夏國武?陳常洲
包頭鋼鐵設(shè)計研究總院?包頭　014010

　　摘要：闡述了重力式下旋外筒進(jìn)水旋流沉淀池的工作原理、設(shè)計參數(shù)、設(shè)計實例。
　　關(guān)鍵詞：下旋、旋流、外筒進(jìn)水
　　中圖分類號：TU991.23
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2000)02-0036-03

概述

　　重力式旋流沉淀池是一種特殊型式的沉淀池。與平流式沉淀池相比有許多優(yōu)點，見表1。

表1 重力式旋流沉淀池與平流式沉淀池比較 序號 名稱 平流池 旋流池 1 出水懸浮物/（mg.L^-1) 100-200 50-80 2 沉淀效率/% 80-90 95 3 水力負(fù)荷/（m³.m^-2.L^-1) 0.7-2 25-35 4 占地比例/% 100 15 5 基建投資比例/% 100 60 6 經(jīng)營費用比例/% 100 65 7 清渣情況 刮集后抓渣 直接抓渣 8 除油 集油后再除油 直接除油

　　從表1可見，重力式旋流沉淀池比平流式沉淀池優(yōu)越得多。因此，已廣泛用于連鑄、軋鋼等車間的鐵皮濁環(huán)水處理上。
　　生產(chǎn)實踐證明，上旋式旋流沉淀池不如下旋式旋流沉淀池優(yōu)越。首先是上旋池含鐵皮的污水從內(nèi)筒切線入口標(biāo)高很低。致使旋流池縱向加深，基建投資增加，內(nèi)筒切線入口污水管需要豎管且要轉(zhuǎn)彎，因此容易堵塞，檢修時十分困難；內(nèi)筒切線進(jìn)水在上旋升流的過程中，常攪動已沉降池底的泥渣，使出水懸浮物增至80mg/L左右；污水中的浮油多集中在內(nèi)筒水面上，抓渣時抓斗及鋼絲繩被油泥粘結(jié)，不便清洗。相比之下，下旋池含鐵皮的污水從內(nèi)筒切線入口標(biāo)高抬起。進(jìn)水管可按鐵皮溝的坡度入池，或保證0.5～0.6m的作用水頭以跌水方式入池，均使旋流池縱向縮短，施工方便基建投資節(jié)省，易于清理。污水在下旋流動及從內(nèi)筒升流的過程中不攪動池底中心沉渣，保證出水懸浮物在50mg/L左右。綜上原因，目前已不再設(shè)計上旋式旋流沉淀池，而廣泛采用下旋式旋流沉淀池。
　　近幾年來，在處理連鑄、軋鋼車間濁環(huán)水，當(dāng)水量大于3000m³／H時，多采用外筒切線進(jìn)水的下旋式旋流沉淀池。因為外筒切線進(jìn)水時，由于有內(nèi)筒外壁的隔擋，起到障板的作用。除使污水在池中分配均勻外，同時使內(nèi)筒上升水流穩(wěn)定，因而出水懸浮物含量波動小。另外，浮油多聚集散在外筒水面上；除油更方便。內(nèi)筒水面上只有很少量的浮油，給出水進(jìn)一步除油減輕了負(fù)荷。
　　以下較詳細(xì)闡述外筒切線進(jìn)水下旋式旋流沉淀池。

1　工作原理

　　連鑄或軋鋼車間大量含氧化鐵皮的污水，通過在線下具有3％～4％坡度的鐵皮溝流至重力式旋流沉淀池。如果鐵皮溝中的污水作用水頭不足0.5～0.6 m時，需將入口處鐵皮溝做成跌水形成，沿旋流沉淀池外筒內(nèi)壁以切線方向進(jìn)入，其水平夾角以3°為宜。見圖1切線進(jìn)水鐵皮溝斷面圖及圖2外筒切線進(jìn)水下旋式旋流沉淀池平面圖。沿外筒內(nèi)壁以切線進(jìn)水的鐵皮溝，最好改成厚鋼板內(nèi)襯輝綠巖鑄材料，耐磨耐蝕少檢修。

　　從圖3外筒切線進(jìn)水下旋式旋流沉淀池斷面圖中可以看出，含氧化鐵皮的污水以2.0～2.5 m/s的入流速度，在外筒和內(nèi)筒之間旋流并下降。由于有內(nèi)筒壁的隔擋，相當(dāng)配水障板，使得污水旋流下降時，流量和速度上在同一標(biāo)高的斷面上分配比較均勻。如果不設(shè)內(nèi)筒，或內(nèi)筒設(shè)置不高，污水會因溫差、濃度差產(chǎn)生異重流現(xiàn)象，從而導(dǎo)致進(jìn)出水短流事故。污水中大于1.0mm的固體顆粒在旋流下降時，沉積到與池底成50-60°夾角的漏斗斜壁上，并逐漸向池底中心滑落。當(dāng)污水旋流至內(nèi)筒底角時，其旋流速度在1.0-1.2m/s之間，便通過內(nèi)筒穩(wěn)步旋流上升，夾帶1.0～0.1mm的固體顆粒在重力的作用下自由沉降到池底中心渣坑已堆積的泥渣上。到達(dá)內(nèi)筒上口時，污水只夾帶小于60μm的固體顆粒，經(jīng)擋渣擋浮油隔板后，再通過溢流堰流入環(huán)形集水槽。見圖4出水溢流堰放大圖。環(huán)形集水槽以半環(huán)坡向(i＝0.007～0.008)總出水槽，最后流入吸水井。污水從進(jìn)池到出池，其水力停留時間在6-10min之間。即使不投加化學(xué)藥劑，尤其是在鐵皮溝入池前設(shè)置永磁絮凝器，能使處理出水SS≤50mg/L，經(jīng)加壓泵可直接沖氧化鐵皮。

　　為便于抓渣，內(nèi)筒直徑可根據(jù)重型抓斗開張的最大尺寸設(shè)計為3.5～4.5 m。若在內(nèi)筒除浮油可以將其直徑擴(kuò)至10.0 m。
　　根據(jù)內(nèi)筒直徑的大小，機(jī)械除浮油裝置的PP2毛氈可設(shè)于外筒。亦可設(shè)于內(nèi)筒。設(shè)于內(nèi)筒時，抓渣時容易將浮油擁入環(huán)形集水槽，同時抓斗和鋼絲繩亦易粘結(jié)油泥。所以要及時運(yùn)轉(zhuǎn)除油裝置。當(dāng)內(nèi)筒中心走私在4.5m以內(nèi)時，除浮油裝置最好設(shè)置于外筒。通過PP2毛氈吸油繩或帶將水面上的浮油吸走，進(jìn)到設(shè)置于外筒頂部平臺上的除油機(jī)，用油泵將含水廢油揚(yáng)至地面上設(shè)置的帶電加熱器的油水貯槽，以便再進(jìn)一步處理。見圖5除浮油裝置布置圖。

　　流入吸水井的污水，經(jīng)加壓、或沉淀、或過濾處理后，其水中SS≤10～20mg/L，油≤3～5mg/L。可以用去冷卻軋機(jī)、軋輥、軸承，甚至還可以做二次水以冷卻閉路循環(huán)系統(tǒng)的軟水、除鹽水。

2　設(shè)計實例

　　包鋼CSP廠連鑄和軋鋼生產(chǎn)線上排出的設(shè)計含氧化鐵皮污水量為8770m³/h。污水含氧化鐵皮量約為1000mg/L。經(jīng)外筒切線進(jìn)水下旋式旋流沉淀池處理后，出水SS≤50mg/L，油≤10mg/L。
　　沉淀效率：η＝[(1000－50)／1000]×100％＝95％
　　單位面積水力負(fù)荷: q₀＝30m³／(m²·H)?
　　需要的沉淀面積：F＝8770／30＝2923m²
　　沉淀池的直徑：D＝(4×292.3/3.14)^0.5＝19.3 m ?設(shè)計取值18 m
　　沉淀時間:?T＝70min
　　沉淀池澄清區(qū)的高度：H₁＝(7／60)×30＝3.5m結(jié)構(gòu)設(shè)計值為3.487m
　　池底渣坑容積一般按3～5D鐵皮量計算，則堆渣高度：H3＝4.0m
　　沉淀池分離區(qū)高度根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ：H₂＝2.433m
　　設(shè)計選用1.0m³重型抓斗，帶式PP2除油裝置。

3　結(jié)束語

　　3.1　設(shè)計實例內(nèi)筒直徑為10.0m，內(nèi)筒除油。然而利用外筒除油更加有利。
　　3.2　若外筒除油，內(nèi)筒直徑可以縮至4.0m。
　　3.3　總出水SS≤500mg/L，油≤10mg/L，用去沖氧化鐵皮。若再經(jīng)加壓、沉淀、過濾、冷卻等處理后，其SS≤10mg/L，油≤3～5mg/L，用去冷卻軋輥、軸承，還可以作為閉路循環(huán)系統(tǒng)的二次冷卻水。

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作者簡介：
　　夏國武?(1956－)，男，工程師
　　陳常洲?(1942－)，男，高級工程師。