悬浮澄清池

土木工程学术语

悬浮澄清池是指原水经加入混凝剂后，脱去水中的气泡，通过悬浮污泥层反应的澄清池。属悬浮泥渣型澄清池。悬浮澄清池是一种传统的净水工艺。其工作原理是利用池底部进水形成的上升水流使澄清池内的成熟絮粒处于一种平衡的静止悬浮状态，构成所谓悬浮泥渣层。投加混凝剂后的原水通过搅拌或配水方式生成微絮粒，然后随着上升水流自下而上地通过悬浮泥渣层，进水中的微絮粒和悬浮泥渣层中的泥渣进行接触絮凝，使细小的絮粒相互聚合，或被泥渣层所吸附，而清水向上分离，原水得到净化。

简介

悬浮澄清池是一种传统的净水工艺。其工作原理是利用池底部进水形成的上升水流使澄清池内的成熟絮粒处于一种平衡的静止悬浮状态，构成所谓悬浮泥渣层。投加混凝剂后的原水通过搅拌或配水方式生成微絮粒，然后随着上升水流自下而上地通过悬浮泥渣层，进水中的微絮粒和悬浮泥渣层中的泥渣进行接触絮凝，使细小的絮粒相互聚合，或被泥渣层所吸附，而清水向上分离，原水得到净化。

悬浮泥渣作为悬浮澄清池的主要工作介质，直接影响到澄清池的处理效率。泥渣浓度作为表征泥渣状态的一项重要指标，若能实现在线测定，则对水厂运行可以起到积极的指导作用。

基本原理

悬浮澄清池在运行时，悬浮泥渣层在上升水流的作用下呈悬浮状存在于水体，使该水体的单位体积重量即密度发生变化，悬浮物含量愈高则密度值愈大，当悬浮物含量为零，则密度值便等于水的密度。根据密度即可换算出悬浮泥渣的浓度。

悬浮澄清池应用于给水处理具有悠久的历史，在大力提倡发展循环经济，建立节约型社会，并把节水、节地和节能作为发展主题，澄清池因为集混凝和沉淀于一体，在节地和节能方面有较大的优势，故在进行药剂革新和工艺改造后必将拥有光明的前景。

澄清工艺主要依靠活性泥渣层达到澄清目的，充分利用池中的成熟絮凝体改善絮凝条件，使杂质颗粒与其发生接触絮凝而从水中分离，从而提高处理效果，并使沉淀污泥具有较高的含固率。

通过进行悬浮澄清池模型试验发现，混凝剂和助凝剂联合投加去除浊度和有机物的效果优于混凝剂单独投加，其原因主要是联合投加所形成的絮体粗大而密实，悬浮絮体层颗粒浓度大，并进而对脱稳胶体经过絮体层时微观流态产生较大影响，混凝反应因此而产生较大变化。

悬浮澄清池的工艺流程

原水加入混合剂经调节混合后，由原水管进入除气筒，以排出水中空气。然后经中心管，配水管进入悬浮层锥底，原水即上升。在悬浮区由于水力作用和水中悬浮物胶体的凝聚吸附作用形成悬滤层，使水净化。在原水浊度较低时(小于2500mg/l)，悬浮层之衰老沉渣，经排渣筒排入浓缩室，浊度较大时，借锥底开孔让粗颗粒泥砂及衰老沉渣靠重力下沉至浓缩室，并在浓缩室沉淀后靠两侧排泥直管定期轮换排除。经过悬浮层澄清后之净水不断上升，均匀溢入环形集水槽，然后流向溢流堰测量出水量，再经集水匣，净水管，最后流入蓄水池。回收之清水经强制出水管借水压力上升至回水匣，并经集水匣，净水管流至蓄水池备用。每个澄清池的净化能力约为50立方米/小时。

悬浮澄清池中提高混凝效果的途径

混凝过程是一个复相反应过程。一般情况下，只要保持适宜的pH值和搅拌强度，水解聚合和吸附脱稳阶段的速度非常迅速，而絮凝阶段的速度则缓慢得多。絮凝速度主要取决于碰撞效率、碰撞次数和速度梯度等因素。而产生碰撞的动力主要有：布朗运动、速度梯度和湍流碰撞。提高絮凝反应效果的途径主要如下：

1)增大速度梯度；

2)增大液体中的颗粒浓度；

3)增大颗粒尺寸；

4)增大颗粒比重等。

显然，这一理论对于改进悬浮澄清池的处理效果具有重要的指导意义。

高密度絮体对悬浮澄清池处理效果的影响

悬浮澄清池模型试验结果表明，混凝剂和助凝剂联合投加去除浊度和有机物的效果优于混凝剂单独投加。这是因为，混凝剂与高分子絮凝剂联合投加并经过一定的水力条件后悬浮絮体层中可以生成一种密度大，具有类凝胶网络结构的高密度网状絮体。悬浮层中絮体体积浓度也远比单独投加要高。这样，脱稳胶体经过絮体层时微观流态产生较大变化，混凝反应因此而受到影响。具体说来，高密度絮体对悬浮澄清池处理效果的主要影响如下：

1)絮体大而密度、体积浓度高，完全满足增大液体中的颗粒浓度、颗粒尺寸和比重的要求，因而能够显著提高絮凝反应效果。

2)当体积浓度增大后，干扰沉降速度随着颗粒浓度的增大而减小，同时阻力系数是急剧增大的，这导致阻力急剧增大。在水力负荷即上升流速不变的条件下，阻力急剧增大导致速度梯度的增大，因而满足增大速度梯度的要求。另外，在悬浮澄清池中，当水流通过颗粒之间的缝隙时，流线方向会产生急剧的改变，在相邻的两个颗粒后面产生一对微小的涡流，由于颗粒之间的距离非常小，产生的大量微小涡流有利于絮凝的进行。体积浓度增大后颗粒之间的距离变小，阻力增大，因而形成的微小涡流也更小，显然这将有助于絮凝反应的进行。

3)颗粒之间的凝结力变大。混凝剂和助凝剂联合投加后所形成的絮体远大于单独投加。这样，在进入絮体层前的微絮体基本不变时，微絮体与絮体层中成熟颗粒尺寸之间的差别将增大，颗粒之间的凝结力变大，进而形成的絮体也愈加密实。

4)颗粒之间碰撞的或然率增大。在微絮体与絮体层中成熟颗粒尺寸之间的差别增大后，其碰撞机会也增大。在胶体脱稳程度不变的条件下，碰撞机会的增大将有助于絮凝反应的进行，使得出水水质改善。

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