劉長(zhǎng)榮，常建一
(中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院，甘肅蘭州 730000)

　　摘　要：針對(duì)水質(zhì)隨季節(jié)變化大的原水，將高濁度水處理技術(shù)與氣浮技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)出旋流澄清氣浮池，并對(duì)其工藝設(shè)計(jì)、工作原理、工程實(shí)例、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了介紹。該池適用于對(duì)高濁度水和低溫、低濁水及輕度油污染原水的處理。?
　　關(guān)鍵詞：給水處理；高濁度水；旋流澄清氣浮?
　　中圖分類號(hào)：TU991.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)04-0059-03

　　在給水處理工程的設(shè)計(jì)中，如果原水在夏季是高濁度水，冬季是低溫、低濁水并有輕度油污染，而要求處理出水濁度達(dá)5 NTU，采用何種工藝較為合適?若根據(jù)原水水質(zhì)的變化分別采用高濁度水和低溫、低濁水及氣浮處理工藝，這雖在技術(shù)上可行但經(jīng)濟(jì)上不合理，而旋流澄清氣浮池可將上述幾種水處理技術(shù)融為一體，不但技術(shù)上可行而且經(jīng)濟(jì)上合理。?

1 工藝設(shè)計(jì)及工作原理

1.1 工藝設(shè)計(jì)
　　旋流澄清氣浮池如圖1所示。

　　其工藝過(guò)程是，投加混凝藥劑后的原水從池體上部進(jìn)水管(1)通過(guò)，并經(jīng)噴嘴(2)快速混合，水流旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)入旋流絮凝室(3)，穿過(guò)固定網(wǎng)格和導(dǎo)流板流入懸浮澄清分離區(qū)(4)進(jìn)行泥渣分離(在分離區(qū)內(nèi)設(shè)置斜管(5)，使泥渣沉淀面積大幅增加，從而提高了沉淀效率，大大降低了出水濁度)，分離出來(lái)的清水向上匯集于氣浮池環(huán)形穩(wěn)流區(qū)(6)，再進(jìn)入接觸區(qū)(7)與溶氣釋放器放出的微氣泡相遇，殘留的微粒與氣泡粘附并在氣浮分離室(8)內(nèi)進(jìn)行泥水分離，浮渣定期刮(溢)入排渣槽(9)，清水由輻射集水管(10)流入環(huán)形集水槽(11)引出，經(jīng)出水管(12)流入清水池；由池體上部刮泥機(jī)傳動(dòng)裝置(13)帶動(dòng)池底刮泥板(14)，將懸浮澄清分離室分離出的泥渣刮入池中心集泥斗內(nèi)，斗內(nèi)泥渣借助于池內(nèi)水具有的靜壓力通過(guò)池底排泥管(15)排到池外；氣浮分離室分離出的泥渣由輻射式穿孔集泥支管(16)收集經(jīng)環(huán)形排泥管(17)排出池外。
1?2 工作原理
　　對(duì)于夏季高濁度水，可根據(jù)其投加高分子絮凝劑后能結(jié)成大而密實(shí)的絮凝體并快速分離的特點(diǎn)，把快速混合、網(wǎng)格絮凝、泥渣分離、浮油氣浮分離集中在一個(gè)池內(nèi)完成；對(duì)于冬季低溫、低濁水可根據(jù)其粘滯性高、膠體雜質(zhì)少、絮體密度小易上浮的特點(diǎn)，發(fā)揮氣浮分離室的優(yōu)勢(shì)，采用氣浮方式運(yùn)行既可去除微小的膠體雜質(zhì)，又能去除水中的浮油。 ?
　　旋流澄清氣浮池主要由旋流絮凝區(qū)、懸浮澄清分離區(qū)、氣浮區(qū)三部分組成。?
　?、?旋流絮凝區(qū)
　　投加藥劑后的原水經(jīng)噴嘴快速噴出(流速約為2m/s)，使原水和藥劑在旋轉(zhuǎn)向下的過(guò)程中快速而均勻地混合，形成早期絮凝體；水流繼續(xù)向下旋轉(zhuǎn)，與網(wǎng)格產(chǎn)生相對(duì)和繞流運(yùn)動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生不同的微渦體和繞流尾跡，為細(xì)小微粒提供了良好的絮凝條件，提高了反應(yīng)效率，縮短了反應(yīng)時(shí)間。?
　　② 懸浮澄清分離區(qū)?
　　經(jīng)混合絮凝后的水由導(dǎo)流室進(jìn)入澄清分離區(qū)的泥渣懸浮層后，由于過(guò)水?dāng)嗝娉叽鐢U(kuò)大、流速降低，尺寸較大的顆粒直接在池體下部沉淀，進(jìn)行泥水第一次分離，從而減輕了斜管沉淀的泥渣負(fù)荷，有利于其沉淀效率的提高，較小的泥渣顆粒隨水流進(jìn)入斜管沉淀區(qū)進(jìn)行泥水二次分離。?
　?、?氣浮區(qū)?
　　經(jīng)兩次泥水分離后的水向上匯集于氣浮池環(huán)形穩(wěn)流區(qū)，再進(jìn)入接觸區(qū)，與溶氣釋放器放出的大量微細(xì)氣泡相混合，使在前兩次泥水分離過(guò)程中未被去除的細(xì)微顆粒及油珠粘附于氣泡上，造成整體密度減小并依靠浮力上浮至水面，在分離室進(jìn)行第三次泥水分離，從而獲得所需要的澄清水。?

2 　工程設(shè)計(jì)實(shí)例

　　某廠生產(chǎn)用水量為450m³/h，原水濁度為10000NTU，要求出水濁度＜5NTU。?
2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
　　　　Q生=450m³/h，則進(jìn)水流量Q1=Q_生(1+P)=508.5m³/h(排泥耗水率P=13%)P=C/Cm×100%　　　(1)?
　　式中 ?C--設(shè)計(jì)進(jìn)水含砂量，kg/m³?
?　　　　 Cm--排泥含砂量，kg/m³?
2.2 確定池體尺寸
　　① 旋流絮凝區(qū)?
　　絮凝室容積?W=Q1·T=76.5m³(絮凝時(shí)間T=9min)；?
　　　　　面積?A₀=Q₁/v1=17.5m²，水流速度v1=8mm/s)；?
　　　　　直徑?D₁=(4A₀/π)1/2=4.7m；?
　　　　　池壁厚度取0.35m，則該室外徑D_1外=5.4m；?
　　　　　深度?h₃=?W/A0=4.4m。?
　?、?懸浮澄清分離區(qū)?
　　進(jìn)入分離區(qū)的流量?Q₂=450×1.03=463.5m³/h；?
　　分離室面積?A1=KQ₂/v₂=158m²(分離室內(nèi)上升流速v2=0.9mm/s；斜管結(jié)構(gòu)占用面積系數(shù)K按1.1計(jì))；?
　　池體總面積?A=A₁+A_0外=181m²；?
　　直徑?D2=(4A/π)^1/2=15.2m，取15.30m；?
　　壁厚取0.35m，故池體外徑D外=16.0m。?
　　池體容積為786m³(斜管沉淀區(qū)容積為458m³，泥渣懸浮層容積為226m³，泥渣濃縮室容積為10²m³)，停留時(shí)間為93min。?
　　③ 氣浮區(qū)?
　　接觸室面積AC=[(Q_生+QP)/3600v3]=9.34m²(加壓溶氣水量QP=88.1m³/h；接觸室水流上升流速v₃=16mm/s)；?
　　取穩(wěn)流室面積等于接觸室面積的兩倍，故A穩(wěn)=18.68m²；?
　　穩(wěn)流室直徑D_穩(wěn)=［(A_穩(wěn)+A_0外)×4/π］1/2=7.3m，取7.4m；?
　　接觸室直徑D_接=［(0.785D²_穩(wěn)+A_C)×4/π］1/2=8.2m，取8.4m；?
　　氣浮分離室面積AS=［（Q_生+Q_P）／3600v₄］=74.7m²(分離室的流速v4=2mm/s)；?
　　分離室直徑D3=［(0.785D²_接+A_S)×4/π］^1/2=12.9m，取14. 4m；
　　分離室環(huán)形出水渠的寬度取0.45m。?
　　容積為330m³，停留時(shí)間為44min。?
　?、?旋流澄清氣浮池高度?
　　若泥渣濃縮室高度h₁=1.6m；泥渣懸浮層高度h₂=2.0m；絮凝室高度h₃=4.4m；池體水頭損失h₄=0.5m；池體安全高度h₅=0.6m，則池子中心高度H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=9.1m。?
　　旋流澄清氣浮池總高度經(jīng)測(cè)算確定為10.0m;水力停留時(shí)間為2.4h。

3 　結(jié)論

　?、?旋流澄清氣浮池將混合絮凝、澄清、氣浮等工藝過(guò)程綜合在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)，將高濁度水處理技術(shù)與氣浮技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，既能處理高濁度水，又能處理低溫、低濁及輕度油污染原水，對(duì)于中、小型工業(yè)用水的給水處理具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。?
　?、?旋流澄清氣浮池采用機(jī)械刮泥、重力排泥方式，對(duì)高濁度水的處理能力較強(qiáng)，在投加聚丙烯酰胺(投量為2～5mg/L)和聚合鋁(投量為10～30mg/L)的條件下，即使進(jìn)水含砂量高達(dá)40kg/m³，出水濁度仍為5NTU。?
　?、?旋流澄清氣浮池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：?
　　a.旋流絮凝區(qū)的混合絮凝時(shí)間為8～20min，流速為8～9mm/s；?
　　b.澄清分離區(qū)的泥渣懸浮層厚度一般為2m，停留時(shí)間≥20min，水頭損失為1.4～1.6kPa，泥渣濃縮時(shí)間可采用1～2h；?
　　c.氣浮區(qū)接觸室的水流上升流速為10～20mm/s，停留時(shí)間＞1min，氣浮分離室的水流流速為1.5～2.5mm/s。?

　　電　話：(0931)8616711×4669?
　　收稿日期：2001-10-16