侧向流泥水分流A型斜板（侧向流倒V型斜板）在固液分离中的应用

详细说明

摘要：针对传统给水处理工艺：混合-絮凝-沉淀-消毒工艺中的核心沉淀工艺，收集和对比其他各类在工程实践中存在的问题，究其最本质的原因，通过深入研究工程实践显示，侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）以其特殊的构造在工程应用中分离效果显著。

关键词：侧向流   倒V型   固液分离   沉淀   

1.概述

大多数水处理工程都需要固液分离，而依靠重力的沉淀工艺最简便经济的固液分离工艺。早期的沉淀池有平流、竖流和辐流等形式，由于它们的池深较大，所以总体分离效率很低。

浅池理论是沉淀工艺追求的理想境界。根据浅池理论设计的斜板或斜管沉淀池效率显著提高，如板距为30-50mm的上向流斜板沉淀池其理论效率（以液面负荷计算）是平流沉淀池的6-9倍，实际效率往往更高，一般为7-10倍，因为斜板（管）之间的水流为层流状态，即水力半径小，更利于沉淀分离。高效率的沉淀可为工程节约大量建设用地。

2. 侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀工艺的提出

斜板（管）沉淀根据水流相对方向分为逆向流（水流与沉泥方向相反）、侧向流（水流与沉泥方向垂直）和同向流（水流与沉泥方向相同）。理论和实践表明，其应用效率依次明显大幅提高。然而，其应用普及程度却恰恰相反，其根本原因在于，过去该类产品研发成型成熟度严重欠缺。逆向流应用较广泛，但处理效率低，容易跑矾花，主要用于小型水厂；普通侧向流（水平流）在大中型水厂有较多应用，效果广为称赞，但因为沉淀设备构造原因，泥水同路，容易积泥而压垮；同向流因清水收集困难，目前仍没有见到适合广泛应用的成熟产品。

上向流在工程中广泛应用，但是存在主要问题如下：

上向流的水流上升方向和污泥下滑方向相反，容易出现沉泥与水相互顶冲，入水速度限制大，占地面积增大，排泥与出水过程相互干扰，容易受到运行负荷变化的冲击，产水量无法提高，出水效果不稳定。

3.其他沉淀类型工艺特点

3.1平流沉淀

    施工方便，水力条件好，适应性强，操作管理简单等优点。但有占地面积大、短流等缺点，对于占地紧张的水厂，不宜采用。

3.2辐流沉淀

　　多为机械排泥，管理简单，但是排泥复杂，对施工质量要求很高。其结构特点及工艺效果使其多作为净水处理中的初沉池及污水处理中的二沉池。

3.3高密度斜板沉淀

    采用的是逆向流斜板沉淀工艺，当含有矾花的水流流经此区时，产生了强烈的沉淀卷吸作用，这样就吸附了小部分小颗粒胶体，然而由于斜板内部水流与排泥的运动方向相反，导致其对轻质矾花的去除效果较差。

4. 侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀工艺的设计构造

从图1可以看出，侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）垂直地叠放在一起，从一侧进水而另一侧出水，两排侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）中间用挡水板挡住，内部形成封闭的泥区。

上述构造实现了水流沿水平方向流动，沉泥沿竖直方向降落，避免了水路和泥路之间相互干扰，从而保证较高的沉淀效率。

上述侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀工艺构造：

①两斜板以设定的角度组合成A型，角度范围为20°~90°；

②侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板），采用工程塑料一次加工成型；

③在垂直方向按照相同中心轴线、相同间距组合应用，组合后相邻的两块斜板构成沉淀单元。

由上述构造及工作原理可以看出：

①积木式组成结构，不需固定，移动简便，检修维护方便

②特有的结构形式，使得太阳辐射仅能影响到最顶上的一层，方便更换，使用寿命可以达到20-30年。

③水流沿着水平方向进行，泥竖直下落，且泥、水分离，各走分离路径，分离效率高、不会出现矾花上浮，水流短路现象。

④适用于大、中、小各种规模的水质沉淀工艺。

⑤排泥采用斗式排泥，穿孔排泥或底部刮泥机刮泥。

5. 中试试验

水量2000m³/d，水温20℃，pH=7.2，浊度=60-100NTU

加药量：聚合氯化铝，10mg/L

工艺流程均在相同水质、水量及加药量的条件下进行试验。

5.1中试选取两种工艺流程进行对比：

（1）网格絮凝+斜管沉淀

（2）自旋式微涡流絮凝+侧向（水平）泥水分流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀

5.2效果对比

5.2.1絮凝段对比：

同等加药量、水质及水量相同的条件下，通过肉眼可观察两段内矾花的如下特征：①第一阶段，肉眼观察网格絮凝设备段和微涡流絮凝设备段矾花相差不大；②第二阶段，微涡流絮凝设备段矾花开始形成，网格絮凝设备段矾花形成还不明显；③第三阶段，肉眼观察，微涡流絮凝矾花大小比网格絮凝大，且数量多。④进入沉淀段之前，相较于网格絮凝，微涡流絮凝设备段矾花密实度比较好，且矾花颗粒与原水的分界明显，网格絮凝矾花周围毛茸茸，密实度不如微涡流絮凝。5.2.2沉淀出水对比：

对比多组数据取平均值：

（1）斜管沉淀浊度为3.5-5.0NTU

（2）侧向（水平）泥水分流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀浊度为1.2-2.3NTU 

5.3中试小结

（1）微涡流絮凝段矾花明显比网格絮凝大，与原水的分界明显；

（2）侧向（水平）泥水分流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀的出水浊度普遍低于斜管沉淀浊度。

6. 侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）在新建及改造工程中的应用优势

①相比较于平流沉淀池，采用侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）工艺可以有效提高沉淀池的有效系数（指增加斜板沉淀面积后，实际所能提高的沉淀效率和理论上可以提高的沉淀效率的比值），一般为70﹪-80﹪；同时可以有效解决平流沉淀池占地面积大这一缺点。

②普通斜管（板）沉淀池，由于斜管（板）在应用中受太阳辐射老化更换需要更换整个池内的斜管（板），费用较大；同时设计时需严格长宽比，以避免配水不均匀，造成处理效果不佳；相比较于普通斜管（板）沉淀工艺，侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）沉淀工艺沉淀效率高，通常为普通斜管沉淀池效率的2倍以上；池型长宽比例没有严格限制，总平面布置比较灵活方便；池体深度可深可浅，可灵活掌握，使高程布置及总平面布置更为方便。

7.侧向流工艺应用实例

①普通侧向流斜板在国内大型水厂的应用案例：北京市第九水厂二期工程，深圳市笔架山水厂改造扩建工程，宁都县供水改造工程等。

②侧向流A型斜板（侧向流倒V型斜板）在国内的应用案例：巨野县大野水库宝源湖供水工程，潍坊市潍城区符山供水厂3万吨/天扩建工程，宁津县大柳自来水厂工程等。

该资讯的关键词为：侧向流；倒V型；固液分离；沉淀