［譯者注］加速澄清池安裝斜板裝置技術，國內有很多水廠都已采用，收到了很大效果。但對于安裝斜板的長短、板間距離、泥漿濃度以及斜板與泥漿界面的分析和討論，則尚未見到，國外最近對于上述問題，已有一些水廠與研究單位開始做了此工作，提出了許多更好的改善水質、提高水量的意見，可作借鑒。此種方法認為對于斜板沉淀池及一些沉淀澄清設備安設斜板的水廠等，都可以考慮使用。現節譯出的一篇日本新津市的一個水廠實踐經驗的報告作為參考。

　　一、前言

　　加速澄清池在1955-1965年建設的很多，后來由于運行管理困難，幾乎沒有建設。但到了1980年，日本全國已有744座加速澄清池運轉，處理水量1000萬m³/d，（約占全國整個沉淀池的23%）。最近在加速澄清池中設置上向流斜板裝置，增大了水量或者改善了處理水的水質，因此這種辦法引起了注意。
　　新津市水道局滿愿市凈水廠，以阿賀野川地表水為原水，于1955年應用加速澄清池以來，在1980年又開始第六次擴建（1985年計劃日供水量大量45000 m³/d）擴建后共為四池，并同時于四個池中都安裝了斜板裝置。于擴建工程當時，結合斜板安裝完了的池子，及還未裝置斜板的池子做了比較運轉試驗，對加速澄清池安裝好斜板的特性，情況敘述如下：
　　1、裝置概要
　　（一）加速澄清池（未安裝斜板）
　　形式為泥渣循環形，處理水量333 m³/h（每一池），裝置池數共4池，停留時間101min，平均上升流速49.8mm/min。
　　（二）斜板裝置
　　形式為上向流斜板，處理水量391 m³/h（增加水量17.4%），斜板尺寸寬1050mm×長922mm，平均間距78mm，裝置面積99.1m²平均上升流速65.8mm/min，有效沉降面積557.6 m²，通過裝置時間12.1min。
　　（三）投注藥劑
　　堿劑消石灰（15泥漿），混凝劑聚氯化鋁（原液）
　　2、運轉調查方法
　　在兩個加速澄清池（斜板施工完了及斜板未施工池子）中，以相同條件（處理水量、藥劑投加量、攪拌速度）運轉比較，測定兩池處理情況，做完上述測定后，將板間的每兩塊斜板撤走一塊，再以同樣方法測定。測定時界面位置，是以濁度20度以上濁度作為界面。
　　原水水質：冬季期間，阿賀野川河水為穩定的低濁水，除后述的要調查的高濁度水期間以外，所調查的原水水質為，濁度1-26℃，水溫1.7-6.5℃，M堿度6.9-1.5mg/l。
　　運轉調查期間：1983年1月5日－4月5日，共為三期調查。

　　二、調查結果

　　1、泥漿區運轉狀態
　　左右加速澄清池處理狀況的因素，外因為處理水量，原水濁度、投藥率；內因為攪拌速度、泥漿量、界面狀況。
　　以斜板未施工中的二次反應室不同的三種泥漿（不足3%、7%、14%）作為試樣，按規定時間靜置后，所得結果示于圖2。泥漿濃度雖不同，然形成界面時間都是6-7min，此時水面－界面距離約300-350mm。形成界面的絮體粒子沉降速度為40-60mm/min。此值和加速澄清池的設計值（平均上升流速49.8mm/min）幾乎一致。
　　在圖2中，水中泥漿濃度多，在界面形成的附近，上澄水的濁度偏低。這就顯示出在高濃度泥漿的場合，于凝聚作用時，微小絮體有相當程度的吸附，如絮體增大，以及在泥漿自由沉降時和微小絮體的碰撞吸附率高。
　　總之，從圖2看，加速澄清池所用平均上升流速，使處理后水的濁度，按理應當為30度左右，實際在生產上，其處理后水的濁度只有5度。兩者的泥漿形狀幾乎一樣，但絮體分離過程是有某些不同的，因此兩者上澄水濁度有差別。一般泥漿循環式加速澄清池，其界面位置比之二次反應室流出口，存在于上部的多，而且從二次反應室出口出來的泥漿噴出流，由于慣性或密度流關系，在分離室內有某些程度的下降后再上升。二次反應室流出的泥漿，實質上必然要通過泥漿區，因此上述靜置的試驗和實際裝置所得值的差是因為，前者絮體在分離過程中，上澄水不通過泥漿區，后者則其上澄水通過泥漿區。從此情況看來，泥漿循環形加速澄清池和泥漿　毯形高速澄清池同樣，由于泥漿作用使泥漿區吸附微小絮體。
　　 從以上調查看來，泥漿循環加速澄清池作用是良好的，然為了穩定處理，維護泥漿穩定是必要的，不可缺少的。因此加速澄清池長期運轉妥當。

　　2、斜板有無和界面位置
　　為了調查斜板有無對泥漿區的變化，做了池內垂直濁度分布的調查。
　　在處理水量度（250-500m³/h）間，取水量330m³/h及500m³/h測得數據比較（圖3-4）。
　　在處理水量330m³/h的場合，于其測得的水深一濁度曲線上看，幾乎是所處理水的濁度都低。從水深到1.4-1.5m附近，濁度急速上升，形成的界面很明顯。在處理水量500m³/h的場合，于斜板未施工池情況下，其上澄水不僅是高濁度的，且界面位置不好分清，界面位置也高，其泥漿區高漲且含泥層稀薄。在斜板已施工情況下，斜板不論全部都安裝上或安裝上半，界面都在斜板下端附近，上澄水水質良好。
　　從此情況看來，在斜板有抑制界面上升的作用力。由于穩定了泥漿區，對于大水量（上升流速大），能夠良好而穩定的處理。

　　3、正常運轉處理能力
　　原水穩定時，徐徐提高處理水量的場合，調查有無斜板的兩種池子所顯示的處理情況，以及兩池處理限界所到的程度。
　　有無斜板兩種池子處理的水量，從280m³/h起，到500m³/h，在24-72h里，以20m³/h增長，對此處理水濁度做了調查。

　　斜板未施工池，在原水濁度低且穩定的場合下，經過長時間徐徐增量，直到流量增到480m³/h（上升流速72mm/分鐘）。根據水情況，其處理水的濁度低，顯然用澄清處理就可以了。但是標準偏差是有的。斜板未施工池處理水量大時處理水濁度變動過大。在處理水濁度變動幅度上，從池內一點取的澄清處理水（整個處理水匯合點）相當敏感。總之，造成處理水濁度幅度增大的直接原因是，泥漿區膨脹和不穩定，使得微小的絮體吸附能力，在某個時間內有部分的降低。
　　而斜板施工池斜板數量（有效沉降面積）去掉一半的場合，在500 m³/h（上升流速84mm/分鐘）時，處理后水質良好且穩定，特別是在整套斜板裝在池內時，處理水一直都約在一度以下，且濁度變動幅度極小。（圖5-7）斜板全量或半量，以凡求立管測定，范圍都沒有越過500 m³/h。

　　4、界面位置和斜板運用效果
　　在加速澄清池（裝設斜板）運轉場合，控制界面位置非常困難。由于界面會進到斜板內，需調查界面進入斜板內場合的處理情況。
　　斜板施工池的處理水量因定在400 m³/h。泥漿濃度一界面位置一處理水濁度的關系，以圖－8表示，垂直濁度分布情況以圖－9表示。
　　從圖－8看到，池內泥漿濃度越增加，界面位置越上升。兩者幾乎有著一定的相關關系。在界面位置和處理水濁度的關系上，界面位置在斜板以下無甚關系，處理水濁度幾乎一定。一方面，留在界面以上的斜板長度縮短，處理水濁度升高。因此加速澄清池由于增大有效沉降面積，使通過泥漿區不能捕捉的微細絮體，得以有效去的效果（也叫面積效果）。面積效果從絮體理論考慮，僅有留在界面以上的斜板部分，能起有效作用。斜板設置位置原則上希望在界面上面。

　　5、處理水量突增和斜板效果
　　一般加速澄清池正在運行的時期，處理水量突增，是破壞泥漿區均衡，使處理水惡化的原因。調查結果為增加水量率及增加水量后的處理水量都小的場合，斜板有無，對處理水的濃度相差都小。但是增加水量率和增加水量后處理水量都大的場合，處理狀況則大有出入。急劇增加水量的澄清池狀態是，斜板未施工池的場合，短時間(20-30分鐘)內概不能處理。相對的斜板設置全半的場合，界面有所控制，處理水濁度上升減少。因此加速澄清池設置了斜板，不僅單單使增大處理水量，且改善了處理水的水質，以往有的加速澄清池存在的弱點，也得到了緩沖作用的改善效果。（圖10）

　　6、高濁度時的處理

　　阿賀野川冬季期間水質為低濁度很穩定，但自三月底以來是融雪期為高濁度，有小的顆粒很難以處理。原水濁度的變化很大，記錄最高濁度為189度。把以濁度50度以上的原水為對象所記錄結果匯總如圖－11所示，和把低濁度原水（圖8）幾乎一樣的處理情況示出。其結果至少在190°和以下的原水濁度，由于有了斜板，這樣濁度的原水在處理上不受影響。

　　三、考察

　　1、斜板的界面上升抑制力
　　從二一2和二一5的調查結果看，斜板對界面上升有抑制力。這樣對處理水量增大和處理能力急劇增大，發揮了大的力量。下面就這種界面控制力根據哪種情況得來加以考慮。
　　從圖3、4，圖9表示出，一般界面停留在斜板下端附近或下端以下，界面上升控制力與增加的沉降面積沒有關系。一方面池內（斜板裝置內）的雷諾數比較如下：
　　　　斜板全量　Re=33
　　　　斜板半量　Re=66
　　　　無斜板　　Re=1484
　　條件：處理水量　400m³/h，水溫10℃，Re=RV/r
　　其中R：徑深(m)、：V平均上升流速(m/s)、r：動力粘滯系數(m²/s)　
　　從以上數值可看出，斜板雖然半量裝置，池內（斜板裝置內）流況由紊流變為層流。從一般整流作用看，整流效果受整流裝置（此處指斜板）前后某些程度距離的影響，以此來抑制界面上升是適當的。由于在泥漿循環形加速澄清池澄清部分設整流設備，泥漿區穩定且處理良好。丹保等的實驗證明了這一點。從以上看，由于斜板可抑制界面上升力，斜板有著整流效果。
　　2、整流效果和面積效果
　　加速澄清池內斜板的整流效果面積效果已進行了敘述，下面考察一下斜板對沉淀處理有何幫助。
　　從圖3、4和圖9所示，每次處理水量時形成良好界面的場合，界面以上（高于界面20-30cm）澄清水濁度相當低（1-5度）。界面上升抑制力即斜板整流效果大大有助于處理水量的增大。一方面，象圖3所示的那樣，不論有無斜板裝置，都可以形成良好的界面，并且界面位置在同一高度上（斜板下端附近），但處理水濁度有差別（斜板全量為0.3°，半量為0.5°，無斜板1.4°），這是因為斜板面積效果關系，即斜板面積效果有助于提高處理水水質。
　　3、裝有斜板的加速澄清池最適當泥漿濃度
　　一般，在泥漿循環形加速澄清池的運行管理條例上，指明左右處理效果最主要因素是二次反應室的泥漿濃度。最適合的泥漿濃度，水道維護管理指針提出為10%。丹保等實驗為10-20%。這些都是指沒有安裝斜板的數據。安裝斜板的加速澄清池的場合，多大泥漿濃度最合適，對于凈水廠管理者來說是重要的。
　　從本調查結果考慮，從圖8及圖11看出，泥漿濃度超過最低限度的10%時，由于斜板插入界面內，水處理得不好。界面位置不僅受泥漿濃度影響，且為平均上升流速所左右。在處理水量大的場合，就是斜板沒有插入界面，泥漿濃度上限值也要小。另一方面泥漿濃度小，在凝聚時及穿過泥漿層時，吸附微細絮體低，從圖2（界面形成以后，泥漿濃度大，處理水濁度低）所示，可以想到。
　　由此可知，細小絮體除去作用，是由于斜板面積效果和泥漿濃度增大吸附效果。因此看處理作用是否卓越，最主要的決定因素是裝有斜板的加速澄清池要有適當的泥漿濃度。
　　從圖9可了解到，在形成明顯界面的場合里，界面上斜板有效長度越長，斜板上處理水濁度越低。可見面積效果的優越作用。雖然幾乎沒有泥漿（沒有起加速凝聚澄清池的作用，只是單單有上向凝聚澄清池的作用）處理效果也好。在原水為高濁度時，是否能得到同樣的結果不明確（本調查是在原水濁度低時進行的）。從圖9上來看，泥漿濃度為3%時，處理就能好。
　　從以上結果看，在凈水廠內加速澄清池二次反應室泥漿濃度為3-10%，可作為運行管理目標。
　　4、斜板長和斜板間隔
　　從以上所述情況判明的基于“面積效果”“整流效果”作用，對斜板長與斜板間隔的關系加以考察。
　　由斜板理論來看，板長長的，設置板間間隔可大，板長短的則板間間隔可以小。如果沉降面積相同，面積效果就相同。在整流效果上，紊流變化層流，整流效果就加大。同樣都是層流的，Re數有變化，流況沒有太大變化。有相同沉降面積的，在可能范圍內，使從水面到離開斜板的位置都有整流效果，并且使經過此層區間（直到集水槽附近）保持著整流效果。設置方法是斜板長度要長，斜板間隔要大。但是，在泥漿循環形加速澄清池的場合，斜板設置的可能高度，從集水插深度和正常時界面位置等關系看，因為只約有1m，所以斜板裝置高度僅量限制在800-900mm（斜板長約1m左右）。

　　四、匯總

　　1、泥漿循環形加速澄清池和泥漿　毯形高速澄清池同樣，存在著泥漿區內微小體的吸附作用。
　　2、由于設置了上向流斜板裝置，泥漿循環形加速澄清池的處理能力飛躍增大，超過了水道設施設計指針規定的平均上升流速80mm/min限值，處理效果良好而穩定。
　　3、比之以前應用的加速澄清池，有著在水量急增時的處理不好弱點，采用了斜板有緩沖效果，使處理水的水質良好且穩定的要求成了可能。
　　4、安設斜板裝置增大處理能力的原因是，由于沉降面積增大，將未設斜板的泥漿區內不能除去的微小絮體，能夠有除去的面積效果和由于池內Re數降低，抑制了界面上開，能夠有將微小絮體除去的整流效果的兩個特點。前者主要是改善處理水水質，后者主要是幫助增大處理水量及增大緩沖能力。
　　5、有著同樣沉降面積的斜板、板子長、板子間隙大就能夠處理效果好。但是，界面進入斜板內，因為處理水質傾向惡化，所以設計指南提出斜板應置于泥漿界面以上。
　　6、使用河流原水水質，裝有斜板的加速澄清池最適合的泥漿量，要比慣例上無斜板的加速澄清池少，調查的是3-10%。

楊福才　譯自“水道協會雜志”1984年6月