技术控丨改进型机械搅拌澄清池

苏州市横山水厂两座3万m3/d机械搅拌澄清池，于1977年建成投产。为提高供水能力，近年对其进行了技术改造，取得了很好的效果。1983年高峰供水时，两座澄清池的出水量提高了一倍，可达12.2万m3/d，出水浊度为5度左右。

一、原设计参数

    该水厂原水特点：夏季低浊多藻类；冬季低温低浊度。年均浊度为79度，最低月均26

度，最高月均142度。年均色度为26度，pH值为7.4，耗氧量为2.10mg/L。

    原机械搅拌澄清池的主要设计参数:

    (1)设计水量Q=3.3万m3/d=1375m3/h；

    (2)澄清池直径D=24m，总高度H=7.9m；

    (3)提升叶轮直径D=3.6m；

    (4)搅拌叶片设计尺寸：长度L=1.37m，宽度B=0.4，共8片；

    (5)第二絮凝室流速口v1=50mm/s；

    (6)分离室上升流速口v2=1.0mm/s；

    (7)澄清池总停留时问t=1.4h；

(8)二絮凝室、一絮凝室和分离室的容积比为1:2.37:7．1。

机械搅拌澄清池的构造如下图。

二、改造前运行情况及存在问题

该池在1977～1979年的三年运行中，产水量已超过设计能力，1979年高峰供水期间，两池最高日达8.28万m3/d，运行发现下列问题：

(1)絮凝室导流沉降比过低，一般为0.3～2%。参加循环絮凝回流泥渣活性得不到充分发挥，失去了机械搅拌澄清池的最大优点。

(2)池底积泥严重。运行2～3个月后，池底积泥厚达2～2.5m，甚至堵塞回流缝隙，只得停止运行而进行清洗。

(3)由于大量回流泥渣下沉，活性泥渣的作用未得充分发挥，药耗较高，一般投加量为25～30mg/L，出水水质不够理想，平均浊度为8～12度。

(4)为提高沉降比，发挥回流泥渣的作用，在运行中采取加快叶轮转速，以提高叶片搅拌强度，使转速由3转/分提高到5转/分，叶轮外缘线速度则由0.56m/s增至0.94m/s。这样，沉降比稍有提高，但又产生了另一问题，即叶轮提升水流的切应力过大，矾花被打碎，同时使大量矾花集中到澄清池外圈池壁处。运行表明．只有在保持转速3转/分左右的条件下，采取增强叶片搅拌强度，才有可能提高沉降比而不致打碎矾花，以改善絮凝效果。

三、改造措施爱其效果

为提高机械搅拌澄清池的产水量，对搅拌叶片进行了技术改造，如下图所示。

1．加长叶片长度

从1.37m增长为2.1m，使其占一絮凝室高度的32%，增加到50%。

2．加宽叶片外缘直径

由2.8m增到3．6m。叶轮若按3转/分计算，则叶片外缘线速度由0．43m/s增为0．56m/s。

3．加大叶片总面积

由原设计4.38m2增为6.88m2，使其占一絮凝室中心横截面面积(45m2)的9.7%，增到15.3%。

四、改造成功的因素分析

    (1)由于搅拌叶片加长、外缘直接加大，使沉降比明显上升，药耗降低，出水浊度下降，是澄清池挖潜改造增加产水量的主要因素。澄清池1絮凝室搅拌叶片作用，是创造絮凝矾花颗粒与活性回流泥渣的适宜碰撞、吸附机率，充为发挥了其活性作用，使矾花既不沉淀也不破碎。对该水厂澄清池而言，叶轮转速在3转/分条件下，使搅拌叶片外缘线速度保持在0.5m/s左右为佳。

从能量观点分析，搅拌叶片的主要功能，是输入一定能量，以保持适度的湍流运动。该水厂澄清池改造后，搅拌叶片挡水面积增加了55%，实际运行功率由3kW增到5kW，这意味着输入能量，即搅拌强度增大。按公式计算，搅拌叶片能量消耗，由7.05J/m3·s提高到10J/m3·s。这是由于G值的提高，因此净水效果也得到了改善。

(2)改变叶轮设置形式。横山水厂澄清池叶轮设置与一般澄清池不同。它设于1絮凝室顶板上部，如图所示。

这种叶轮设置形式，有利于大循环与小循环调节。大循环系指水流通过叶轮从一絮凝室提升到二絮凝室，经窗口、导流板流入分离区。小循环系指另一部分水流从下面伞形板回流至一絮凝室。当叶轮开启度大时，在总提升流量3～5Q中，小循环q'流量就大(即回到1絮凝室流量增大)，而使实际提升流量减小；相反，若叶轮开启度小，则提升流量增大，而小循环流量减小。这种叶轮设置，使澄清池保持一定数量小循环流量，使具有活性循环泥渣回到1絮凝室，继续参与絮凝反应，增加了矾花颗粒浓度和碰撞机率，从而改善了絮凝效果。

(3)投药点适当。该水厂澄清池投药点设在进水管上。它可利用进水管中1～2m/s流速，使絮凝剂随水流快速混合而均匀地扩散到水流中去。

(4)三角配水槽内设穿孔管。在澄清池1.06×1.06m的三角槽中，预埋Dg=100mm塑料管144根。这种配水形式的孔口尺寸一致，并借鉴于快滤池穿孔管形式，使其配水均匀性得到改善。

(5)排泥斗位置合适。澄清池排泥斗顶面距导流室下端1.5m，有利于泥斗在泥渣层中收集污泥。因为经絮凝的水流从导流室四周进入分离室，泥渣向下沉降，若泥斗顶面过高，则难以收集污泥。并泥斗布置合理，排泥正常，也为澄清池正常运行创造了条件。

(6)絮凝室容积比合适。该水厂澄清池二絮凝室、一絮凝室和分离室的容积比为1：2.31：7.1。其中1絮凝室容积比一般澄清池增大了1 8%。这有利于活性泥渣与矾花充分絮凝，停留时间延长，碰撞机率增加，从而使絮凝更为完善。

综上所述，该水厂澄清池搅拌叶片的技术改造，取得了较好的效果。同时，该池原设计的排泥斗位置，穿孔三角配水槽等的特点，也是取得良好净水效果的因素。

    (许安澜  叶吉元)