［譯者注］加速澄清池安裝斜板裝置技術(shù)，國內(nèi)有很多水廠都已采用，收到了很大效果。但對于安裝斜板的長短、板間距離、泥漿濃度以及斜板與泥漿界面的分析和討論，則尚未見到，國外最近對于上述問題，已有一些水廠與研究單位開始做了此工作，提出了許多更好的改善水質(zhì)、提高水量的意見，可作借鑒。此種方法認(rèn)為對于斜板沉淀池及一些沉淀澄清設(shè)備安設(shè)斜板的水廠等，都可以考慮使用?，F(xiàn)節(jié)譯出的一篇日本新津市的一個水廠實踐經(jīng)驗的報告作為參考。

　　一、前言

　　加速澄清池在1955-1965年建設(shè)的很多，后來由于運行管理困難，幾乎沒有建設(shè)。但到了1980年，日本全國已有744座加速澄清池運轉(zhuǎn)，處理水量1000萬m³/d，（約占全國整個沉淀池的23%）。最近在加速澄清池中設(shè)置上向流斜板裝置，增大了水量或者改善了處理水的水質(zhì)，因此這種辦法引起了注意。
　　新津市水道局滿愿市凈水廠，以阿賀野川地表水為原水，于1955年應(yīng)用加速澄清池以來，在1980年又開始第六次擴建（1985年計劃日供水量大量45000 m³/d）擴建后共為四池，并同時于四個池中都安裝了斜板裝置。于擴建工程當(dāng)時，結(jié)合斜板安裝完了的池子，及還未裝置斜板的池子做了比較運轉(zhuǎn)試驗，對加速澄清池安裝好斜板的特性，情況敘述如下：
　　1、裝置概要
　?。ㄒ唬┘铀俪吻宄兀ㄎ窗惭b斜板）
　　形式為泥渣循環(huán)形，處理水量333 m³/h（每一池），裝置池數(shù)共4池，停留時間101min，平均上升流速49.8mm/min。
　?。ǘ┬卑逖b置
　　形式為上向流斜板，處理水量391 m³/h（增加水量17.4%），斜板尺寸寬1050mm×長922mm，平均間距78mm，裝置面積99.1m²平均上升流速65.8mm/min，有效沉降面積557.6 m²，通過裝置時間12.1min。
　?。ㄈ┩蹲⑺巹?BR>　　堿劑消石灰（15泥漿），混凝劑聚氯化鋁（原液）
　　2、運轉(zhuǎn)調(diào)查方法
　　在兩個加速澄清池（斜板施工完了及斜板未施工池子）中，以相同條件（處理水量、藥劑投加量、攪拌速度）運轉(zhuǎn)比較，測定兩池處理情況，做完上述測定后，將板間的每兩塊斜板撤走一塊，再以同樣方法測定。測定時界面位置，是以濁度20度以上濁度作為界面。
　　原水水質(zhì)：冬季期間，阿賀野川河水為穩(wěn)定的低濁水，除后述的要調(diào)查的高濁度水期間以外，所調(diào)查的原水水質(zhì)為，濁度1-26℃，水溫1.7-6.5℃，M堿度6.9-1.5mg/l。
　　運轉(zhuǎn)調(diào)查期間：1983年1月5日－4月5日，共為三期調(diào)查。

　　二、調(diào)查結(jié)果

　　1、泥漿區(qū)運轉(zhuǎn)狀態(tài)
　　左右加速澄清池處理狀況的因素，外因為處理水量，原水濁度、投藥率；內(nèi)因為攪拌速度、泥漿量、界面狀況。
　　以斜板未施工中的二次反應(yīng)室不同的三種泥漿（不足3%、7%、14%）作為試樣，按規(guī)定時間靜置后，所得結(jié)果示于圖2。泥漿濃度雖不同，然形成界面時間都是6-7min，此時水面－界面距離約300-350mm。形成界面的絮體粒子沉降速度為40-60mm/min。此值和加速澄清池的設(shè)計值（平均上升流速49.8mm/min）幾乎一致。
　　在圖2中，水中泥漿濃度多，在界面形成的附近，上澄水的濁度偏低。這就顯示出在高濃度泥漿的場合，于凝聚作用時，微小絮體有相當(dāng)程度的吸附，如絮體增大，以及在泥漿自由沉降時和微小絮體的碰撞吸附率高。
　　總之，從圖2看，加速澄清池所用平均上升流速，使處理后水的濁度，按理應(yīng)當(dāng)為30度左右，實際在生產(chǎn)上，其處理后水的濁度只有5度。兩者的泥漿形狀幾乎一樣，但絮體分離過程是有某些不同的，因此兩者上澄水濁度有差別。一般泥漿循環(huán)式加速澄清池，其界面位置比之二次反應(yīng)室流出口，存在于上部的多，而且從二次反應(yīng)室出口出來的泥漿噴出流，由于慣性或密度流關(guān)系，在分離室內(nèi)有某些程度的下降后再上升。二次反應(yīng)室流出的泥漿，實質(zhì)上必然要通過泥漿區(qū)，因此上述靜置的試驗和實際裝置所得值的差是因為，前者絮體在分離過程中，上澄水不通過泥漿區(qū)，后者則其上澄水通過泥漿區(qū)。從此情況看來，泥漿循環(huán)形加速澄清池和泥漿　毯形高速澄清池同樣，由于泥漿作用使泥漿區(qū)吸附微小絮體。
　　 從以上調(diào)查看來，泥漿循環(huán)加速澄清池作用是良好的，然為了穩(wěn)定處理，維護泥漿穩(wěn)定是必要的，不可缺少的。因此加速澄清池長期運轉(zhuǎn)妥當(dāng)。

　　2、斜板有無和界面位置
　　為了調(diào)查斜板有無對泥漿區(qū)的變化，做了池內(nèi)垂直濁度分布的調(diào)查。
　　在處理水量度（250-500m³/h）間，取水量330m³/h及500m³/h測得數(shù)據(jù)比較（圖3-4）。
　　在處理水量330m³/h的場合，于其測得的水深一濁度曲線上看，幾乎是所處理水的濁度都低。從水深到1.4-1.5m附近，濁度急速上升，形成的界面很明顯。在處理水量500m³/h的場合，于斜板未施工池情況下，其上澄水不僅是高濁度的，且界面位置不好分清，界面位置也高，其泥漿區(qū)高漲且含泥層稀薄。在斜板已施工情況下，斜板不論全部都安裝上或安裝上半，界面都在斜板下端附近，上澄水水質(zhì)良好。
　　從此情況看來，在斜板有抑制界面上升的作用力。由于穩(wěn)定了泥漿區(qū)，對于大水量（上升流速大），能夠良好而穩(wěn)定的處理。

　　3、正常運轉(zhuǎn)處理能力
　　原水穩(wěn)定時，徐徐提高處理水量的場合，調(diào)查有無斜板的兩種池子所顯示的處理情況，以及兩池處理限界所到的程度。
　　有無斜板兩種池子處理的水量，從280m³/h起，到500m³/h，在24-72h里，以20m³/h增長，對此處理水濁度做了調(diào)查。

　　斜板未施工池，在原水濁度低且穩(wěn)定的場合下，經(jīng)過長時間徐徐增量，直到流量增到480m³/h（上升流速72mm/分鐘）。根據(jù)水情況，其處理水的濁度低，顯然用澄清處理就可以了。但是標(biāo)準(zhǔn)偏差是有的。斜板未施工池處理水量大時處理水濁度變動過大。在處理水濁度變動幅度上，從池內(nèi)一點取的澄清處理水（整個處理水匯合點）相當(dāng)敏感?？傊?，造成處理水濁度幅度增大的直接原因是，泥漿區(qū)膨脹和不穩(wěn)定，使得微小的絮體吸附能力，在某個時間內(nèi)有部分的降低。
　　而斜板施工池斜板數(shù)量（有效沉降面積）去掉一半的場合，在500 m³/h（上升流速84mm/分鐘）時，處理后水質(zhì)良好且穩(wěn)定，特別是在整套斜板裝在池內(nèi)時，處理水一直都約在一度以下，且濁度變動幅度極小。（圖5-7）斜板全量或半量，以凡求立管測定，范圍都沒有越過500 m³/h。

　　4、界面位置和斜板運用效果
　　在加速澄清池（裝設(shè)斜板）運轉(zhuǎn)場合，控制界面位置非常困難。由于界面會進到斜板內(nèi)，需調(diào)查界面進入斜板內(nèi)場合的處理情況。
　　斜板施工池的處理水量因定在400 m³/h。泥漿濃度一界面位置一處理水濁度的關(guān)系，以圖－8表示，垂直濁度分布情況以圖－9表示。
　　從圖－8看到，池內(nèi)泥漿濃度越增加，界面位置越上升。兩者幾乎有著一定的相關(guān)關(guān)系。在界面位置和處理水濁度的關(guān)系上，界面位置在斜板以下無甚關(guān)系，處理水濁度幾乎一定。一方面，留在界面以上的斜板長度縮短，處理水濁度升高。因此加速澄清池由于增大有效沉降面積，使通過泥漿區(qū)不能捕捉的微細(xì)絮體，得以有效去的效果（也叫面積效果）。面積效果從絮體理論考慮，僅有留在界面以上的斜板部分，能起有效作用。斜板設(shè)置位置原則上希望在界面上面。

　　5、處理水量突增和斜板效果
　　一般加速澄清池正在運行的時期，處理水量突增，是破壞泥漿區(qū)均衡，使處理水惡化的原因。調(diào)查結(jié)果為增加水量率及增加水量后的處理水量都小的場合，斜板有無，對處理水的濃度相差都小。但是增加水量率和增加水量后處理水量都大的場合，處理狀況則大有出入。急劇增加水量的澄清池狀態(tài)是，斜板未施工池的場合，短時間(20-30分鐘)內(nèi)概不能處理。相對的斜板設(shè)置全半的場合，界面有所控制，處理水濁度上升減少。因此加速澄清池設(shè)置了斜板，不僅單單使增大處理水量，且改善了處理水的水質(zhì)，以往有的加速澄清池存在的弱點，也得到了緩沖作用的改善效果。（圖10）

　　6、高濁度時的處理

　　阿賀野川冬季期間水質(zhì)為低濁度很穩(wěn)定，但自三月底以來是融雪期為高濁度，有小的顆粒很難以處理。原水濁度的變化很大，記錄最高濁度為189度。把以濁度50度以上的原水為對象所記錄結(jié)果匯總?cè)鐖D－11所示，和把低濁度原水（圖8）幾乎一樣的處理情況示出。其結(jié)果至少在190°和以下的原水濁度，由于有了斜板，這樣濁度的原水在處理上不受影響。

　　三、考察

　　1、斜板的界面上升抑制力
　　從二一2和二一5的調(diào)查結(jié)果看，斜板對界面上升有抑制力。這樣對處理水量增大和處理能力急劇增大，發(fā)揮了大的力量。下面就這種界面控制力根據(jù)哪種情況得來加以考慮。
　　從圖3、4，圖9表示出，一般界面停留在斜板下端附近或下端以下，界面上升控制力與增加的沉降面積沒有關(guān)系。一方面池內(nèi)（斜板裝置內(nèi)）的雷諾數(shù)比較如下：
　　　　斜板全量　Re=33
　　　　斜板半量　Re=66
　　　　無斜板　　Re=1484
　　條件：處理水量　400m³/h，水溫10℃，Re=RV/r
　　其中R：徑深(m)、：V平均上升流速(m/s)、r：動力粘滯系數(shù)(m²/s)　
　　從以上數(shù)值可看出，斜板雖然半量裝置，池內(nèi)（斜板裝置內(nèi)）流況由紊流變?yōu)閷恿鳌囊话阏髯饔每?，整流效果受整流裝置（此處指斜板）前后某些程度距離的影響，以此來抑制界面上升是適當(dāng)?shù)?。由于在泥漿循環(huán)形加速澄清池澄清部分設(shè)整流設(shè)備，泥漿區(qū)穩(wěn)定且處理良好。丹保等的實驗證明了這一點。從以上看，由于斜板可抑制界面上升力，斜板有著整流效果。
　　2、整流效果和面積效果
　　加速澄清池內(nèi)斜板的整流效果面積效果已進行了敘述，下面考察一下斜板對沉淀處理有何幫助。
　　從圖3、4和圖9所示，每次處理水量時形成良好界面的場合，界面以上（高于界面20-30cm）澄清水濁度相當(dāng)?shù)停?-5度）。界面上升抑制力即斜板整流效果大大有助于處理水量的增大。一方面，象圖3所示的那樣，不論有無斜板裝置，都可以形成良好的界面，并且界面位置在同一高度上（斜板下端附近），但處理水濁度有差別（斜板全量為0.3°，半量為0.5°，無斜板1.4°），這是因為斜板面積效果關(guān)系，即斜板面積效果有助于提高處理水水質(zhì)。
　　3、裝有斜板的加速澄清池最適當(dāng)泥漿濃度
　　一般，在泥漿循環(huán)形加速澄清池的運行管理條例上，指明左右處理效果最主要因素是二次反應(yīng)室的泥漿濃度。最適合的泥漿濃度，水道維護管理指針提出為10%。丹保等實驗為10-20%。這些都是指沒有安裝斜板的數(shù)據(jù)。安裝斜板的加速澄清池的場合，多大泥漿濃度最合適，對于凈水廠管理者來說是重要的。
　　從本調(diào)查結(jié)果考慮，從圖8及圖11看出，泥漿濃度超過最低限度的10%時，由于斜板插入界面內(nèi)，水處理得不好。界面位置不僅受泥漿濃度影響，且為平均上升流速所左右。在處理水量大的場合，就是斜板沒有插入界面，泥漿濃度上限值也要小。另一方面泥漿濃度小，在凝聚時及穿過泥漿層時，吸附微細(xì)絮體低，從圖2（界面形成以后，泥漿濃度大，處理水濁度低）所示，可以想到。
　　由此可知，細(xì)小絮體除去作用，是由于斜板面積效果和泥漿濃度增大吸附效果。因此看處理作用是否卓越，最主要的決定因素是裝有斜板的加速澄清池要有適當(dāng)?shù)哪酀{濃度。
　　從圖9可了解到，在形成明顯界面的場合里，界面上斜板有效長度越長，斜板上處理水濁度越低?？梢娒娣e效果的優(yōu)越作用。雖然幾乎沒有泥漿（沒有起加速凝聚澄清池的作用，只是單單有上向凝聚澄清池的作用）處理效果也好。在原水為高濁度時，是否能得到同樣的結(jié)果不明確（本調(diào)查是在原水濁度低時進行的）。從圖9上來看，泥漿濃度為3%時，處理就能好。
　　從以上結(jié)果看，在凈水廠內(nèi)加速澄清池二次反應(yīng)室泥漿濃度為3-10%，可作為運行管理目標(biāo)。
　　4、斜板長和斜板間隔
　　從以上所述情況判明的基于“面積效果”“整流效果”作用，對斜板長與斜板間隔的關(guān)系加以考察。
　　由斜板理論來看，板長長的，設(shè)置板間間隔可大，板長短的則板間間隔可以小。如果沉降面積相同，面積效果就相同。在整流效果上，紊流變化層流，整流效果就加大。同樣都是層流的，Re數(shù)有變化，流況沒有太大變化。有相同沉降面積的，在可能范圍內(nèi)，使從水面到離開斜板的位置都有整流效果，并且使經(jīng)過此層區(qū)間（直到集水槽附近）保持著整流效果。設(shè)置方法是斜板長度要長，斜板間隔要大。但是，在泥漿循環(huán)形加速澄清池的場合，斜板設(shè)置的可能高度，從集水插深度和正常時界面位置等關(guān)系看，因為只約有1m，所以斜板裝置高度僅量限制在800-900mm（斜板長約1m左右）。

　　四、匯總

　　1、泥漿循環(huán)形加速澄清池和泥漿　毯形高速澄清池同樣，存在著泥漿區(qū)內(nèi)微小體的吸附作用。
　　2、由于設(shè)置了上向流斜板裝置，泥漿循環(huán)形加速澄清池的處理能力飛躍增大，超過了水道設(shè)施設(shè)計指針規(guī)定的平均上升流速80mm/min限值，處理效果良好而穩(wěn)定。
　　3、比之以前應(yīng)用的加速澄清池，有著在水量急增時的處理不好弱點，采用了斜板有緩沖效果，使處理水的水質(zhì)良好且穩(wěn)定的要求成了可能。
　　4、安設(shè)斜板裝置增大處理能力的原因是，由于沉降面積增大，將未設(shè)斜板的泥漿區(qū)內(nèi)不能除去的微小絮體，能夠有除去的面積效果和由于池內(nèi)Re數(shù)降低，抑制了界面上開，能夠有將微小絮體除去的整流效果的兩個特點。前者主要是改善處理水水質(zhì)，后者主要是幫助增大處理水量及增大緩沖能力。
　　5、有著同樣沉降面積的斜板、板子長、板子間隙大就能夠處理效果好。但是，界面進入斜板內(nèi)，因為處理水質(zhì)傾向惡化，所以設(shè)計指南提出斜板應(yīng)置于泥漿界面以上。
　　6、使用河流原水水質(zhì)，裝有斜板的加速澄清池最適合的泥漿量，要比慣例上無斜板的加速澄清池少，調(diào)查的是3-10%。

楊福才　譯自“水道協(xié)會雜志”1984年6月