翼片斜板沉淀半生產性實驗研究

1、翼片斜板沉淀半生產性實驗研究            摘要：本實驗研究是考察新型沉淀裝置民辦片斜板沉淀裝置的沉淀規(guī)律。這種裝置的沉淀機理不同于傳統的沉淀池，懸浮絮凝體在翼片斜板造成的環(huán)流作用下，加速沉淀。通過實驗發(fā)現，由翼片槽內流出的懸浮物質濃度隨翼片格數增加呈指數衰減，同時發(fā)現去除懸浮物質的極限程度與懸浮絮體的絮凝特征有關。 關鍵詞：翼片斜板 沉淀  The Experiment and Research of SedimentationTank with Wing

2、 Sheet Type Inclined Plates Abstract The settling law of the new sedimentation facilitya sedimentation tank with inclined platesis observed stndied in this test.The settling principle of the new sedimentation facility is different from that of traditional sedimentation facility.The precipitatio

3、n of suspended flocs is accelerated by means of the circleflowaction formed by declined plates.Having done the experiments,we found that the concentration of the suspended matter flowing out of the declined plates decreascs in a exponent form as the number of the declined plates increased.We also fo

4、und that the removable limitation of the suspended matter closely related with flocculative characteristics of The flocs.KeyWords incline plates with wing sheet,water supply,sedimentation. 橫向流翼片斜板沉淀模型試驗完成后，為探求對不同水質原水，不同絮凝情況下雜質的去除規(guī)律及同一斜板不同高度上雜質分布情況，如何確定沉淀裝置的合理格數及翼片斜板的最佳結構，以及全年（春、夏、秋、冬）運行的可行性，為設計和生產提供

5、必要的性能參數，我們又進行了橫向流翼片斜板的半生產性（中間）實驗研究。 1.實驗裝置及實驗過程 橫向流翼片斜板半生產性實驗是在哈爾濱市供水四廠進行的。實驗流程如下： 投藥 松花江水水泵混合網格反應池翼片斜板沉淀裝置出水實驗裝置安裝在供水四廠混合槽附近，利用水泵將進入混合槽未經投藥的原水抽吸來進行試驗，在實驗中自行投加混凝劑，水泵混合后進入網格反應池，然后再進翼片斜板沉淀裝置進行實驗。1.1 實驗裝置簡介主體試驗裝置由網格反應池和翼片斜板沉淀池組成，全部由鋼板焊制（圖1）。網格反應池和翼片斜板沉淀實驗裝置為一整體結構，中間由穿孔穩(wěn)流板隔開，整體裝置長4.55m，寬1.60m，高2.00m。其中翼

6、片沉淀裝置長2.95m，寬1.00m，有效深度0.9m。網格反應池為上下回轉，共設分格22個，格網采用木條及篩網做成，格網空隙進口流速為0.4m/s，出口為0.05m/s。翼片斜板實驗裝填裝置中翼片斜板三組，每一組有10塊斜板，每塊斜板上設置高6cm，間距6cm的翼片8塊，共構成7個區(qū)格，兩斜板之間垂直距離9cm，斜板水平傾斜角為60°，將10塊帶翼片的斜板按設計間距重迭固定在框架上，然后放置實驗裝置中。在每組翼片斜板下有一個排泥斗，實驗裝置的一個側面裝有兩個觀察窗，另一個側面設有72個取樣口（上、中、下三排）和一個有機玻璃靜沉筒（可以作進水的靜沉試驗）。 1.2 實驗過程由于松花江

7、原水濁度不斷變化，因此每天實驗之前，都要做混凝實驗，以確定最佳投藥量的多少，并以此為實驗時投藥量的依據，混凝劑采用四水廠配制好的生產用硫酸鋁溶液。實驗時，首先開啟水泵，從四廠混合池內取水，用閘閥調節(jié)使水泵出水量（水表讀數）控制在實驗所需要的值，待池內水位穩(wěn)定后，將藥液投于水泵的吸水管內，靠水泵混合后進入網格反應池形成礬花顆粒，再通過側向流翼片形斜板沉淀裝置進行泥水分離，通過穩(wěn)流板溢流堰出水。待工作穩(wěn)定后，分別從實驗裝置的進口處、各翼片區(qū)格內及出水處取水樣，測定水樣濁度，同時，在翼片斜板沉淀裝置進水處取水樣，作靜止沉淀實驗。對于一種實驗流量反復試驗測定幾次后，改為另一種流量重復上述操作。對于不同

8、水質原水，不同尺寸的翼片斜板，不同深度的出水情況也按上述操作程序進行試驗。在實驗過程中，一天測一次原水水質。每半小時讀水表一次，校驗水泵的流量。水的濁度采用上海自來水公司生產的GDS-3型光電濁度儀測定。 2. 實驗數據及成果分析 本文實驗數據整理及成果分析部分，用到的名詞如下：主流區(qū)流速是指翼片與斜板間的流速，記為v；主流區(qū)厚度是指翼片與斜板間距，記為b；水平流速為空塔流速，記為v0；進、出水濁度表示進入、流出翼片斜板沉淀實驗裝置時水的濁度，分別記為c0和ct；流出濁度ci表示在該翼片格槽內取樣分析的濁度，第一格則記為c1，第二格記為c2，第n格則記為cn。對于同一水質，在其他條件相同的情況

9、下，我們改變實驗水量，則改變了主流區(qū)流速v，主流區(qū)流速v是翼片斜板沉淀的重要性能參數。本實驗研究，對此作了大量實驗測定，對于不同水質、不同絮凝情況及翼片不同構造型式都要重復作此類實驗。    2007-05-18        實驗主流區(qū)流速v分別采用5、10、13、15、20、40mm/s等，將實驗所得的數據整理在以翼片格數為橫軸，流出濁度為縱軸的座標系內可得圖3中的曲線，曲線1與曲線2分別是主流區(qū)流速為10和15mm/s時的。由圖3可見，經過翼片斜板沉淀的流出濁度隨著翼片

10、格數的增加而減少，曲線由陡斜漸趨平緩，表示水中的絮狀物在最初的幾個翼片格內得到高效的沉淀分離，如曲線1在第八個格時的流出濁度便由92mg/l降到3mg/l。而達到某一濃度后，沉淀分離效果不再發(fā)生明顯變化。曲線1經第八個格，曲線2經過第15個格后流出濁度分別穩(wěn)定在3和7mg/l左右。 由圖5可見，在第十格以前，各翼片格的雜質去除率都大致相等，在50%左右，而到達一定格數后，其濁度去除率陡然下降。這表明把100mg/l的雜質降到10mg/l所需用的格數與10mg/l降到1mg/l的格數基本相同。所以當原水中濁度較低時，其翼片格數并不見得明顯減少。為了便于與斜管、斜板的沉淀效率比較，我們提出比體積的

11、概念，比體積是指沉淀裝置處理單位流量水所需要的容積體積，若E為比體積；V為容積體積；Q為處理流量，則 E=V/Q 比體積呈時間因次。下面若將出水濁度同為10mg/l的各種沉淀裝置的比體積E列于表2，可見，翼片斜板沉淀裝置的沉淀效率約比斜管沉淀池高出一倍，比斜板沉淀池高出四倍，比平流沉淀池高出四十倍。 表2 沉淀效率E對比表  翼片斜板沉淀池平流沉淀池斜板沉淀池斜管沉淀池主流區(qū)流速v（mm/s) 10 15 20 E 90 110 110 4000-5000 500 230 注：平流沉淀池、斜板沉淀池、斜管沉淀池E的計算依據見給水排水設計手冊第四冊。    

12、; 3. 主流區(qū)流速、翼片格數翼片構造等參數的選定 3.1 最佳主流區(qū)流速及翼片格數的選定實驗中發(fā)現主流區(qū)流速愈大達到平衡濃度所需要的翼片格數愈多；主流區(qū)流速小則需要的翼片格數也少的規(guī)律。那么，采用多大的主流區(qū)流速及翼片格數為合理，我們對此進行了專門的考察實驗。實驗中，主流區(qū)流速分別取8、10、11、12、13、14、15、17、20、25、28、30mm/s等12個檔次，實驗結果見圖6。由圖6可見，采用過大的主流區(qū)流速其流出濁度上偏，達到穩(wěn)定出水的平衡濃度需要較多的翼片格數。如果主流區(qū)流速過低，雖然在較少的格數時流出濁度即降得很低，但當流量發(fā)生輕微變化時，出水濁度不能得到保證，根據

13、實驗情況看，主流區(qū)流速采用20mm/s，翼片格數采用15格是適宜的。 3.2 翼片斜板尺寸的選定實驗 為了選定翼片斜板的合理尺寸，我們進行了兩種不同尺寸翼片斜板的對比實驗：一種規(guī)格是60×60×30mm；另一種規(guī)格是25×25×25mm，將其分別安裝于翼片沉淀分離裝置中進行實驗。     2007-05-18        表3 出流水濁度對比表（單位：mg/l） 原水濁度（mg/l） 主流區(qū)流速（mm/s） 格數 1 2 3 4 5

14、6 7 87 11 大格 48 29 15 8 5 3 2 小格 67 46 30 23 16 14 9 83 15 大格 66 44 26 21 13 10 7 小格 74 63 48 39 28 25 20 87 17 大格 65 43 28 19 13 8 7 小格 74 59 40 35 29 23 21 95 23 大格 81 65 43 35 31 23 14 小格 85 78 65 54 49 42 35 85 20 大格 70 44 28 20 14 11 8 小格 76 60 49 36 31 24 17 82 25 大格 74 56 35 35 29 24 16 小格 74

15、 63 59 54 49 44 30 81 28 大格 76 66 61 53 45 39 23 小格 76 69 63 57 47 45 34 （1）相同翼片格數的實驗實驗中采用相同數量的翼片格，二種規(guī)格的翼片格數均為7格，分別測出各格的出流水濁度，數據整理于表3中。由表3可見，不同尺寸規(guī)格的翼片斜板的沉淀效果不同，在同一水質、同一主流區(qū)流速情況下，60×60×30mm規(guī)格的翼片板的流出濁度較25×25×25mm規(guī)格的低得多。但是由于翼片斜板的尺寸不同，僅僅以表3的資料尚不能作出比較，還應進行沉淀時間相同，經過的翼片格數不同的對比實驗。（2）在翼片格間

16、停留時間相同的對比實驗為了考察水在翼片格間停留相同時間的不同規(guī)格翼片斜板的沉淀效果，本實驗采用60×60×30mm規(guī)格的翼片板的流出濁度較25×25×25mm規(guī)格的則采用14格，在相同水質和相同工況條件下分別測定其沉淀效果。表4中列出了實驗數據，這部分實驗結果是在混凝極端不好的情況下得到的。通過上述兩種比較實驗可見，60×60×30mm規(guī)格翼片斜板的雜質去除率高，而且大尺寸規(guī)格的翼片加工制作方便。因此，建議彩和60×60×30mm規(guī)格的翼片斜板。 表4 出水濁度對比表 主流區(qū)流速（mm/s） 9 11 15 17

17、20 23 < 25 28 進水濁度（mg/l） 86 87 83 87 85 95 < 82 81 大格出水濁度（mg/s） 71 65 52 57 60 70 < 64 61 小格出水濁度（mg/l） 73 73 62 62 67 77 < 69 67 4. 同一翼片槽縱向濁度分布 半生產性翼片斜板沉淀實驗還研究了同一翼片槽內不同深度處的濁度變化。實驗時，從翼片斜板實驗裝置的上、中、下部位的取樣口取水樣。其濁度變化情況如圖7所示。由圖可見，同一翼片槽內中部取樣濁度高于上排取樣的濁度。從理論上講，整個翼片槽內雜質濃度應該是不變的，因為假定進水濁度沿池深方向分布是均勻的

18、，那么進入到同一翼片槽內的雜質數量沿翼片深度也將分布均勻。槽內上部沉降轉移來的那部分雜質對于上、下部都是一樣的。所差異的是上、下部的積泥數量不同，下部要多，但這并不能影響槽內水的濁度。分析本實驗出現這種結果的原因是：（1）絮體生成較好，因此濁度沿縱向分布不均勻，上部濁度小，下部濁度較大。造成翼片斜板槽內上、下濁度的差異。（2）由于本實驗翼片斜板整體擱置在排泥斗的壁臺上，翼片斜板滑下的泥能在此積蓄，所以從下排取樣則出現相當高的濃度，甚至超過原水濁度。（3）取樣管插入翼片槽內，引起滑泥流動的紊亂，使得取出水樣濁度偏高，愈往下 層其滑泥量愈大，影響愈歷害。因此，在設計該裝置時要考慮保證進水分布均勻，減小支撐翼片斜板的部位，避免在該處積泥。 5. 在原水低溫、低濁時的使用情況 松花江水系常處于低溫、低濁狀態(tài)，此期間濁度減小幾十倍。表5為松花江自1985年7月至1986年7月全年的濁度變化資料。翼片斜板沉淀裝置處理低溫、低濁水情況如何呢？ 表5 松花江水濁度變化表 月份濁度（mg/l） 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 最高 600 540 140 110 170 3