文 献 综 述

一．竖流式沉淀池的特点及作用

竖流式沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内（管中流速应小于30mm/s），管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升（对于生活污水一般为0.5-0.7mm/s，沉淀时间采用1-1.5h），悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。堰前设挡板及浮渣槽以截留浮渣保证出水水质。池的一边靠池壁设排泥管（直径大于200mm）靠静水压将泥定期排出。竖流式沉淀池的优点是占地面积小，排泥容易，缺点是深度大，施工困难，造价高。常用于处理水量小于20000m3/d的污水处理厂[15],[16]。

理论依据是在竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高[17],[18]。

二. 竖流式沉淀池的结构及工作原理

竖流式沉淀池的结构为圆形、正方形或多角形。为使池内配水均匀，池径不宜过大，一般采用4～7m，不大于10m。为了降低池的总高度，污泥区可采用多斗排泥方式。竖流式沉淀池的直径与有效水深之比一般不大于3[5]。沉淀池一般分为流入区、缓冲层区、沉淀区、流出区和污泥区等5个区。流入区和流出区的任务是使水流均匀地流入沉淀池或流出沉淀区;沉淀区是可沉悬浮物(颗粒)与污水分离的区域;缓冲层则是分隔沉淀区与污泥区的水层;污泥区是污泥贮放、压缩和排出的区域。其中竖流式沉淀池对以上五种区域最为明显[13]。

竖流式沉淀池的工作原理为在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：①当颗粒沉速ugt;v时，则颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；②当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；③当ult;v时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走。由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果(在相同的表面水力负荷条件下)竖流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。一方面，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀[6]-[8]。

三．竖流式沉淀池的应用

目前,国内主要的河流水域都存在不同程度的污染现象,并且呈加重趋势发展,工业、经济比较发达的地区附近水域污染现象尤为突出,使水资源有效利用量减弱。我国河流中的主要污染物来自工矿企业排放的高浓度有机废水和大量未经处理的城市生活污水。随着国内经济不断发展,工业水平和人们生活质量的不断提高,污水排放量也呈现出不断上涨的趋势。2001年中国的污水排放量为428. 4亿吨,到2010年这一数字已经达到617. 3亿吨,平均每年大约增加18. 9亿吨。2010年比2009年增长28. 1亿吨,为2005年以来增长量最大的一年。污水排放量的急剧增加给各级城市带来极大的负担,污水的处理主要是通过污水处理厂来完成,现在我国污水处理厂建设发展很快,2003年中国污水日处理能力为4682万立方米,到2010年中国污水日处理能力已经增长到1. 25亿立方米。在污水处理厂建设方面,截至2011年中国累计建成城镇污水处理厂2, 832座,正在建设的城镇污水处理项目达1,600个,总设计能力约3,900万立方米/日。竖流式沉淀池是污水处理流程中常见的固液分离设施[19],[20]。

周成湘、周玲君[1]等提出的设计方案如下：图1为竖流式沉淀池,为保证水流自下而上垂直流动,要求池径与池深(有效水深,不含泥斗深)比不超过3,否则不能形成竖向流,发挥不了竖流式沉淀池在缓冲层中的絮凝用。同时受中心配水要求均匀的限制,所以池径受限,一般小于8 m。图1a为普通竖流式沉淀池。污水从池中心进入沉淀池的缓冲层,此时污水含泥量最高,它与缓冲层沉淀下的污泥相互接触、吸附,促进颗粒的絮凝,使颗粒径变大,加快沉淀速度。同时又在缓冲层形成污泥悬浮层,直接拦截污水中的污泥颗粒。由于上述絮凝和拦截两个功能,使得其沉淀效果要高于其它类型的沉淀池。但由于池内中心配水流速大、不均匀,直接影向沉淀效果,使上述优点打折扣,特别是当池径越大,影响越明显。这是限制普通竖流式沉淀池池径不能做大的主要原因。普通竖流式沉淀池上升流速为0.5～1.0 mm/s,表面负荷为1.8～3.6 m3/(m2#183;h)。图1b是竖流式斜扳(或斜管)沉淀池。它在图1a的基础上加斜板(或斜管),从而增大沉淀池沉降面积,缩短颗粒沉降深度，改善水中流态,使之絮凝沉淀效果更好。该池上升流速为0.6～1.1 mm/s,表面负荷为2.2～4.0 m3/(m2#183;h)。但由于污水悬浮物多,在斜扳(斜管)中易结污堵塞,增加了冲洗和维护管理难度,同样也受中心配水限制,因此在污水处理工艺中采用斜扳(斜管)实例不多。而在自来水厂净水工艺中普遍应用。