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编辑|胖先生的水处理日记
来源|经验总结
前两天，有位以前服务过的水厂打电话，说他们厂的斜管沉淀池出水浑浊，不知道是怎么回事。
话说斜管反应器，虽然沉淀效果要更好，但说实话，如果先天设计不好，或者是运行管理的不到位，的确是很容易出问题。
总之就是，非斜管沉淀池经常遇到的问题，如布水不均、短流、流速过大冲击等问题，斜管也都可能会遇到。
人家非斜管沉淀池不可能遇到的问题，例如斜管积泥、坍塌、老化等等，也是斜管沉淀池经常会遇到的问题。
除此之外，斜管反应器因为水力负荷更大，其排泥的频率也会更高，这也会给运行带来一定的麻烦。
尤其是多斗排泥的时候，一旦操作参数设置不合理，例如排泥时间和频率等等，也容易导致出水跑泥。
那位说了：
“斜管这么麻烦，干嘛还非得用这破玩意儿啊？”
因为它真有效果啊！
斜管沉淀池之所以能够具备高效沉淀的功能，还是得益于其浅层沉淀的理论。
所谓的浅层沉淀，就是将原本的沉淀池自上而下分割成n层互相独立的平行廊道。
这些廊道的长宽和原本一个整体的长宽一样，但高度变成了原本的1/n。
▲浅层沉淀的基本原理
如果你不理解，可以想象下美味的千层蛋糕，一个意思。
然后让废水等分进入这些平行廊道，就相当于变相增加了n倍的沉淀面积，那效果还能不好吗？
Ps：沉淀池截留沉速v0，在数值上就等于沉淀池的表面水力负荷，因此可以根据表面水力负荷q的计算公式反推截留沉速v0。
q=Q/A
A=L×B
v0=q
式中：
q-沉淀池的表面水力负荷，m³/m²·h；
Q-处理水量，m³/h；
A-沉淀池表面积，m²；
L-沉淀池长度，m；
B-沉淀池宽度，m；
v0-沉淀池截留沉速，m/h。
你来看，原本没有分层时，相当于一个A面对的就是一个Q，而现在自上而下分成了n层，那么就变成了一个A面对1/n个Q。
如此一来，沉淀池的表面水力负荷和截留沉速是不是就降低了n倍？
压力小了，效率是不是就上去了？
除此之外，分层的做法还有助于平顺水流，减少其紊流程度，也有助于沉淀效果的提升。
这个怎么理解呢？
可以从雷诺数Re的定义下手解释。
我们都知道，影响水流流动状态的最大因素是雷诺数。
当雷诺数小于2000时为层流，水流状态平稳，而水流状态由层流向湍流过渡时，雷诺数在2000～4000之间，当雷诺数＞4000时，水流则以湍流为主。
类似平流沉淀池这类的明渠流，雷诺数Re的计算公式如下所示：
Re=vR/ν
式中：
v-流体的水平流速，m/s；
R-水力半径，m；
ν-水的运动粘滞系数，m²/s。
通过这个公式可以看出，雷诺数和水利半径R成正比。
也就是说，水力半径越大，雷诺数越大，水流状态就越不稳定，湍流越严重，越不利于絮体沉淀。
那怎么降低水力半径R值呢？
我们先来看看R的计算公式，如下所示：
R=A/x
式中：
R-水力半径，m；
A-过水断面，m²；
x-湿周（过流断面上流体与固体壁面接触的周界线），m。
正常的沉淀池，湿周就是B+2H，而分成n层的沉淀池，湿周就变成了nB+2H。
因此分层的x肯定要＞不分层的x，而过水断面A值不变，因此分层的R＜不分层的R。
自然，分层的Re值就＜不分层的Re值。
前面咱们也说了，水体的Re值越低，代表水流越趋近于层流，越稳定，也就越有利于悬浮物沉降。
但话又说回来，虽然直接分n层最有利于发挥沉淀池的性能，但实践中可没那么容易，毕竟泥水分离不光是沉下来就行，还得能收集。
总之，斜管就是各方面因素综合妥协后的产物，既兼顾了可操作性，也提高了絮体沉淀的效率。
话一说就远了，咱还是回到最开始的那个问题：
“斜管沉淀池出水浑浊，有跑泥现象，该怎么办呢？”
导致这个问题的原因很多，但基本上跑不出以下几个方面：
（1）先天的设计问题
斜管沉淀池最常见的设计问题，就是进口布水不均匀。
咱们平时一说就是絮凝沉淀，但其实这是两个过程：先絮凝后沉淀。
既然是两个过程，那就有各自的反应区，且絮凝后的水进入沉淀池后，必须要保证流速适中，不能过大，否则好不容易形成的絮体，就有被打散的风险。
而且过流流速过大的话，会破坏水体的平稳状态，让底部污泥被激起来，从而形成跑泥。
我就见过有的厂家制作的斜管沉淀设备，絮凝区和沉淀区就靠一根细管连通，流速过大，那出水不带泥才怪呢！
不过这属于胎里带的设计问题，基本上从一开始出水就浑，不会说用一段时间才会出问题。
要想解决这个问题也比较费劲，只能重新设计进水管道，检修或者更换布水装置，确保水流分布均匀。
（2）斜管组件问题
一般常见的斜管组件都是直径50~80mm，斜长1m，倾斜角度60°的蜂窝状填料，材质通常采用聚丙烯，一是轻便，二是表面光滑。
但在怎么光滑，时间长了，或者上升流速太小的话，都会挂泥。
一旦挂泥，就容易引起污泥的堆积。
Ps：斜管沉淀池中废水在斜管内的流速为3~5mm/s。
而水中的杂质和污泥在斜管表面或者内部堆积过多，就势必会影响整体沉淀效果与过水能力。
这个可以靠定期的冲洗来解决。
那么，蜂窝斜管填料该怎样清洗呢？
有些污水厂在设计时就有清洗设备，安装在斜管区的下部，冲洗的时候从下而上反冲。
但更多时候斜管还是靠人力反冲。
我见过的几次斜管冲洗作业，都是俩人分别站在斜管区的两头，用两根长绳分别系住冲洗器的两端。
等池子排空后，就将清洗器缓慢拉动，靠高压水枪把斜管组件中积累的泥给冲洗掉，再通过排泥操作排掉。
除了堵泥，还有就是斜管本身的问题。
例如安装不牢固、材质差、使用时间长老化了，或者干脆被过量的积泥压塌了等等，也都会导致出水发混。
（3）排泥不畅或者不及时
这个就没什么可说的了，毕竟污泥斗的容积有限，如果不经常排泥或者排泥不畅的话，那泥斗一满，自然就容易跑泥了。
而导致排泥不畅的原因，通常有排泥管道堵塞、排泥泵损坏、排泥阀故障等。
如果高度允许的话，建议采用大泥斗重力排泥系统，可以有效减少刮泥死角，提升排泥效率。
或者采取多斗排泥系统的话，可以适当增加排泥管数量，一个斗一根管一台泵，效果要比多斗共用一根管效果更好，排泥效率也更高。
（4）药剂投加量不对
实话实说，絮凝沉淀工艺的药剂投加量并没有可以直接计算的公式，都是提前做小试，确定好最佳的药剂配比后，再反馈到现场调试。
一般情况下，PAC的固体投加量在50mg/L左右，PAM的固体投加量在1mg/L左右。
当然，我这个也是经验数据，不同项目中的不同水质，肯定会有所差异，一定要提前做小试才行。
另外就是沉淀前的絮凝单元，包括PAC投加池和PAM投加池中搅拌器的转速、停留时间等，对于絮体的形成也是至关重要，务必要重视。
