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摘要：本文从水流角度方向对斜板沉淀池进行分类，讨论其优缺点及应用范围，并针对制约同向流斜板沉淀池应用的主要因素，给出可供改进方法。同向流由于水流方向与颗粒沉降方向相同，即使黏度大、难沉降的颗粒也可借助水流冲力而沉降，解决了异向流、侧向流中斜板堵塞等问题，且理论沉淀效果最佳。但因工程中泥水分离问题难以解决，在水处理领域鲜有应用。本文针对同向流中斜板下方的泥水分离问题，给出了可供改进方案。在未来的改进与发展下，同向流斜板沉淀池必将得到广泛的应用。
关键词：同向流；斜板沉淀池；泥水分离；沟槽；导泥管
前言：
目前在国内外的水处理工艺中，水中悬浮物的去除是水处理工艺中的重要环节之一。其中，沉淀池作为去除水中悬浮物颗粒的主要设施之一，已经得到了广泛的应用。沉淀池作为进行沉降分离的主要装置，七十年代后期，斜板沉淀池发展迅速。斜板沉淀池通过增加沉降面积从而大大提高了沉淀效率，在各地水处理行业应用颇多。
1 从水流方向角度常见沉淀池分类
由浅层理论发展而来的斜板沉淀池，相比于传统型沉淀池而言，增加了沉降面积、改善了水力条件，大大提高了沉淀效率；此外，又因斜板沉淀池具有占地面积小、停留时间短等优点，被广泛应用于水处理工艺中。斜板沉淀池有多种分类方法，其中最常见的是按照进水方向的不同，即按照水流方向和颗粒沉降方向之间的相对运动关系，分为侧向流、异向流和同向流斜板沉淀池。侧向流斜板沉淀池中水流方向为水平方向，异向流中水流方向自下而上，同向流中水流方向自上而下；其中，颗粒的沉降过程均为受重力作用下沿斜板自上而下滑落，即从上到下的方向，具体如图1、图2、图3所示。
2 不同种类斜板沉淀池的特点
基于以上斜板沉淀池的三种分类，下面就其特点进行简述。侧向流斜板沉淀池的水流方向为水平方向，与颗粒沉降方向不同，导致水中颗粒难以被全部沉降；异向流斜板沉淀池在实际工程中的应用最为广泛，但由于其沉泥与清水的走向相反，一些难以沉降、黏度较大的颗粒易堵塞斜板，甚至将斜板压塌；同向流因其水流方向与沉泥走向相同，即使当一些黏度大的颗粒难以沉降时，也可借助水流的冲力而沉降，故理论沉淀效果最佳。具体特点如表1所示：
由表1可以看出，因同向流过程中水流的方向和沉泥的沉降方向一致，方向均为自上而下，故有利于沉降颗粒沿斜板滑落。对黏度较大、很难沉降的的颗粒，在侧向流和异向流中易堵塞斜板斜管，然而同向流可以很好地解决这一问题。当颗粒难以沉降时，由于水流自上而下的冲力，可将难以滑落的沉泥沿斜板冲落，同时避免了异向流中沉泥在滑落的同时被自下而上的水流反向冲上去、侧向流中沉泥沉降过程中被水平流向的水流扰动的缺点。结合斯托克定律稳流利于沉淀原理，同向流内水的流速设计为层流。经由分析，可得如下结论：理论上，同向流斜板沉淀池的沉淀效率最高。但是，由表1中三种斜板沉淀池的应用规模可知，目前应用較多的仍为侧向流、异向流斜板沉淀池。虽然理论上同向流斜板沉淀池的沉淀效率最高，但在水处理领域却鲜有应用。
3 制约同向流沉淀池应用的主要因素
最早在1967年，同向流斜板沉淀池技术于瑞典问世[1]；五十年代末，同向流技术开始被引入我国；于1973年，我国开始进行同向流斜板沉淀池装置的试验研究，全国各地先后陆续建造了多座同向流斜板沉淀池。七十年代初期，造纸白水回收行业首先应用了同向流沉淀池技术，并且在大部分地区的造纸行业都有相应的应用实例。但是，在工程的实际运行过程中，却频频出现沉淀效果不理想的问题。制约同向流实际应用的主要因素即为排泥问题[2]，即不能较好地解决泥水分离。同向流中水和沉泥的流向一致，故不能单纯利用二者流向不同让其自然分离。同向流中，即使在斜板处颗粒能够得到较好的沉降，但在斜板下方，沿着斜板滑落的颗粒与经由斜板得到沉淀的清水将再次混合，导致沉泥与清水无法分离，降低了沉淀的效果，大大制约了同向流斜板沉淀池的实际应用规模。
4 解决同向流斜板沉淀池应用的可行性路线
针对以上制约同向流实际应用的因素，即沉泥与清水在斜板下方的分离问题，提出能够解决同向流应用的可行性方案如下：
方案一：在原有斜板的基础上，对斜板的结构进行改造。首先，在斜板底部增加沟槽，用以收集沿斜板滑落的颗粒物；其次，在沟槽的中央连通一根导管，用以导出沟槽中收集的颗粒物。导管向下延伸，通往沉淀池下方的集泥斗。经由改造，经过斜板的沉淀后，颗粒物均被斜板下方沟槽所收集，再由导管导入集泥斗，于是清水在斜板下方便实现了与沉泥的分离。
方案二：在沉淀池密闭的条件下，在斜板上增加集水管，利用大气压力的作用，经过斜板沉淀过的清水自下而上通过集水管被压出水面，实现了泥水的分离。
方案三：在滑泥斜板区，较之以前的多孔管集水系统，在两块斜板之间增加一块斜板，即使沉泥沿斜板的走向有一突变，清水从增加斜板的上部，通过人字形结构进入清水区，从而实现了泥水的分离。
参考文献：
[1]李文洵同向流斜板沉淀池若干问题的探讨[J]，化工给排水设计，1981，02，16-23
[2]张永亮，刘凡清，朱臻新型同向流斜板沉淀池试验研究[J]，上海，2005，46-48
[3]崔晓峰，于永海异向流斜管沉淀池水力特性研究[J]，南京，2016，133-136
[4]高凤，胡晓用浅池理论分析斜板沉淀池的设计原理[J]，陕西，2014，25-27
[5]马厚悦，赵树明应用同向流斜板沉淀技术回收造纸白水[J]。88-91
[6]蒋绍阶，朱敬平，孙銮平，李晓恩新型同向流斜板沉淀技术的开发与应用[J]，重庆，2016，04，58-60
[7]吴东升，崔红军，荷秀秀，杜娟娟，张利梅，胡涛改造型斜管沉淀池在水厂改造中的实际应用[J]，西安，2016，02，68-76
[8]黄胜斜管沉淀池的原理、构造、设计参数及其应用[J]，四川，2013，209-210
项目及编号：郑州大学大学生创新创业训练计划领导小组资助项目（2016xjxm165）
基金项目：高等学校重点科研项目（17A560029）
郑州大学大学生创新创业训练计划领导小组资助项目（2016xjxm165）
基金项目：高等学校重点科研项目（17A560029）
通讯作者简介：彭赵旭（1983-），男，博士，讲师，污水脱氮除磷新技术，Email：[email protected]。
关键词：同向流；斜板沉淀池；泥水分离；沟槽；导泥管
前言：
目前在国内外的水处理工艺中，水中悬浮物的去除是水处理工艺中的重要环节之一。其中，沉淀池作为去除水中悬浮物颗粒的主要设施之一，已经得到了广泛的应用。沉淀池作为进行沉降分离的主要装置，七十年代后期，斜板沉淀池发展迅速。斜板沉淀池通过增加沉降面积从而大大提高了沉淀效率，在各地水处理行业应用颇多。
1 从水流方向角度常见沉淀池分类
由浅层理论发展而来的斜板沉淀池，相比于传统型沉淀池而言，增加了沉降面积、改善了水力条件，大大提高了沉淀效率；此外，又因斜板沉淀池具有占地面积小、停留时间短等优点，被广泛应用于水处理工艺中。斜板沉淀池有多种分类方法，其中最常见的是按照进水方向的不同，即按照水流方向和颗粒沉降方向之间的相对运动关系，分为侧向流、异向流和同向流斜板沉淀池。侧向流斜板沉淀池中水流方向为水平方向，异向流中水流方向自下而上，同向流中水流方向自上而下；其中，颗粒的沉降过程均为受重力作用下沿斜板自上而下滑落，即从上到下的方向，具体如图1、图2、图3所示。
2 不同种类斜板沉淀池的特点
基于以上斜板沉淀池的三种分类，下面就其特点进行简述。侧向流斜板沉淀池的水流方向为水平方向，与颗粒沉降方向不同，导致水中颗粒难以被全部沉降；异向流斜板沉淀池在实际工程中的应用最为广泛，但由于其沉泥与清水的走向相反，一些难以沉降、黏度较大的颗粒易堵塞斜板，甚至将斜板压塌；同向流因其水流方向与沉泥走向相同，即使当一些黏度大的颗粒难以沉降时，也可借助水流的冲力而沉降，故理论沉淀效果最佳。具体特点如表1所示：
由表1可以看出，因同向流过程中水流的方向和沉泥的沉降方向一致，方向均为自上而下，故有利于沉降颗粒沿斜板滑落。对黏度较大、很难沉降的的颗粒，在侧向流和异向流中易堵塞斜板斜管，然而同向流可以很好地解决这一问题。当颗粒难以沉降时，由于水流自上而下的冲力，可将难以滑落的沉泥沿斜板冲落，同时避免了异向流中沉泥在滑落的同时被自下而上的水流反向冲上去、侧向流中沉泥沉降过程中被水平流向的水流扰动的缺点。结合斯托克定律稳流利于沉淀原理，同向流内水的流速设计为层流。经由分析，可得如下结论：理论上，同向流斜板沉淀池的沉淀效率最高。但是，由表1中三种斜板沉淀池的应用规模可知，目前应用較多的仍为侧向流、异向流斜板沉淀池。虽然理论上同向流斜板沉淀池的沉淀效率最高，但在水处理领域却鲜有应用。
3 制约同向流沉淀池应用的主要因素
最早在1967年，同向流斜板沉淀池技术于瑞典问世[1]；五十年代末，同向流技术开始被引入我国；于1973年，我国开始进行同向流斜板沉淀池装置的试验研究，全国各地先后陆续建造了多座同向流斜板沉淀池。七十年代初期，造纸白水回收行业首先应用了同向流沉淀池技术，并且在大部分地区的造纸行业都有相应的应用实例。但是，在工程的实际运行过程中，却频频出现沉淀效果不理想的问题。制约同向流实际应用的主要因素即为排泥问题[2]，即不能较好地解决泥水分离。同向流中水和沉泥的流向一致，故不能单纯利用二者流向不同让其自然分离。同向流中，即使在斜板处颗粒能够得到较好的沉降，但在斜板下方，沿着斜板滑落的颗粒与经由斜板得到沉淀的清水将再次混合，导致沉泥与清水无法分离，降低了沉淀的效果，大大制约了同向流斜板沉淀池的实际应用规模。
4 解决同向流斜板沉淀池应用的可行性路线
针对以上制约同向流实际应用的因素，即沉泥与清水在斜板下方的分离问题，提出能够解决同向流应用的可行性方案如下：
方案一：在原有斜板的基础上，对斜板的结构进行改造。首先，在斜板底部增加沟槽，用以收集沿斜板滑落的颗粒物；其次，在沟槽的中央连通一根导管，用以导出沟槽中收集的颗粒物。导管向下延伸，通往沉淀池下方的集泥斗。经由改造，经过斜板的沉淀后，颗粒物均被斜板下方沟槽所收集，再由导管导入集泥斗，于是清水在斜板下方便实现了与沉泥的分离。
方案二：在沉淀池密闭的条件下，在斜板上增加集水管，利用大气压力的作用，经过斜板沉淀过的清水自下而上通过集水管被压出水面，实现了泥水的分离。
方案三：在滑泥斜板区，较之以前的多孔管集水系统，在两块斜板之间增加一块斜板，即使沉泥沿斜板的走向有一突变，清水从增加斜板的上部，通过人字形结构进入清水区，从而实现了泥水的分离。
参考文献：
[1]李文洵同向流斜板沉淀池若干问题的探讨[J]，化工给排水设计，1981，02，16-23
[2]张永亮，刘凡清，朱臻新型同向流斜板沉淀池试验研究[J]，上海，2005，46-48
[3]崔晓峰，于永海异向流斜管沉淀池水力特性研究[J]，南京，2016，133-136
[4]高凤，胡晓用浅池理论分析斜板沉淀池的设计原理[J]，陕西，2014，25-27
[5]马厚悦，赵树明应用同向流斜板沉淀技术回收造纸白水[J]。88-91
[6]蒋绍阶，朱敬平，孙銮平，李晓恩新型同向流斜板沉淀技术的开发与应用[J]，重庆，2016，04，58-60
[7]吴东升，崔红军，荷秀秀，杜娟娟，张利梅，胡涛改造型斜管沉淀池在水厂改造中的实际应用[J]，西安，2016，02，68-76
[8]黄胜斜管沉淀池的原理、构造、设计参数及其应用[J]，四川，2013，209-210
项目及编号：郑州大学大学生创新创业训练计划领导小组资助项目（2016xjxm165）
基金项目：高等学校重点科研项目（17A560029）
郑州大学大学生创新创业训练计划领导小组资助项目（2016xjxm165）
基金项目：高等学校重点科研项目（17A560029）
通讯作者简介：彭赵旭（1983-），男，博士，讲师，污水脱氮除磷新技术，Email：[email protected]。