斜管板沉淀技术优化研究进展

第28卷第06期2011年12月华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversityVbl．28NO．06Dec．．2011文章编号：1005—0523(2011)06—0028．05斜管(板)沉淀技术优化研究进展丰桂珍1’2，童祯恭2，唐朝春2(1．同济大学环境科学与工程学院，上海200092；2．华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013)摘要：斜管(板)沉淀技术由于其处理效率高、占地面积少等优点，经常用于固液分离中，对斜管(板)沉淀池沉淀效率的预测等问题是评价其沉淀性能的重要方面。文章从斜管断面形状、斜管长度、安装角度等结构参数对斜管沉淀效率的影响和斜管沉淀技术在设计运行存在的问题这两方面总结了近年来国内外研究者在斜管沉淀技术优化方面的研究，并对今后斜管(板)沉淀技术的研究方向进行了展望。关键词：斜管沉淀；结构参数；水力条件；设计运行；沉淀效率中图分类号：Tu99文献标志码：A斜管(板)沉淀技术由于其处理效率高、占地面积少等优点，经常用于水处理工程的固液分离中，对斜管沉淀池沉淀效率的预测问题是评价其沉淀性能的重要方面。目前，我国城市供水行业面临水源水质污染、供水水质标准提高的双重压力。《生活饮用水卫生标准))(GB5749—2006)要求出厂水浊度保持在1NTU以下，这对关键处理工序之一的沉淀环节也提出了新的要求。如何从影响斜管(板)沉淀的各因素全面考虑该工艺的适应性及其性能优化，成为十分现实的问题。本文从斜管结构参数对斜管沉淀效率的影响和斜管沉淀技术在设计运行中存在的问题这两方面总结了近年来国内外研究者在斜管沉淀技术优化方面的研究情况，并对该技术用于现有水处理构筑物方面的改造及其研究方向进行了展望。1斜管结构参数对沉淀效果的影响1．1斜管断面形状的研究斜管沉淀技术中斜管的断面形式越来越多，曾出现的斜管断面形状有：正六边形(蜂窝型)、山形、正方形、缺角正方形、近菱形(新六边形)、矩形等。目前工程中应用的斜管断面形状多为正六边形，因为其管内水流条件、制造及整体强度等方面都相对较为理想。国内一些学者对缺角正方形、山形等斜管作了大量研究。刘荣光等⋯从水力半径、单位表面积的沉淀面积、制作斜管的单位体积材料消耗及水力特性参数公式等方面对缺角正方形斜管与蜂窝斜管作了研究，认为仅水力特性参数公式方面缺角正方形劣于蜂窝型斜。管，其他方面缺角正方形均优于蜂窝型斜管，该研究仅局限于因过水断面形状影响的水力条件，不能全面反映沉淀的实际情况。廖足良等乜1提出了斜管沉淀池的6项评价指标，水力半径R、单位液面的斜管沉淀面积彳。、单位体积斜管材料耗量坛、粘接面百分数P、滑泥性能以及斜管整体强度，推导出4种斜管(正六边形、山形、近菱形、缺角正方形)4项指标(尺、4。、坛、P)的定量表达式，并指出这些指标不是孤立的，相互之间有一定的影响，需要综合评价。对比分析各种断面形状斜管的综合性能，也认为缺角正方形斜管最佳，这种斜管在降低斜管造价的前提下反而能提高沉淀性能，相同耗材的缺角正方形斜管较蜂窝斜管出水浊度能降低2—3NTU。收稿日期：201l-04．11基金项目：国家自然科学基金资助项目(50868005)作者简介：丰桂珍(1977一)，女，讲师，博士研究生，研究方向为水处理理论与技术。万方数据第06期丰桂珍，等：斜管(板)沉淀技术优化研究进展291．2斜管长度的研究我国斜管沉淀中普遍采用的斜管长度为100cm左右，而国外的斜管采用60～70cm。无论是用于斜管沉淀池中还是澄清池等现有构筑物的改造中，若能在保证分离效果的前提下，缩短斜管长度或改变其结构参数，使池体高度降低，则可节省配水水头，降低能量消耗。盛国荣b1利用嘉陵江原水进行了各种类型斜管的模型试验，建立了浊度与管长、沉淀效率与管长之间关系的数学模型。研究结果表明，斜管前60～70cm内沉淀效率较高，浊度随管长增加而迅速降低；在末端的30～40cm内，沉淀效率较低，浊度随管长增加而略有降低；通过流态试验结果表明，各种类型的斜管在通常的表面负荷下，过渡段的长度仅3cm左右，过渡段中水流紊动对管内颗粒沉淀影响甚微，论证了斜管长度由100cm减少至60～70cm的可能性。田伟博H1研究了斜管长度中的“过渡段”及斜管进水方式对沉淀效果的影响，其研究表明，从流态上讲“过渡段”确实存在，当液面负荷口大于8m3·m一-h。1时，斜管进ISl端的水流流线开始左右摆动，其摆动程度随印的增大而增大，并求出了流线摆的数学模型；而从沉淀效率上讲，在斜管进口端0～20cm处，各类斜管都具有比较高的沉淀效率，约占整个沉淀效率的30％～50％，这说明过渡段对沉淀效果的影响甚微，建议在斜管长度设计时不考虑过渡段。对于斜管进水方式的研究结果表明，当液面负荷g小于18m3·m-2oh。1时，顺流