鄧榮森，許俊儀，劉保疆?
（重慶建筑大學城市建設學院，重慶 400045）

　　 摘要：運用流態分析手段研究了側溝式固液分離器的污泥回流機理，并對側溝式固液分離器內的污泥回流機理提出了新的解釋，補充完善了原有理論。?
　　關鍵詞：一體化氧化溝；固液分離器；污泥回流?
　　中圖分類號：X505
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2000)08-0001-03

Research on Mechanism of Sludge Recycle in Side Channel Solid Liquid Separator

DENG Rong sen,XU Jun yi,LIU Bao jiang
(Faculty of Urban Construction，Chongqing Jianzhu Univ.,Chongqing 400045,China)

　　Abstract：By means of flow form analysis, sludge recycle mechanism of side channel solid?liquid separator in oxidation ditch was studied. A new explanation to the mechanism was given and the original theory was supplemented and completed.
　　Keywords:integrated oxidation ditch;solid liquid separator;sludge recycle

基金項目：“八五”國家科技攻關課題(85-908-03-05)

　　固液分離器是一體化氧化溝的關鍵設備，而其中污泥的及時回流又是保證分離器具有良好分離效果、獲得穩定出水水質的前提。有關資料認為，一體化氧化溝固液分離器的污泥回流機理不僅是由于重力作用，更重要的是回流管(縫)與主溝之間存在一定的壓力差，污泥的沉降與回流均受到這個壓力差的影響。
　　應用該原理，可以對污泥回流給以一定的解釋，但是該原理闡述過于籠統，并不能適用于所有的固液分離器，同樣也不能清楚解釋側溝式固液分離器的回流機理。譬如按照該原理，側溝式固液分離器組件之間所有的回流管(縫)都同時受到重力作用和由主溝與側溝之間流速差引起的壓力差作用，因此其中污泥狀態應該完全一致，但事實并非如此，根據試驗觀察，在側溝式固液分離器中污泥狀態并不完全一致，它同分離器構造、污泥位置密切相關。

　　1 側溝式固液分離器的構造

　　試驗所用側溝式一體化氧化溝模型由有機玻璃制成，構造見圖1。

　　該模型的主溝容積為300L，溝單寬為0.17m，單側直段長為1.6m，有效水深為0.38m；相應側溝有效尺寸為：(長)1.2m×(寬)0.06m×(深)0.38m。?

　　2 現象觀察

　　觀察發現，側溝式固液分離器工作時存在以下明顯現象：?
　　①分離器內存在一定厚度的懸浮污泥層，且泥水界面清晰。?
　　②污泥層高度沿分離器長度方向有所變化，沿水流方向前端略高，后端略低。?
　　③污泥層處于運動狀態，沿高度方向存在污泥層的翻滾、沉陷；沿水流方向存在水平流動，且流速后端略大于前端。?
　　④污泥層沿長度方向污泥濃度有差異，前、中部污泥呈現密實帶與稀松帶交替分布，各帶沿組件上側板延長線延伸，與水平方向成一定角度；后部污泥多數密實，污泥帶不如中、前部明顯。?
　　⑤污泥層沿高度方向濃度有較大差異，污泥層上層、泥水界面以下一定區域污泥濃度量大，表現為污泥顆粒粗大；污泥層下層、組件以上一定區域污泥濃度最小，表現為污泥顆粒細碎、稀松。?
　　⑥污泥在分離器中表現有三種存在狀態：?
　　a.反沖，即主溝中混合液通過組件間的回流縫沖向懸浮污泥層；?
　　b.回流，即側溝中的混合液通過組件間的回流縫流回主溝；?
　　c.脈動，即組件之間、回流縫中的泥水混合液處于懸浮狀態，一會兒回流，一會兒反沖。?
　　⑦污泥在分離器中的狀態具有穩定性，即不論何時開機、運行時間長短，污泥存在狀態始終保持不變。?
　　⑧分離器前、中部污泥的回流、反沖分布比較均勻，以間隔分布為主；后部只發生回流，不發生反沖、脈動。?
以上現象可歸納成圖2。

　　3 機理探討?

　　首先一體化氧化溝內的液流經過第一彎道、流經固液分離器底部組件時的狀態可視為紊動射流。在由組件一向組件二的流動過程中，由于紊流縱向脈動的結果，射流質點部分地與周圍靜止介質(相對而言)的質點發生動量交換，因而帶動周圍介質一起向前運動，以致于在射流下游方向上寬度不斷增加、邊界層內的流動方向也有所改變，由中心部分的向前流動變為向前上方流動(見圖3)。

　　邊界層內得液流流向改變后繼續流動，受到前方組建得阻擋，根據恒定總流的動量方程：
　　PQ(β₂V₂-β₁V₁)=∑F
　　式中∑F——作用于總流上的外力合力?

　　由式(1)可知，液流受到來自組件的外力F₁，在流動方向上的動量瞬時轉化為零，在外力F的垂直方向上分解成與組件底板相平行的兩束液流，一束沿組件底板向上流動，一束沿組件底板向下流動(見圖4)。

　　兩束液流向兩個方向流動，產生兩種不同效果。?
　　上向流由于受到組件縫隙的限制，只能沿組件縫隙內的通道流動，結果沖向組件上方的懸浮污泥層，形成污泥反沖，并在固液分離器的懸浮污泥層中形成一條明顯的沖擊帶。沖擊帶內污泥顆粒細小、稀松，而未發生反沖的回流縫上方的污泥顆粒粗大、稠密(見圖5)。

　　下向流流動的初始階段也要受到組件邊界的限制，只能向斜下方流動。而在流出組件區后，則也要發生類似圖4中的擴散，但主流流向仍是斜下方(見圖6)。
　　下向流流出組件區后處于下一個回流縫的正下方，由于下向流在該區域的流向仍以斜下方為主，因而根據上文提及的回流機理“回流縫與主溝之間存在的壓力差導致污泥回流”可以判定，向斜下方流動的液流同相對靜止的組件上方的液流之間既然存在流速差，那么它們之間必然也存在壓力差，該壓力差必然導致污泥在此回流縫處發生回流。而回流污泥沿此回流縫流動，匯入組件區下方的主溝液流后，速度很快被主溝的高速液流所湮沒，待流至下一回流縫時體現的速度仍然只是類似第一個回流縫下的主溝流速。同理可知，第Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ……回流縫處的污泥狀態應同第Ⅰ回流縫處的污泥狀態相類似；第Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ……回流縫處的污泥狀態應同第Ⅱ回流縫處的污泥狀態相類似。全過程的流態見圖7。?

　　　　

　　至于局部有1～2個回流、連續回流、反沖以及個別回流縫內的污泥呈現脈動狀態則是由于局部液流流速過大，壓力差與反沖力恰好平衡等因素造成的。?
　　根據以上分析，可以概括側溝式固液分離器污泥回流機理如下：?
　　混合液受到來自組件下側板的反力作用，分解為沿組件下側板流動方向相反的兩束液流—上向流和下向流。上向流向上流動產生污泥反沖；下向流向下流動至下一回流縫處因流速差的存在形成壓力差，該壓力差導致污泥回流。?
　　側溝式固液分離器內存在著與船式分離相類似的污泥回流機理，但又不完全相同，其根本差異在于它們構造的不同。船式分離器型一體化氧化溝是混合液由船式分離器的尾部進入，污泥回流是在船式分離器底部的回流管中進行的，且回流管中的水流方向是背向來水，因而造成回流管內的污泥只能發生回流，不會反沖；而側溝式固液分離器則不然，污泥進入和排出側溝只能通過底部的回流縫才能實現，因而造成回流縫內污泥回流、反沖在小范圍內(不多于三個組件)共存，大范圍內(四個及四個以上組件)的單純反沖、回流或脈動是不存在的。?

　　4 結論

　　①側溝式固液分離器中污泥回流、污泥反沖在組件小范圍內共存，大范圍內的單純反沖、回流是不存在的；?
　　②污泥回流同固液分離器構造密切相關，分析污泥回流機理要結合分離器構造進行。?

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　　作者簡介：鄧榮森(1938-)，男，四川成都人，重慶建筑大學教授，博士生導師，研究方向：一體化氧化溝城市污水處理技術。?
　　電話：(023)68704247?
　　收稿日期：2000-02-10