水平管沉淀技術

1、摘要：分析水平管沉淀分離技術高效去除懸浮物的機理，試驗水平管沉淀分離技術對原水濁度的適應范圍以及對含藻類、紅蟲原水的處理效果。水平管沉淀分離技術適用于凈水處理、污水處理、中水回用等水處理工程的懸浮物沉淀分離，重點介紹將該技術如何運用于凈水廠。新建水廠可減少占地面積，節(jié)省土建投資；改造老水廠的沉淀池，可提升出水水質，提高產水量。本文還結合工程實例進行了詳細介紹和裝置的選型說明。關鍵詞：水平管沉淀分離技術沉淀池水廠升級改造提質達標工程實例隨

2、著《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749－2006）的實施，各地對水廠“提質達標”的工作越來越重視。在水廠中，固—液分離單元（如沉淀池、氣浮池、澄清池）擔負著80%~90%以上懸浮固體分離的作用，是主要的凈水構筑物之一。固—液分離單元的高效穩(wěn)定運行，可大大降低濾前水的濁度，減少濾池負荷，延長濾池反沖洗周期，保障出水濁度滿足飲用水的要求。沉淀技術在污水處理、工業(yè)水處理、石油化工等行業(yè)固–液分離的場合用途非常廣泛，其基本原理相同，本文重點以凈

3、水工程為例，介紹九通水務研發(fā)的“水平管沉淀分離技術”（以下簡稱“水平管”）懸浮物沉淀分離的作用機理，并結合工程實例進行了分析。一、“水平管”的優(yōu)勢基于“水平管”的重力沉淀池稱為水平管沉淀池，通常的結構為矩形，在矩形池中組裝也不會形成三角形過水死區(qū)，提高了池容的利用率。組成如圖1所示。上部為安裝水平管沉淀裝置的沉淀區(qū)，下部為污泥區(qū)，前部為進水區(qū)，后部為出水區(qū)。經加藥、混凝反應的原水流入沉淀池后，沿進水區(qū)整個截面均勻分配，進入水平管沉淀分離

4、裝置，澄清后的水緩慢地流向出水區(qū)。水平管沉淀池具有平流式沉淀池的主要優(yōu)點，穩(wěn)定運行，抗沖擊負荷能力強，操作彈性大，出水濁度低，是目前最接近“淺池理論”的沉淀技術。水在水平管內水平流動，懸浮顆粒受重力作用豎直下沉，懸浮顆粒接觸水平管60的管底后從排泥口滑入滑泥道，泥水即時分離，污泥很快從滑泥道掉入污泥區(qū)，有效地解決“淺池理論”排泥難題，水平管流態(tài)見圖2。沉淀區(qū)的水平管沉淀分離裝置內水平管束組合規(guī)則排列，在極小的雷諾數和較佳的弗勞德數條件下

5、，水在水平管束內流態(tài)為層流，沉淀效率高。水平管沉淀池水平流速采用714mms，一般采用10mms。有效沉淀時間采用3~5min，水平管沉淀分離裝置的長度：106031000=1.8m。包括進水區(qū)、出水區(qū)的長度，水平管沉淀池的長度為6m。而平流式沉淀池水平流速可采用1025mms，一般采用15mms。停留時間為2h，長度一般為108m。兩種沉淀池的有效水深一般都為3.0~3.5m，根據以上設計取值可以得出水平管沉淀池的寬度為平流式沉淀池的

6、1.5倍。由此可見，一般情況下水平管沉淀池池容為平流式沉淀池的，占地面積也為平流式沉淀池的9%。顯而易見，采用水平管沉淀技術，可大幅度減少水廠占地面積和工程投資。二、“水平管”對濁度適應范圍以及對含藻類、紅蟲原水的處理效果水平管沉淀池良好的沉淀水力條件和很短的沉降距離，懸浮顆粒在較短的時間內能接觸到管底。水平管沉淀分離裝置內，水走水道，泥走泥道，泥水互不干擾，因此，相對于其他沉淀方式，“水平管”適應的濁度范圍廣，對密度接近水的物體（如藻

7、類、紅蟲等）都有很高的去除率。這些有價值的結論，通過安裝在珠海市拱北水廠的“水平管”裝置所做的試驗得到了逐一證實。1、濁度適應范圍試驗部設施（如沉淀池中的斜管、斜板填料），加裝水平管沉淀分離裝置，改造出水區(qū)。必要時，還需對前后構筑物（如絮凝反應池、過濾池）和設備進行配套改造。這樣改造的土建工作量少，容易實施，投入產出比高，通常水平管沉淀池的出水濁度可降低到2NTU以下，大大減輕了濾池的負荷，提高了出水水質。如圖4所示，一座水量1.010

8、4m3d的水廠斜管沉淀池改造為水平管沉淀池的示意圖。(2)水廠供水范圍的經濟快速發(fā)展，造成供水量嚴重不足。改造措施：在保留原有主體構筑物的前提下，保留原有的排泥系統(tǒng)，拆除原有的沉淀池內部設施，增大進出水管道，加裝水平管沉淀分離裝置、改造出水區(qū)。改造后，可大大提高沉淀率，以斜管沉淀池為例，處理水量比原來增大1倍。利用“水平管”對水廠改造挖潛不僅可提高產水量，還可提升沉淀池出水水質，降低沉淀池的維護成本。例如：將一座水量2.5104m3d的

9、斜管沉淀池改造為水平管沉淀池，如果前后工藝配套合理，水量可增大到5104m3d。四、“水平管”的發(fā)展歷程及工程實例水平管沉淀分離技術從自主立項到實際的工程運行，歷時近五年時間。通過綜合分析平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池、澄清池等的優(yōu)缺點，經過多次試驗，終于研發(fā)成功。主要經歷了以下幾個發(fā)展階段。1、2007年8月，“水平管沉淀分離裝置”在深圳水務集團的國家863安全飲用水保障技術研究基地做試驗。2、2007年12月，“水平管沉淀分離裝置”

10、在珠海市拱北水廠中試成功。3、2008年7月26日“水平管沉淀分離裝置”通過了廣東省科技廳組織的科技成果鑒定；沈大年、宋仁元等專家組成的鑒定委員會一致認為該項技術是沉淀工藝的一次重大創(chuàng)新突破，在技術上達到了國際先進水平。4、2008年9月18日“水平管沉淀分離裝置”獲得國家創(chuàng)新基金。5、2009年10月，“水平管沉淀分離裝置”獲得國家發(fā)明專利。6、2010年8月中旬，“水平管沉淀分離裝置”在內蒙內蒙古巴彥淖爾市河套水務公司通水投入使用。

11、8月21日，“水平管沉淀分離技術”工程項目應用現場會的召開，標志著此項技術成果已具備實際工程范例。以下介紹水平管沉淀分離技術在該項目的實際應用情況。河套水務集團有限公司恒源供水公司地處內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市，水廠原水取自黃河灌溉水，基本上達到《地面水環(huán)境質量標準》（GB38382002)中的Ⅱ類水質標準，但原水含砂量大、濁度高，年平均濁度5000NTU，最大可達到7000NTU。以前供水主要采用滲渠取水，無其他凈水措施，滲渠取水管易淤塞

12、。針對如此高濁度的原水，河套水務集團經過多方面調研，實地考察我公司的“水平管”中試裝置，確信水平管沉淀分離技術對黃河流域的水處理的技術可行性，采用“水平管”建設一座新的水廠，處理水量1104m3d，處理工藝為“管道混合器絮凝反應池水平管沉淀池”。工藝流程圖見圖5。主要構筑物和設備如下：(1)絮凝反應池：尺寸：L4.5W7.0H4.0m，數量：1座，絮凝時間：18min。(2)水平管沉淀池：設計參數：水平流速采用10mms，有效沉淀時間為