斜管沉淀池的原理及特点

根据浅池原理，在沉淀池有效容积一定的条件下。沉淀池面积越大，沉淀池的沉淀效率就越高，与沉淀时间没有关系；沉淀池越浅，沉淀时间就越短。斜管填料式沉淀池的沉淀区是由一系列平行的斜板或斜管把水流分隔成薄层，体现了浅池原理。

斜板斜管沉淀池的特点是:    

(1)利用了层流原理，水流在板间或管内流动，水力半径很小，所以雷诺数较低，一般情况下，雷诺数Re在200左右，水流呈现层流状态，对沉淀极为有利，斜管内水流的弗劳德数约在1*10^-3~1*10^-4之间，水流呈稳定状态。

(2)增加了沉淀池的面积，使沉淀效率提高。当然，由于斜板的具体布置、进出水的影响及板或管内流态的影响等，处理能力不可能达到理论倍数。实际提高的沉淀效率与理论沉淀效率比称为有效系数。

(3)缩短了颗粒沉淀距离，使沉淀时间大大缩短。

(4)斜板或斜管填料内絮状颗粒的再凝聚，促进了颗粒进一步长大，提高了沉淀效率。

斜管填料沉淀池的结构

斜管斜板式沉淀池的结构与一般沉淀池相同，是由进口、沉淀区、出口与集泥区四个部分组成，只是在沉淀区设置有许多斜管或斜板。图1为斜管式沉淀池的典型结构。

图1 斜管沉淀池结构

在斜板斜管沉淀池中，按照水流流过斜板的方向，可分为上向流、下向流和平向流三种，如图2所示。水流由下向上通过斜管或斜板，沉淀物由上向下，它们的方向正好相反，这种形式称作上向流(也称异向流)。水流向下通过斜管或斜板与沉淀。

图2 斜管沉淀池水流方向

物的流向相同，这种形式称作下向流(也称同向流)。水流以水平方向流动的方式，称为平向流(也称横向流，仅适用于斜板)。

1.进水区

水流从水平方向进入沉淀池，进水区主要有穿孔墙，缝隙墙和下向流斜管进水等形式，使水流在池宽方向上布水均匀，其要求和设计布置与平流式沉淀池相同。为了使上向流斜管均匀出水，需要在斜管以下保持一定的配水区高度，并使进口断面处的水流速度不大于0.02-0.05m/s。

2.斜板斜管的倾斜角

斜板与水平方向的夹角称为倾斜角，倾斜角a越小，截留速度u0越小，沉降效果越好，但为使污泥能自动滑下排泥通畅，a值不能太小，对上向流斜板、斜管沉淀池，a一般不小于55°-60°。对下向流斜板、斜管沉淀池因排泥比较容易，一般不小于30°-40°。

3.斜板斜管的形状与材质

为了充分利用沉淀池的有限容积，斜板、斜管都设计成截面为密集形的几何图形，其中有正方形、长方形、正六边形和波纹形等。为了便于安装，一般将几个或几百个斜管组成一个整体，作为一个安装组件，然后在沉淀区安放几个或几十个这样的组件。斜板斜管的材料要求轻质、坚牢、无毒、价廉。目前使用较多的有纸质蜂窝、薄塑料板等。蜂窝斜管可以用浸渍纸制成，并用酚醛树脂固化定形，一般做成正六边形，内切圆直径为25mm。塑料板一般用厚0.4mm的硬聚氯乙烯板热压成形。

4.斜板的长度与间距

斜板斜管的长度越长，沉降效率越高。但斜板斜管过长，制作和安装都比较困难，而且长度增加到一定程度后，再增加长度对沉降效率的提高却是有限的。如果长度过短，进口过渡段(进口过渡段指水流由斜管进口端的紊流过渡到层流的区段)长度所占的比例增加，有效沉降区的长度相应减少，斜管过渡段的长度大约为100-200mm。

根据经验，上向流斜板长度一般为0.8-1.0m，不宜小于0.5m，下向流为2.5m左右。在截面速度不变的情况下，斜板间距或管径越小，管内流速越大，表面负荷也就越高，因此池体体积可以相应减少，但斜板间距或管径过小，加工困难，而且易于堵塞。目前在给水处理中采用的上向流沉淀池，斜板间距或管径大致为50-150mm，下向流斜板沉淀池的斜板间距为35mm。

5.出水区

为了保证斜板斜管出水均匀，出水这中集水装置的布置也很重要。集水装置由集水支管和集水总渠组成。集水支槽有带孔眼的集水槽、三角锯齿堰、薄型堰和穿孔管等形式。斜管出口到集水孔的高度(即清水区高度)与集水支管之间的间距有关，应满足下式：h≥√3/2L式中：h为清水区高度，m；L为集水支管之间的间距，M。一般L的值为1.2-1.8m，所以h为1.0-1.5m。

6.颗粒的沉降速度u0

斜板间内的水流速度与平流式沉淀池的水平流速基本相当，一般为10-20mm/s。当采用混凝处理时u0=0.3-0.6mm/s。

斜管、斜板沉淀池设计要点

异向流、同向流斜管斜板的某些数据

异向流斜管沉淀池设计要点：要求原水浊度长期低于1000度；斜管沉淀区液面负荷可采用9.0~11.0m3/(h·m2)；管径为25~35mm，管长为1m；水平倾角采用60°；斜管上部清水区保护高度不宜小于1.5m。

同向流斜板沉淀池设计要点：同向流斜板沉淀池适用于浑浊度长期低于200度的原水；斜板沉淀区游人面负荷，应根据原水情况及相似条件水厂的运行经验或试验资料确定，一般可采用30~40m3/(h·m2)；斜板间距为35mm；斜板长度为2.0~2.5m，排泥区斜板长度不小于0.5m；沉淀区斜板倾角为40°，排泥区斜板倾角为60°。

影响因素及常见问题

斜管沉淀池是目前广泛使用的污水物化处理工艺。本文针对实际应用所遇到的问题，如沉淀池进口布水不均匀，污泥斗被堵死，矾花上浮等致使出水水质下降，通过分析原因，提出了相应的解决方案。

1.影响斜板、斜管沉淀效果的因素：

1.斜板、斜管中部为层流，进口段和出口段受进出、水影响，存在干扰；
2.斜板、斜管中水流稳定性较好，有利于提高沉淀效果；
3.由于沉淀距离和沉淀时间都很短，要求进入沉淀池前有充分的絮凝；

4.浑水异重流对上向流的影响最小，上向流适用于高浊度水、下向流适用于很低浊度水

2.出水浊度超标

分析原因

1.斜管沉淀池进口处布水不均匀，在进水口附近，液体的运动会出现严重的湍流或进水速度快，致使进口处局部液体流动速度极大，使原来在斜管上沉积下的污泥再度泛起；

2.局部出现“短流”现象，使絮体的稳定性受到影响，导致前期已经形成的絮体容易重新破碎成细小絮体。

3.为了布水均匀，斜管沉淀池花墙开孔范围较小，往往造成过孔流速比平流沉淀池大，造成前期形成的矾花二次破碎，并且容易冲起配水孔底部沉积的死泥，造成出水浊度升高。

解决方法：

1.斜板与水平面成60°倾斜角放置，在每块斜板的下方引出一排翼片，与水平面仍成60°倾斜角。加入的翼片可以显著降低水流流动的雷诺数，明显增强了水流流动过程中的粘性力，有利于沉淀。且颗粒物沉降路径缩短，密度大的颗粒有利于沉淀。

2.保证配水均匀，采用穿孔花墙配水，配水区起端水平流速宜控制在0.010～0.018m/s之间。

3.沉淀池前加一段平流式整流段，使出水堰出水没有立即进入斜管沉淀池，而是先通过平流式整流段(占沉淀池总长的1/3)，增加的平流段增强了沉淀池的抗冲击能力，进一步降低了水平流速，既能起到整流作用，又能降低斜管池内的上升流速，沉淀效果好，耐冲击负荷强。同时在平流段和斜管段增加导流隔墙，提高了斜管上升流速，增强了沉淀效率。

3.泥斗被堵死，沉淀池排泥不畅。

分析原因

1.斜管沉淀池采用机械排泥，容易在沉淀池边缘和端部形成刮泥死角，引起该部积泥区内积泥较多；

2.排泥管设计不合理。

解决方法

1.改造池型，减少刮泥死角，排泥采用大泥斗重力排泥，局部水流扰动少且不容易堵塞，滑泥角度大于小泥斗，滑泥彻底。

2.采用刮泥机排泥，增加池底排泥沟数目，以改善排泥效果。