劉長榮，常建一
(中國市政工程西北設計研究院，甘肅蘭州 730000)

　　摘　要：針對水質(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)合設計出旋流澄清氣浮池，并對其工藝設計、工作原理、工程實例、技術(shù)參數(shù)進行了介紹。該池適用于對高濁度水和低溫、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：TU991.3
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)04-0059-03

　　在給水處理工程的設計中，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)濟上合理。?

1 工藝設計及工作原理

1.1 工藝設計
　　旋流澄清氣浮池如圖1所示。

　　其工藝過程是，投加混凝藥劑后的原水從池體上部進水管(1)通過，并經(jīng)噴嘴(2)快速混合，水流旋轉(zhuǎn)向下進入旋流絮凝室(3)，穿過固定網(wǎng)格和導流板流入懸浮澄清分離區(qū)(4)進行泥渣分離(在分離區(qū)內(nèi)設置斜管(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)，分離出來的清水向上匯集于氣浮池環(huán)形穩(wěn)流區(qū)(6)，再進入接觸區(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；由池體上部刮泥機傳動裝置(13)帶動池底刮泥板(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)成大而密實的絮凝體并快速分離的特點，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池內(nèi)完成；對于冬季低溫、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，發(fā)揮氣浮分離室的優(yōu)勢，采用氣浮方式運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。?
　　① 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)生相對和繞流運動，同時產(chǎn)生不同的微渦體和繞流尾跡，為細小微粒提供了良好的絮凝條件，提高了反應效率，縮短了反應時間。?
　　② 懸浮澄清分離區(qū)?
　　經(jīng)混合絮凝后的水由導流室進入澄清分離區(qū)的泥渣懸浮層后，由于過水斷面尺寸擴大、流速降低，尺寸較大的顆粒直接在池體下部沉淀，進行泥水第一次分離，從而減輕了斜管沉淀的泥渣負荷，有利于其沉淀效率的提高，較小的泥渣顆粒隨水流進入斜管沉淀區(qū)進行泥水二次分離。?
　　③ 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)，再進入接觸區(qū)，與溶氣釋放器放出的大量微細氣泡相混合，使在前兩次泥水分離過程中未被去除的細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，在分離室進行第三次泥水分離，從而獲得所需要的澄清水。?

2 　工程設計實例

　　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--設計進水含砂量，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。?
　　② 懸浮澄清分離區(qū)?
　　進入分離區(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)；?
　　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，停留時間為44min。?
　　④ 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)測算確定為10.0m;水力停留時間為2.4h。

3 　結(jié)論

　　① 旋流澄清氣浮池將混合絮凝、澄清、氣浮等工藝過程綜合在一個構(gòu)筑物內(nèi)，將高濁度水處理技術(shù)與氣浮技術(shù)有機地結(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，對于中、小型工業(yè)用水的給水處理具有較強的適應性。?
　　② 旋流澄清氣浮池采用機械刮泥、重力排泥方式，對高濁度水的處理能力較強，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，即使進水含砂量高達40kg/m³，出水濁度仍為5NTU。?
　　③ 旋流澄清氣浮池的主要設計參數(shù)：?
　　a.旋流絮凝區(qū)的混合絮凝時間為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，停留時間≥20min，水頭損失為1.4～1.6kPa，泥渣濃縮時間可采用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