 水平流向，池径与有效水深比应大于 6，池径要大一般为20～50m(图5除 外) 。图3为普通辐流式沉淀池，该 池中间配水、周边出水。表面负荷为 1.5～2.0m3/m2〃h。适用于大中型污 水沉淀处理。存在不足之处：中心出 水水流速过大，使水流状态不稳定， 存在股流和湍流现象，而此时原水中 悬浮物浓度最高，在湍流的作用下阻 图5图4图3碍了悬浮物的下沉。另外，在整个池 中水的流速是由大到小，对沉淀不利。

图4为周边进水、中间出水式辐流沉淀池。它有效地解决了进水流速

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大、布水不均问题，但出水仍存在流速过大，也同样影响沉淀效果。该池表面负荷为1.75～2.3m3/m2〃h。图5为周边进水、周边出水沉淀池。该池进、出水断面积大，水流速较小，且分布均匀。但从池中水流方式来分析，该池型有辐流和竖流两种流态，池中心部分存在滞流区（死区），池边有短路现象。而且池径越大，滞流区和短路现象越严重。因此池径不易太大（一般≤30m）。该池表面负荷为2.0～2.5m3/m2〃h。

由此得出：辐流式沉淀池在池中的水流由大到小(图3) ，或由小到大(图4) ，这都对沉降有不利的影响；周边进水、周边出水沉淀池(图5) 不完全属辐流式沉淀池，该池池径越小，越接近于竖流式沉淀池，其沉降效果也越好。

3 高效竖流式沉淀池的构造和特点

沉淀效果主要取决于以下两大因素：

(1) 悬浮物的沉降速度，它与悬浮物颗粒直径，密度等等因素有

关。这不属本文论述的范围；

(2) 沉淀池的构造是否合理，这是本文研究的重点。其合理性主要有以下五点：

a 进水配水要均匀、流速小，尽量减少对沉淀区的干扰； b 出水集水要均匀、流速小，尽量减少池中短路现象； c 在沉淀过程中，水流要均匀、稳定，且保持整个池中流速不变；

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d 沉淀池的容积利用率要高，尽可能减少滞流区(死区) ； e 充分发挥缓冲层的絮凝和拦截作用。

根据以上对竖流式、辐流式沉淀池的分析和对沉淀池构造的合理性论述，我们推出一种新的沉淀池，一种以竖流为主的沉淀池，以下称为高效竖流式沉淀池。池径为3～25m，有效水深为4.5m左右，详见图6、图7。图7把配水环从池外壁移到池内壁，其他与图6相同。它具有以下特点： 进水口I 集水槽出水口沉淀区I配水管(φ＜6m,不设)(多孔布水)配水环(多孔布水)缓 冲 区配水管配水环IIII 进水口污泥区立面图II-II剖面 集水槽出水口I-I剖面图6进水口集水槽出水口沉淀区缓 冲 区配水管配水环污泥区 - 图76 (1) 配水从配水环周边(多孔) 和十字管(多孔) 进水，配水位置在缓冲层下方。进水流速比周边进水式沉淀池还要小一倍多，达到配水均匀和低流速的要求。

(2) 出水通过周边和十字集水槽(三角堰或多孔堰) 完成，出水流速比周边进水式沉淀池小一倍多，具有出水均匀和低速特点。

(3) 该池构造实现水流均匀从下到上的竖流沉淀过程，池中各处上升流速基本相同，且沿程不变，有利于悬浮物在水中沉淀分离。

(4) 该池没有“死区”和短路现象，池体容积利用率高，可达95%左右。

(5) 具有普通竖流沉淀池在缓冲层颗粒接触吸附促进颗粒絮凝作用，和形成悬浮层直接拦载颗粒的作用，从而提高沉淀效率。

(6) 由于改变了进、出水方式，突破了传统中心配水竖流式沉淀池只适应小型池(<8m) 的界限，池径可扩大到25m。而且沉淀效果还要优于传统竖流式沉淀池。高效竖流式沉淀池表面负荷可达3.0～5.0m3/m2〃h。

4 结论

(1) 该沉淀池是一种进、出水均匀，配水、集水流速小的竖流式沉淀池，具有较高的表面负荷。

(2) 该沉淀池把传统的竖流式沉淀池池径<8m，扩大到25m，使之非常适用于中小型污水沉淀池。

(3) 由于有进、出水低速均匀，池中流速均匀不变，以及竖流式沉淀

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池的接触絮凝、悬浮层拦截等特性，可耐冲击负荷，适应能力强。 (4) 均匀配水不用机械旋转方式，使池型更简单。 (5) 池径3～25m，相应单池处理水量600～40000m3/d。

(6) 高效竖流式沉淀池不仅适应新建，而且对现有幅流和竖流式沉淀池的改造也非常方便，能挖掘现有的处理潜力或提高沉降效果。能在各种行业的沉淀池和浓缩池中推广应用。因此，这种池型是较理想、颇有前途的沉淀构筑物。2007己取得国家技专利。

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