斜管及斜板沉淀技術(shù)具有表面負(fù)荷高、去除率高、停留時(shí)間短、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。異向流斜管(斜板)沉淀技術(shù)在鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣洗滌水、連鑄二冷水、熱軋濁環(huán)水、冷軋廢水、全廠綜合廢水等處理工藝中均得到了廣泛的應(yīng)用。筆者在鋼廠水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)及調(diào)試工作中，發(fā)現(xiàn)很多采用斜管及斜板沉淀技術(shù)的沉淀設(shè)施在運(yùn)行過程中都存在一些共同的問題。經(jīng)過分析認(rèn)為，這些問題的產(chǎn)生與斜管及斜板沉淀設(shè)施的構(gòu)造以及鋼廠水質(zhì)特點(diǎn)密切相關(guān)。筆者結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，建議從技術(shù)及管理兩方面采取改進(jìn)措施來避免這些問題的產(chǎn)生。

　　1 問題情況描述

　　斜板(斜管)沉淀池是利用“淺層理論”，在沉淀池中加設(shè)斜板或者蜂窩斜管，以提高沉淀效率的一種沉淀池。在鋼廠水處理設(shè)施實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，斜板(斜管)沉淀池在不同工藝應(yīng)用中可能出現(xiàn)下面的問題：(1)污泥在斜板或斜管內(nèi)堵塞并在頂部沉積，如果不及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧�，�?huì)導(dǎo)致污泥在斜板及斜管頂部大量沉積并向周圍擴(kuò)散，污泥無法正常從泥斗排出;(2)沉淀池水面會(huì)有氣泡冒出并且伴隨大片的浮渣漂起，使出水夾帶大量的顆粒物，造成出水水質(zhì)惡化;(3)斜板及斜管被壓縮變形，嚴(yán)重時(shí)甚至坍塌，造成設(shè)備出水水質(zhì)持續(xù)惡化，甚至需要停運(yùn)設(shè)備，進(jìn)行斜板(斜管)的沖洗甚至更換，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定造成影響。

　　2 實(shí)例介紹

　　2.1 熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)

　　唐山某鋼廠熱軋型材濁環(huán)水系統(tǒng)設(shè)5組斜管沉淀池，原水經(jīng)旋流井去除氧化鐵皮后提升進(jìn)入機(jī)械反應(yīng)池，投加無機(jī)和有機(jī)絮凝劑后自流進(jìn)入斜管沉淀池。設(shè)備投運(yùn)1 a后，斜管沉淀池出水懸浮物從投運(yùn)初期的<10 mg/L，在較短的時(shí)間內(nèi)逐漸增大到20 mg/L以上。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解到型材的生產(chǎn)品種、產(chǎn)量都沒有發(fā)生顯著變化，而且在此期間通過調(diào)整藥劑投加量等措施也無法降低設(shè)備出水懸浮物。對(duì)斜管上部水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)沉淀池前端出水比較渾濁，末端較前端清澈，而且前端局部斜管上部出現(xiàn)了明顯的高濁度水“泉涌”現(xiàn)象，這部分高濁度的水?dāng)y帶的懸浮物一部分向周圍擴(kuò)散并沉降于斜管頂部，一部分隨出水流出造成了沉淀池出水懸浮物升高。經(jīng)過分析，判斷斜管上部的高濁度水“泉涌”現(xiàn)象是由于斜管底部存在的污泥堆積到一定高度，導(dǎo)致局部水流發(fā)生流向改變及水量增大造成的。將其中1臺(tái)斜管沉淀池的水位降低到斜管頂部，發(fā)現(xiàn)斜管頂部已經(jīng)有成片的污泥淤積，一些斜管被污泥堵塞，繼續(xù)降低水位到斜管底部，并將斜管取出沉淀池，發(fā)現(xiàn)第1個(gè)泥斗已經(jīng)充滿污泥，并且污泥已經(jīng)堆積到接近斜管底部，第2個(gè)泥斗也有大量污泥，其他泥斗內(nèi)的泥量逐漸減少。這個(gè)現(xiàn)象恰好驗(yàn)證了之前的判斷。

　　2.2 冷軋酸堿廢水處理系統(tǒng)

　　本溪某鋼廠冷軋廢水處理站酸堿廢水處理系統(tǒng)設(shè)4組斜板沉淀池，在設(shè)備運(yùn)行過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)斜板沉淀池水面上有大片絮體漂浮，盡管沉淀池斜板上部的出水整體上看起來比較清澈，但因表面漂浮的難以沉降的絮體隨著出水流出，導(dǎo)致出水懸浮物仍然超標(biāo)。對(duì)斜板沉淀池逐一進(jìn)行連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)，存在漂浮絮體的沉淀池前端的斜板局部區(qū)域，尤其是斜板和池壁間隙處有大量紅褐色污泥冒出，且向上的流速較高，由于污泥密度高，大部分向四周擴(kuò)散并在斜板頂部發(fā)生二次沉降，少部分浮出水面形成漂浮物并向出水端流動(dòng)。判斷上述現(xiàn)象是由于沉淀池前端的污泥斗內(nèi)污泥積累過多造成的。沉淀池水位降低后，可以看到很多斜板之間夾雜著沒有落入泥斗的污泥;透過斜板之間的縫隙可以看到，斜板下面的污泥已經(jīng)積累到接近斜板底部，影響了水流的分布和流向。

　　2.3 綜合廢水處理系統(tǒng)

　　天津某鋼廠全廠綜合廢水處理站設(shè)4組斜管沉淀池，在設(shè)備投運(yùn)幾個(gè)月后，沉淀池出水逐漸變得渾濁，斜管上部水面出現(xiàn)浮渣和細(xì)小礬花，并發(fā)現(xiàn)其中有1組沉淀池斜管頂部有污泥堆積，且出水水質(zhì)惡化，業(yè)主決定清理這組沉淀池斜管表面的污泥，并對(duì)堵塞的斜管進(jìn)行沖洗。在對(duì)沉淀池進(jìn)行排空時(shí)，隨著水位的降低，污泥堆體由于失去浮力向四周擴(kuò)散并將斜管擠壓變形，整個(gè)斜管表面呈塌陷形狀。分析認(rèn)為，這種問題產(chǎn)生的原因是由于該組沉淀池離混凝反應(yīng)罐最近，而運(yùn)行過程中忽略了4組沉淀池進(jìn)水水量的均勻分布，導(dǎo)致該組沉淀池進(jìn)水水量最大，且水力負(fù)荷及固體負(fù)荷均是4組沉淀池中最高的，以致在同等的排泥操作制度下，該沉淀池污泥量最大，停留時(shí)間最短，沒有及時(shí)排出的污泥逐漸積累，使一部分污泥黏附在斜管的內(nèi)部造成斜管堵塞，一部分污泥則在斜管頂部二次沉淀形成堆積體。此外，選擇的斜管材料強(qiáng)度和厚度較低，這也是造成斜管迅速坍塌的重要原因。

　　3 問題分析

　　3.1 污水特點(diǎn)

　　鋼廠污水具有以下特點(diǎn)：(1)懸浮物高，懸浮固體比重大。有些原水雖然懸浮物不高，但是經(jīng)過中和處理、石灰軟化處理之后易形成濃度高、比重較大的固體顆粒，這使得懸浮顆粒物易于沉淀形成比重較大的污泥;(2)含油和有機(jī)物。連鑄、熱軋、冷軋等廢水中含有油，其通常經(jīng)過混凝作用與水中的懸浮顆粒物結(jié)合形成絮體在沉淀池內(nèi)去除。全廠綜合廢水通常含有機(jī)物，其中一部分需通過混凝沉淀去除。含油及有機(jī)物的污水在使用斜管或斜板沉淀池進(jìn)行沉淀處理時(shí)，污泥容易在斜管或斜板上黏附。此外，如果污泥存儲(chǔ)時(shí)間過長(zhǎng)，油和有機(jī)物會(huì)產(chǎn)生厭氧反應(yīng)生成氣泡，將污泥帶到沉淀池表面。

　　3.2 設(shè)備構(gòu)造

　　發(fā)生問題的沉淀池橫截面均為長(zhǎng)方形，其沿水流方向有多個(gè)泥斗。水流進(jìn)入沉淀池后有2種主要的流動(dòng)狀態(tài)，一種是水流沿斜管或者斜板向上流的狀態(tài)，另一種是水流呈現(xiàn)向沉淀池末端水平流動(dòng)的狀態(tài)。而水中的污泥絮體主要在斜管或斜板上沉淀，當(dāng)積累到一定程度時(shí)，便自動(dòng)下滑，與斜管或斜板內(nèi)的水流呈異向流動(dòng)〔1〕，如圖 1所示。

 圖 1 斜管(斜板)沉淀池內(nèi)污泥分布示意

　　由圖 1并結(jié)合鋼廠污水的特點(diǎn)可知，在長(zhǎng)方形沉淀池內(nèi)，污水中部分大而重的絮體直接沉淀在水流流經(jīng)的第1個(gè)泥斗內(nèi)，由于靠近進(jìn)水端的顆粒物濃度高，進(jìn)水端斜管或斜板產(chǎn)生的污泥量也大，因此進(jìn)水流經(jīng)的第1個(gè)泥斗內(nèi)的污泥量最大;而隨著水中顆粒物在第1個(gè)泥斗內(nèi)的沉積，流經(jīng)其余泥斗的水中顆粒物濃度逐漸降低，最終產(chǎn)生污泥量前高后低的現(xiàn)象。當(dāng)排泥不充分時(shí)，前端污泥越積累越多，漸漸“觸及”斜管或斜板的底部，部分斜管或者斜板被污泥堵塞，改變了水流分布的均勻性，導(dǎo)致其余的斜管或者斜板處理負(fù)荷增大、流速提高，使得部分污泥還來不及在斜管或斜板內(nèi)沉淀就被水流帶到出水區(qū)。在出水區(qū)由于斷面擴(kuò)張，流速突然降低，原先未沉淀的顆粒物重新在出水區(qū)沉淀，并落入已經(jīng)堵塞的斜管或斜板表面，有些甚至逐漸積累在尚在出水的斜管或斜板表面。絮體的二次沉淀加劇了斜管或者斜板的堵塞形成惡性循環(huán)，最終在斜管或斜板填料頂部形成污泥堆體。

　　3.3 運(yùn)營(yíng)管理

　　由于斜管或斜板沉淀池內(nèi)存在污泥產(chǎn)生量前高后低的現(xiàn)象，在這種情況下，如果采用同等的時(shí)間間隔對(duì)各組沉淀池所有的泥斗進(jìn)行排泥，則會(huì)出現(xiàn)前端排不凈、后端排清水的排泥不均勻現(xiàn)象，不僅影響沉淀池的正常運(yùn)行，也不利于降低污泥的含水率。目前，很多鋼廠在對(duì)斜管或斜板沉淀池設(shè)定自動(dòng)排泥程序時(shí)，采用不同泥斗排泥時(shí)間間隔相等、單次排泥時(shí)間也相等的設(shè)置，正是忽略了上述情況。

　　3.4 危害分析

　　斜管或斜板沉淀池一旦發(fā)生填料堵塞的問題，早期會(huì)導(dǎo)致斜管或斜板沉淀效果下降。因污泥堆積無法充分排出，會(huì)使沉淀池的有效容積縮小，停留時(shí)間縮短，導(dǎo)致沉淀池的處理效果下降，使沉淀池出水水質(zhì)變差。隨后逐漸發(fā)展為大量斜管或斜板堵塞，并且污泥在斜管或斜板頂部堆積之后，向填料施加巨大的壓力，導(dǎo)致斜管或斜板被壓縮變形、傾斜、底部壓扁、頂部塌陷。斜管或斜板間隙受到擠壓變小、傾斜角度減小、底部支撐處壓扁、頂部凹陷變形等一系列問題出現(xiàn)之后，將進(jìn)一步阻礙污泥滑向泥斗，加劇污泥在填料表面堆積，最終導(dǎo)致斜管或斜板大面積報(bào)廢，嚴(yán)重時(shí)可能影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行甚至造成停產(chǎn)。

　　4 解決對(duì)策 4.1 改進(jìn)設(shè)計(jì) 4.1.1 池型選擇

　　基于長(zhǎng)方形斜管或斜板沉淀池存在處理負(fù)荷分配不均的缺陷，在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)充分考慮水質(zhì)特點(diǎn)，如果預(yù)見可能會(huì)產(chǎn)生沉淀池前端處理負(fù)荷過高導(dǎo)致填料堵塞和泥斗積泥的問題，最好避免選擇長(zhǎng)方形的池型。

　　4.1.2 泥斗錐度

　　在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，很多成套的沉淀設(shè)備泥斗錐度小，有些甚至不到45°，小于污泥的堆積角，使泥斗內(nèi)的污泥沉積在泥斗壁面不容易向排泥口滑落。用其處理黏附性較強(qiáng)的含油及有機(jī)物污泥，將影響排泥效果。因此，在設(shè)備設(shè)計(jì)及選型過程中，可以適當(dāng)增加泥斗的錐度，對(duì)于受空間限制無法提高泥斗錐度的，可以通過增加泥斗的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)泥斗錐度的增大。盡管設(shè)計(jì)改進(jìn)之后的工程造價(jià)會(huì)相應(yīng)增加，但可以實(shí)現(xiàn)后期運(yùn)營(yíng)成本的降低。

　　4.1.3 斜板(斜管)的設(shè)計(jì)

　　在不影響出水效果的前提下，可以適當(dāng)增加斜管或斜板安裝的傾斜角度，這不僅能使沉淀物順利滑落入泥斗，而且可以減少污泥在填料頂部的二次沉淀。此外，設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免斜管或斜板與沉淀池的內(nèi)壁之間存在空隙;在斜板或斜管選型時(shí)應(yīng)注意材料的強(qiáng)度和厚度。

　　4.1.4 均勻進(jìn)水分布

　　在設(shè)計(jì)斜管或斜板沉淀池時(shí)，保證進(jìn)水分布的均勻性。從設(shè)備外部來講，要保證各組沉淀池進(jìn)水分配均勻;從設(shè)備內(nèi)部來講，要保證沉淀池內(nèi)部水流分布均勻，避免局部負(fù)荷過高。

　　4.1.5 排泥管設(shè)置

　　在1組并列的沉淀池之間，往往是每臺(tái)沉淀池多個(gè)泥斗的排泥口通過一個(gè)排泥管進(jìn)行串聯(lián)，由于單臺(tái)沉淀池內(nèi)不同泥斗之間污泥量存在差異，這種設(shè)計(jì)容易造成單臺(tái)沉淀池內(nèi)不同泥斗之間排泥不均勻�？梢詫⒃O(shè)計(jì)更改為將不同并列設(shè)備之間同等位置的泥斗進(jìn)行串聯(lián)，這樣更有利于排泥量的控制。

　　4.2 強(qiáng)化管理措施

　　4.2.1 水質(zhì)管理及巡視

　　在設(shè)備運(yùn)行過程中，通過每日對(duì)沉淀池進(jìn)出水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握水質(zhì)變化規(guī)律;此外，必須加強(qiáng)設(shè)備的巡檢，定期觀察沉淀池斜管或斜板上部出水區(qū)的水質(zhì)情況，如果發(fā)現(xiàn)局部斜管或斜板有大量的顆粒物或者氣泡冒出，應(yīng)特別注意可能存在的故障隱患，并及時(shí)排除。

　　4.2.2 加強(qiáng)排泥管理

　　在設(shè)備運(yùn)行過程中，要摸索出適合各個(gè)泥斗的排泥周期及時(shí)間，不同泥斗要有區(qū)別地設(shè)定排泥操作制度，并根據(jù)沉淀池的運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整。

　　4.2.3 斜板(斜管)的定期清理

　　對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行的沉淀池，如果發(fā)現(xiàn)斜管或斜板的堵塞以及填料頂部污泥沉積難以避免，在運(yùn)行過程中就應(yīng)及時(shí)對(duì)斜管或斜板進(jìn)行清理�？梢栽谛惫芑蛐卑宄恋沓仨敳坎僮髌脚_(tái)設(shè)置便捷有效的輔助沖洗設(shè)施，對(duì)填料進(jìn)行及時(shí)沖洗。沖洗過程中應(yīng)先排空污泥，然后逐次少量排水，使水位緩慢下降，填料頂部的污泥緩慢擴(kuò)散;同時(shí)，輔助以高壓水進(jìn)行沖洗。不能采取快速排水放空處理措施，否則填料頂部的污泥會(huì)因失去浮力瞬間將填料壓塌，造成經(jīng)濟(jì)損失。

　　4.2.4 其他輔助措施

　　由于鋼廠污水含油和有機(jī)物，有時(shí)泥斗內(nèi)的污泥不能及時(shí)排出或者排不干凈，導(dǎo)致污泥內(nèi)的油和有機(jī)物發(fā)生厭氧反應(yīng)產(chǎn)生氣體。氣體上升的過程中，可將一部分污泥顆粒吸附并帶到水面，在沉淀池的清水區(qū)形成一層浮渣，隨出水流過出水堰，嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。這種情況下，為了避免本已處理干凈的清水產(chǎn)生二次污染，可以橫向設(shè)置可移動(dòng)的浮渣擋板，將浮渣進(jìn)行攔截，一部分浮渣在聚集變大后可沿著擋板向下沉入水中，另一部分可通過人工進(jìn)行撇除。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 結(jié)論

　　鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)是連續(xù)性的，這就要求水處理設(shè)施在運(yùn)行過程中保持連續(xù)穩(wěn)定。一般情況下，斜管及斜板沉淀池都是所在處理工藝的核心環(huán)節(jié)，它的出水水質(zhì)直接影響生產(chǎn)的用水水質(zhì)。因此，需要對(duì)斜管及斜板沉淀設(shè)施給予足夠的重視，采取必要的措施來保證斜管及斜板沉淀設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行及處理效果。