混凝斜管沉淀池的优化应用思考

陈晓燕

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摘要：混凝斜管沉淀池具有去除效率高，停留时间短等优点，但也面对许多不足之处。为了更好地使混凝斜管沉淀池混凝反应更充分，提升沉淀效率，根据影响因素分析提出了混凝斜管沉淀池优化路径，并进一步进行了应用研究，为相关领域的研究提供了参考。

关键词：混凝斜管沉淀池；优化分析；优化应用

1.引言

混凝斜管沉淀池由于其处理效率高、占地面积少等优点，使得它被运用于水处理工程的固液分离中，对混凝斜管沉淀池沉淀效率及净化效果的优化问题是改善其沉淀性能，解决目前混凝斜管沉淀池缺点的重要方面[1]。因此，本文通过对混凝斜管沉淀池进行介绍，总结归纳其工作特点，然后对其工作效率的影响因素进行分析，依据此进一步提出了混凝斜管沉淀池优化路径及应用研究。

2.混凝斜管沉淀池概述

2.1混凝斜管沉淀池介绍

混凝斜管沉淀池是根据浅池沉淀理论设计出的一种高效组合式沉淀池；也统称为浅池沉淀池。在沉降区域设置许多密集的斜管或斜板，使水中悬浮杂质在斜板或斜管中进行沉淀，水沿斜板或斜管上升流动，分离出的泥渣在重力作用下沿着斜板(管)向下滑至池底，再集中排出。由于以上构造，混凝斜管沉淀池提高了沉淀效果和出水率，相比其他类型，它可以提高沉淀效率50-60%左右，在同一面积上可提高处理能力3-5倍。

对于混凝斜管沉淀池的适用对象，其对分散性颗料的去除效果特别显著[2]。该装置广泛使用于工业废水、生活废水、有色金属加工废水的处理，还包括电厂锅炉房水力除尘废水的处理、煤气站洗涤水的处理、生化水的处理一级给水净化的预处理也经常使用该设备。此外，混凝斜管沉淀池在新建沉淀池与老池挖潜改造等方面也具有较大优势，适合在各种给、排水沉淀池中安装使用。

2.2混凝斜管沉淀池工作原理

混凝斜管沉淀池工作原理如图1所示。斜管沉淀池是在泥渣悬浮层上方安装倾角60度的斜管组建，水中的悬浮物，固体物或经投加混凝剂后形成的絮体矾花，在斜管底侧表面积积聚成薄泥层，依靠重力作用滑回泥渣悬浮层，继而沉入集泥斗，然后由排泥管排入污泥池另行处理或综合利用。对于上清液，它能逐渐上升至集水管排出，可直接排放或回用。

图1 混凝斜管沉淀池工作原理

2.3混凝斜管沉淀池特点分析

混凝斜管沉淀池既有优点又有缺点。对于优点，混凝斜管沉淀池具有去除效率高，停留时间短，占地面积小等优点，故常用于已有的污水处理厂挖潜或扩大处理能力时采用；当受到污水处理厂占地面积的限制时，作为初次沉淀池用。然而，混凝斜管沉淀池不宜作为二次沉淀池，因为活性污泥的粘度较大，容易粘附在斜板上，影响沉淀效果甚至可能堵塞斜板。同时，在厌氧的情况下，经厌氧消化产生的气体上升时会干扰污泥的沉淀，并把板上脱落下来的污泥带至水面结成污泥层。此外，斜板沉淀池因沉淀时间短，故在运转中遇到水量、水质变化时，应加强注意管理，采用此类沉淀池时，还应注意絮凝的完善和排泥布置的合理等。

因此，面对混凝斜管沉淀池的不足之处，为了更好地使混凝反应更充分，得到较好的出水水质，提升沉淀效果，对混凝斜管沉淀池进行优化升级十分重要。

3.混凝斜管沉淀池优化分析

3.1影响因素分析

对于使用混凝斜管沉淀池进行废水的处理，影响混凝效果的因素有很多，主要包括含废水中硫化合物、废水的油分、废水温度、废水污泥的活性、气化废水PAM添加量等[3]。其中最为关键的影响因素是废水温度，其影响作用主要体现在：

（1）由于金属盐类的水解属于吸热反应，如果温度过低，那么在很大程度上混凝效果将会降低，因此，这会影响混凝剂在水中的碱度及起化学反应的速度。

（2）当水温在20°C以下时，絮凝体成形速度缓慢，抱团效果差，絮凝团不大。因此，废水的温度会影响矾花的形成。

（3）当水温低于15°C时，这会导致废水表面的张力逐渐变大，金属盐类脱稳胶将受到不利影响。因此，废水的温度也会影响脱稳胶粒的相互凝聚效果。

3.2优化过程分析

在分析出混凝斜管沉淀池混凝效果的影响因素后，发现废水温度是最为关键的影响因素，因此，需要从控制废水温度出发，根据其影响作用的效果，对混凝斜管沉淀池的混凝过程进行优化分析。

（1）对混凝池内两扇隔板的原有设计进行重设，同时对药物添加点进行改造。通过这种方法，可以进一步融合加入混凝池内的絮凝剂与工业废水，使得工业废水中的悬浮颗粒的絮凝速度加快，絮凝体的沉降能力提升，从而达到絮凝的效果。在此过程中，对于混凝工艺的合理选择和改进，一方面能够提升净化后的出水水质，另一方面还能够起到节能降耗、提升设备工作效率的目标。

（2）此外，还可以在混凝斜管沉淀池的排泥管线上增加管道混合器和PAM絮凝剂加药点，针对所排污泥进行浓缩处理[4]。将在污泥池内的上清液返流到混凝池，浓缩后的污泥经污泥螺杆泵到板框运送到压滤机，提升污泥压滤速度。然后，选择阴离子PAM和阳离子PAM依照百分之一的比例分别制成溶液，在两个烧杯 内部取得混凝斜管沉淀池排泥分布200ml，并分别加入阴离子PAM和阳离子PAM，所加入的PAM溶液每次增加1ml，加完后继续搅拌半分钟后沉淀5 min。加入到4ml以上时，观察到明显的泥水分界线在污泥中出现，沉淀后絮体颗粒体积逐渐变大，投加到6ml时，此时的沉降效果达到最好，且阴离子PAM的沉降效果比阳离子PAM更好。在200 ml的混凝斜管沉淀池排泥样中加入浓度为百分之一的阴离子PAM，最佳投入量为6ml。加入的PAM达到最佳剂量后，观察到絮凝体形态分布均匀。通过以上步骤，可以证实，PAM对污泥絮凝脱水的作用在于改变了污泥的颗粒结构，破坏了胶体的稳定性。

4.混凝斜管沉淀池优化应用

通过对混凝斜管沉淀池优化过程进行分析，基本得到了优化的原理步骤，故可将混凝斜管沉淀池优化进行实际应用研究。

（1）按照竖向流翻腾式混凝池的设计思路，将污水回用装置原来的计曲弦形水平方向流动的设计更改成竖向流翻腾式的设计，曲弦形水平流向变为竖向翻腾流动和水平流动结合的流向。通过该方法，可以延长水流的路径长度至少20 m，从而增加废水在流动过程中的停留时间，减缓了水流的速度，使得充分混凝。其次，采用10毫米厚的钢板制成混凝池挡板，这样可以使得混凝池第1个挡板底部留出一定大小的出口，而上部完全密封，从而使进入混凝池的水流从第1个挡板的底部进入第二挡板；将第二个挡板下部完全密封，顶部留出一定大小的出口，使进入第二挡板的水流从顶部流出。

（2）将原本位于混凝池第二挡板内加入的聚合AlCI3PAC更改成第一挡板的进水口投加聚合AlCI3，混凝池第一挡板内水流竖直向下流入第二挡板，第二挡板内水流竖直向上流动进入出水口。同时在第二挡板内加入阴离子聚丙烯酰胺PAM，然后由经出水口流入混凝斜管沉淀池。如图2所示。

图2 混凝池水流方向平面图

（3）不改变混凝池下面原来的排泥管和排泥的方式。在排泥总管上设置自制的管道混合器，加入阴离子聚丙烯酰胺。混凝沉淀池每次排泥时在管道混合器投药处加入阴离子聚丙烯酰胺，污泥池里面就会形成大量上清液，待上清液流回系统后，就可以在一定程度上节省污泥池空间，同时使得浓缩后的污泥被压滤机脱水处理更加方便。

5.结语

在工程应用上，采用分层沉淀池，排泥十分困难，所以一般将分层的隔板倾斜一个角度，以便自行排泥，这种形式即为斜板沉淀池，如各斜板之间还进行分格，即为斜管沉淀池。由于混凝斜管沉淀池在沉降区域设置了许多密集的斜管或斜板，这种构造提高了沉淀效果和出水率，拥有去除效率高，停留时间短，占地面积小等优点，被众多工厂所采用。然而，混凝斜管沉淀池也有许多不足之处，不能很好地满足生产所需。因此本文根据混凝斜管沉淀池的影响因素分析得出其优化路径，混凝斜管沉淀池所排污泥在通过PAM浓缩后，板框式压滤机进泥时间缩短，从而提高了污泥处理效率。结果发现，优化后的混凝斜管沉淀池能够更好地处理工业废水，改造效果明显，达到了预期效果。

参考文献

[1]罗瑞,马耀东,李军涛等.混凝斜管沉淀池的优化研究与应用[J].化工管理,2022,No.640(25):67-69.

[2]高党平. 机械絮凝斜管沉淀池沉淀区数值模拟与试验研究[D].扬州大学,2018.

[3]黄廷林,李玉仙,何文杰.斜管沉淀池结构参数优化的理论分析[J].给水排水,2019,33(4):20-26

[4]丰桂珍,童祯恭,唐朝春.斜管(板)沉淀技术优化研究进展[J].华东交通大学学报,2022,28(06):28-32.