夏國武?陳常洲
包頭鋼鐵設計研究總院?包頭　014010

　　摘要：闡述了重力式下旋外筒進水旋流沉淀池的工作原理、設計參數、設計實例。
　　關鍵詞：下旋、旋流、外筒進水
　　中圖分類號：TU991.23
　　文獻標識碼：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越得多。因此，已廣泛用于連鑄、軋鋼等車間的鐵皮濁環水處理上。
　　生產實踐證明，上旋式旋流沉淀池不如下旋式旋流沉淀池優越。首先是上旋池含鐵皮的污水從內筒切線入口標高很低。致使旋流池縱向加深，基建投資增加，內筒切線入口污水管需要豎管且要轉彎，因此容易堵塞，檢修時十分困難；內筒切線進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筒水面上，抓渣時抓斗及鋼絲繩被油泥粘結，不便清洗。相比之下，下旋池含鐵皮的污水從內筒切線入口標高抬起。進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省，易于清理。污水在下旋流動及從內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、軋鋼車間濁環水，當水量大于3000m³／H時，多采用外筒切線進水的下旋式旋流沉淀池。因為外筒切線進水時，由于有內筒外壁的隔擋，起到障板的作用。除使污水在池中分配均勻外，同時使內筒上升水流穩定，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。內筒水面上只有很少量的浮油，給出水進一步除油減輕了負荷。
　　以下較詳細闡述外筒切線進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壁以切線方向進入，其水平夾角以3°為宜。見圖1切線進水鐵皮溝斷面圖及圖2外筒切線進水下旋式旋流沉淀池平面圖。沿外筒內壁以切線進水的鐵皮溝，最好改成厚鋼板內襯輝綠巖鑄材料，耐磨耐蝕少檢修。

　　從圖3外筒切線進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，在外筒和內筒之間旋流并下降。由于有內筒壁的隔擋，相當配水障板，使得污水旋流下降時，流量和速度上在同一標高的斷面上分配比較均勻。如果不設內筒，或內筒設置不高，污水會因溫差、濃度差產生異重流現象，從而導致進出水短流事故。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。當污水旋流至內筒底角時，其旋流速度在1.0-1.2m/s之間，便通過內筒穩步旋流上升，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。到達內筒上口時，污水只夾帶小于60μm的固體顆粒，經擋渣擋浮油隔板后，再通過溢流堰流入環形集水槽。見圖4出水溢流堰放大圖。環形集水槽以半環坡向(i＝0.007～0.008)總出水槽，最后流入吸水井。污水從進池到出池，其水力停留時間在6-10min之間。即使不投加化學藥劑，尤其是在鐵皮溝入池前設置永磁絮凝器，能使處理出水SS≤50mg/L，經加壓泵可直接沖氧化鐵皮。

　　為便于抓渣，內筒直徑可根據重型抓斗開張的最大尺寸設計為3.5～4.5 m。若在內筒除浮油可以將其直徑擴至10.0 m。
　　根據內筒直徑的大小，機械除浮油裝置的PP2毛氈可設于外筒。亦可設于內筒。設于內筒時，抓渣時容易將浮油擁入環形集水槽，同時抓斗和鋼絲繩亦易粘結油泥。所以要及時運轉除油裝置。當內筒中心走私在4.5m以內時，除浮油裝置最好設置于外筒。通過PP2毛氈吸油繩或帶將水面上的浮油吸走，進到設置于外筒頂部平臺上的除油機，用油泵將含水廢油揚至地面上設置的帶電加熱器的油水貯槽，以便再進一步處理。見圖5除浮油裝置布置圖。

　　流入吸水井的污水，經加壓、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、軋輥、軸承，甚至還可以做二次水以冷卻閉路循環系統的軟水、除鹽水。

2　設計實例

　　包鋼CSP廠連鑄和軋鋼生產線上排出的設計含氧化鐵皮污水量為8770m³/h。污水含氧化鐵皮量約為1000mg/L。經外筒切線進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 ?設計取值18 m
　　沉淀時間:?T＝70min
　　沉淀池澄清區的高度：H₁＝(7／60)×30＝3.5m結構設計值為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
　　沉淀池分離區高度根據結構設計 ：H₂＝2.433m
　　設計選用1.0m³重型抓斗，帶式PP2除油裝置。

3　結束語

　　3.1　設計實例內筒直徑為10.0m，內筒除油。然而利用外筒除油更加有利。
　　3.2　若外筒除油，內筒直徑可以縮至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系統的二次冷卻水。

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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。