摘要：本文简要叙述了波形斜板应用于侧向流沉淀技术的设计思想?侧向流波形斜板沉淀试验研究成果和沉淀单元装置，以及在工程中的应用情况。作为一种具有显著特点的新型沉淀技术，侧向流波形斜板沉淀工艺将在水工业中得到更广泛的应用。 关键词：浅层沉淀 波形斜板 侧向流沉淀 侧向流波 以“浅层沉淀”原理为理论基础的斜板、斜管沉淀技术在水处理领域得到广泛的应用，出现了不同水流方向与不同型式的斜板、斜管组合的多种沉淀装置。长春中日友好水厂从工艺到设备全部引进的侧向流普通斜板沉淀池和哈尔滨三水厂由国外提供技术参数的侧向流带翼斜板沉淀池先后投产，成为我国大型水厂采用侧向流沉淀技术的开端。北京市市政设计研究总院在异向流波形斜板沉淀技术研究的基础上，综合侧向流的长处和波形板的特点，进行了侧向流波形斜板沉淀工艺试验研究，获得并确定了侧向流波形斜板沉淀工艺的结构特征和设计参数。此项成果已在北京市第九水厂二期、三期工程(各50万 m3／d)和深圳市笔架山水厂改造工程(32万m3/d)中采用。此项成果九三年获北京市科技进步奖，九六年被建设部列为重点科技推广项目，被国家科委列入《国家级科技成果重点推广计划指南》项目。 1 侧向流波形斜扳沉淀工艺的提出 1.1 沉淀池设计理论沉淀池设计基本理论，主要有两条内容。其一，理论上100％去除的最小颗粒沉速与池深无关，而决定于沉淀池单位沉淀面积通过的流量，称为表面负荷率。 F＝Q／A (1)式中F——表面负荷率 (m3/m2·s)Q——流量 (m3/s)A——沉淀面积 (m2) 其二，悬浮颗粒在理想沉淀池中的去除率只取决于沉淀池的表面负荷率，而与因素如池长、池深、水平流速及沉淀时间无关。 E＝ui／F (2) 式中E——悬浮颗粒去除率ui——具有小于截留速度的颗粒沉速1.2 实际沉淀池的沉淀效率上述设计理论是建立在理想沉淀池的三项假设上的，即沉淀区的水流在任何一点处的流速完全相同、悬浮颗粒的浓度及分布在池深方向上完全一致并在沉降过程中沉速不变和任何颗粒一触及池底就被有效去除。而实际沉淀池内的流速不可能完全相同，而是具有一定的流速分布；沉淀池中的絮体不仅大小不一，且具有继续絮凝现象，在沉降过程中颗粒浓度及分布在池深方向上主要由于同向絮凝作用而不会完全一致，沉速也会发生变化；到达池底的颗粒，由于沉淀池结构等方面因素不一定能被全部除去。由于实际沉淀池与理想沉淀池存在明显差异，因此相同表面负荷率情况下实际沉淀池去除率将大大低于理想沉淀池，用下式表示： Er＝K·Ea (3) 式中 Er——实际去除率 Ea——理想去除率 K——系数(K＜I)影响 K值的主要因素：其一是因反应的完善程度而产生的絮体性质，即矾花的密度、大小和均匀性。矾花的密度在很大程度上受水质和混凝剂品种与投加量的制约，而矾花的大小及均匀性主要取决于絮凝反应的形式与性能。其二则是沉淀池的结构型式，能否使反应后的矾花及时有效地与水体分离而去除。1.3 侧向流波形斜板沉淀工艺设想利用斜板或斜管增大沉淀面积是提高沉淀效率行之有效的措施。按照水流方向与沉泥下滑方向的关系，分为同向流、异向流(逆向流)和侧向流(横向流)。同向流或异向流沉淀时，水流动力对悬浮颗粒所受重力都有较大影响或干扰。侧向流则不然，水流方向与沉泥下滑方向相互垂直，对下滑影响较小，因而可获得较理想的沉淀效果。以往的侧向流平板斜板因其刚度低为减少变形采用增加板厚和设置肋结构等方法，致使材料用量大，并为了安装上尽量减少支撑结构占用过水断面而不得不采用复杂的悬吊装置。这些结构与安装上的缺陷加之造价较高限制了侧向流沉淀技术的应用。为克服平板斜板的上述不足，研究用波形板代替平板。波形板在与平板板厚相同的情况下，其刚度较平板增大一个数量级，因此可适当减薄而节约材料。在波形板两端部设置支撑节点构成斜板箱，组成沉淀单元，可以在沉淀池中重叠放置，灵活而方便地组合安装，且无需悬吊结构，将大大降低造价并简化制作与安装的工作量。 2 侧向流波形斜板沉淀试验研究 2.1 试验流程与试验装置试验装置的设计规模为25m3／h，试验工艺流程见图 1。 原水来自某水厂进水管(库水)，由泵提升经计量至混合槽，加药快速混合后进入反应池，絮凝后流人沉淀池。混合方式为快速轴流式机械搅拌。絮凝反应为波形板竖流式三段反应。 沉淀池填料为单元波形扳组。波形板全波高100mm，波长500mm，见图2。 板斜长1500mm。波形板平行组装，板间距60mm，倾角60°。单元波形板组宽750mm，高1000mm，沿水流方向板长4000mm，板组剖面见图3。 2.2 验结果试验原水浊度0.84～1.89NTU，水温8～19℃。鉴于原水浊度很低，进行了配浊进水试验，浊度为21.2～30.4NTU。除在沉淀池出水口取样外，在距沉淀池进水口1.75、2.75、3.75m处分设取样管，以测定不同板长处的出水浊度。试验中根据不同进水量、不同板长的试验结果，考察不同板面负荷的沉淀效果。试验结果见表 l和表2。 自然浊度进水沉淀试验结果 表1 1.75m板长 2.75m板长 3.75m板长 4.0m板长 进水量 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 m3/h m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU 34 25.95 1.25 16.50 1.16 12.10 1.06 11.33 1.00 25 19.08 1.18 12.14 1.08 8.90 1.05 8.33 1.05 20 15.27 0.82 9.71 0.74 7.12 0.62 6.67 0.6 12 9.16 0.75 5.83 0.7 4.27 0.63 4.00 0.63 人工配浊进水沉淀试验结果 表2 1.75m板长 2.75m板长 3.75m板长 4.0m板长 进水量 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 容积负荷 出水浊度 m3/h m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU m3/m3·h NTU 34 25.95 6.61 16.50 4.39 12.10 2.82 11.33 2.43 25 19.08 3.92 12.14 2.51 8.90 1.54 8.33 1.47 20 15.27 2.43 9.71 1.90 7.12 1.12 6.67 0.97 12 9.16 1.87 5.83 1.14 4.27 0.95 4.00 0.80 图4为不同进水量时不同板长处出水浊度曲线。将不同进水条件下容积负荷与出水浊度进行回归，自然浊进水时相关曲线为Y=0.4064LnX－0.3067，相关系数r=0.9291(标准值rα=0.7800)；配浊进水时相关曲线为Y=2.8280LnX－4.0372，相关系数r=0.9205(标准值rα=0.7800)，见图5。 试验结果表明，沉淀效果令人满意，说明波形斜板工艺结构的设计和技术参数的选择是适宜的。
