在侧向流翼片斜板沉淀池设计时应注意的几个问题

李继震　 　　　　　　李宝仲

(哈尔滨市自来水公司) (中国市政工程东北设计院)

　　摘　要：侧向流翼片斜板沉淀池的结构对除浊效果有明显的影响，在设计时应给以充分的注意。本文就翼片的结构、翼片斜板的层数、层与层间的衔接方式、底部阻水板与侧面阻水板的布置、集水方式与布水方式等结构问题及其对除浊效果的影响进行了论述。
　　我国对侧向流翼片斜板沉淀池的研究起步不久，主要集中在不同规格和格数的翼片斜板除浊效果方面。翼片的结构、翼片的层数、层与层间的衔接方式、底部阻水板和侧面阻水板的布置、集水方式与布水方式等结构问题及其对除浊效果的影响，未见有人提及。本文拟结合工程实践对其进行讨论。

1.　翼片结构对除浊效果的影响

　　在斜板垂直距离相同的条件下，翼片的结构尺寸对除浊效果具有明显的影响。对此，有人做了如下研究。图1表示翼片斜板各部位尺寸符号，各种规格翼片的具体尺寸见表1。

不同型式翼片尺寸表　 表1

型式

D(mm)

S(mm)

ε(mm)

H(mm)

h/D

1/3R型

1/2R型

2/3R型

U型

30

30

30

30

30

30

30

—

20

15

10

—

10

15

20

—

1/3

1/2

2/3

—

　　注：表中U型为无翼片普通斜板。
　　在相同斜板垂直距离D，系统处理水量和断面平均流速条件下，进行了除浊实验，实验的各项数据见表2。
　　从表2可明显看出，随着翼片高度h增加、隙部尺寸减小，即使原水浊度增大，其出水浊度仍不断降低，除浊效率不断提高。当翼片高度h为斜板间垂直距离D的2/3时，即2/3R型，除浊效率最高。设计翼片斜板沉淀池时，最好选用h/D=2/3。
　　另外，笔者认为，翼片间距S与翼片高度h相等最好。这样有利于在两翼片与底板三面围绕的范围内形成近似圆形的环流，有利于固体颗粒的离心运动、触壁沉淀。

不同型式翼片斜板除浊数据表　 表2

组别

型式

断面平均流速（mm/s）

隙部ε（mm）

隙部流速（mm/s）

原水浊度（度）

出水浊度（度）

1

U
1/3R
1/2R
12/3R

4.83
4.83
4.83
4.83

－
20
15
10

4.83
7.25
9.66
14.49

15.4
16.6
24.3
30.7

6.33
5.12
5.18
4.16

2

U
1/3R
1/2R
12/3R

7.33
7.33
7.33
7.33

－
20
15
10

7.33
11.00
14.66
21.99

44.5
53.1
56.0
59.8

19.2
15.1
10.9
10.3

3

U
1/3R
1/2R
12/3R

9.83
9.83
9.83
9.83

－
20
15
10

9.83
14.75
19.66
29.49

51.5
58.3
63.2
61.3

41.9
27.7
27.7
23.3

2.翼片斜板深度对除浊效果的影响

　　为了增加处理水量，相应地增加沉淀池的横断面积，侧向流翼片斜板沉淀池多采用数层翼片斜板。值得注意的是，斜板的深度对除浊效果有明显的影响。哈尔滨市三水厂300，000m³/d侧向流翼片斜板沉淀池共有六个沉淀池，每池处理水量50，000m³/d,采用四层翼片斜板，总深度3.6m。生产实验中，在侧向流翼片斜板出水侧的不同深度测定了出水浊度，见图2。

　　从图2可以看出，越是深层水位其出水浊度越高，而且浊度增加的幅度也越大。在中试研究中，对单层侧向流翼片斜板不同深度出水浊度进行了测定，也得出了同样结果。
　　笔者建议，侧向流翼片斜板的总高度不要超过3m。

3． 数与层间衔接方式对除浊效果影响

　　各层斜板之间的衔接方式和斜板层数对除浊效果也具有影响，该水厂层间衔接方式见图3（a）。

　　从图3（a）中可以看出，上层斜板滑下的沉淀物正好落入下层翼片斜板的主流区，在下层翼片斜板中重新进行沉淀，对下层翼片斜板出水水质要产生一定影响。尤其是沉淀区的后部，承受上层落下的沉淀物后，没有足够的沉淀时间和沉淀距离，对出水浊度的影响更为明显。因下层斜板承受上层落入的沉淀物数量较多，所以出水浊度较高。
　　为了减少上述因素对水质的影响，建议采用下面几方面措施： ① 改变层间衔接方式，如图3（b）,上层翼片斜板滑下的沉淀物直接落入下层斜板的翼片区内，落在下层斜板上，减少沉淀物再污染现象。 ② 控制翼片斜板的层数，最好不要超过3层，以便减少沉淀物在层间下滑时再污染的次数。 ③ 减少翼片斜板层数的同时，可加大单层斜板的高度，以保证沉淀池的过水横断面积。

4．阻水板

　　为防止原水从翼片斜板区的底部和侧面穿透而形成股流，应设立阻水板。
　　 该水厂侧向流翼片斜板沉淀池底部构造如图4(a)。

　　在侧向流翼片斜板区的底部与沉泥区隔墙之间有空隙，没有阻水板，而斜板区有大量的翼片，水力阻抗大，所以在斜板区底部出现流速很大的股流，斜板上滑落下来的沉淀物在落到沉泥区底部的途中，被重新污染。
　　生产实验数据如下：低温低浊期，原水浊度为13～16度，在图4（a）中G点处，于不同时间取了多次水样，浊度最低的为31度，最高的成为泥水，充分体现出二次污染的严重程度。
　　为了解决上述问题，在侧向流翼片斜板的底部增设了阻水板，见图4（b）。改造后，解决了底部股流穿透问题。
　　该水厂沉淀池采用刮泥机排泥，池壁附近设有带动刮泥机工作的钢丝绳，所以，翼片斜板区与池壁之间存在20cm的间隙，为防止原水穿透，在前后端设有阻水板，见图5（a）。

　　这种阻水板的阻水效果很不好，原水通过后端翼片斜板区进入池壁附近的间隙区，再通过后端翼片斜板区进入后过渡段。在图5（a）中的m点附近，观察到流速很大的股流，经测定，原水浊度为13度，在m点取样测得浊度为19度，说明原水在穿透过程中把沉淀物携带出来，使沉淀后的水受到二次污染。为此，我们采用如图5（b）的阻水方式，获得较好的效果。

　　某水厂翼片斜板沉淀池如图6的侧面阻水板，其效果良好。

5．集水方式与布水方式

　　侧向流翼片斜板沉淀池，水流是水平流动的，所以，原水从反应池进入沉淀池的布水方式和沉淀池出水的集水方式均应适应这种要求。
5．1　 布水方式
　　该水厂侧向流翼片斜板沉淀池的布水方式如图7。

　　其布水很不均匀。反应池出水孔口流速100mm/s，沉淀池横断面平均流速8mm/s,反应池出水在前稳流段整个区域内形成股流和回流，使前过度段完全失去稳流作用。水流通过薄壁穿孔时，孔眼流速分布也是很不均匀的，正对着反应池出水口部位，穿孔水流流速高，而且易于打碎絮状物。
　　采用花墙和竖向缝隙布水墙等平流式沉淀池的布水方式是比较理想的，通过前过渡段时在沉淀池横断面上流速分布均匀，而且不需要穿孔板进行二次布水。
5.2　集水方式
　　如前所述，侧向流翼片斜板在不同深度的除浊效果是不同的，上部出水浊度低，下部出水浊度高，所以，在设计侧向流翼片斜板沉淀池时，应选择上部和中上部集水方式。
　　从上述可以看出，侧向流翼片斜板沉淀池的结构对除浊效果具有明显影响，在设计时，必须使其结构适应提高除浊效果的要求。