懸浮澄清池

懸浮澄清池是一種傳統的淨水工藝。其工作原理是利用池底部進水形成的上升水流使澄清池內的成熟絮粒處於一種平衡的靜止懸浮狀態，構成所謂懸浮泥渣層。投加混凝劑後的原水通過攪拌或配水方式生成微絮粒，然後隨着上升水流自下而上地通過懸浮泥渣層，進水中的微絮粒和懸浮泥渣層中的泥渣進行接觸絮凝，使細小的絮粒相互聚合，或被泥渣層所吸附，而清水向上分離，原水得到淨化。

懸浮泥渣作為懸浮澄清池的主要工作介質，直接影響到澄清池的處理效率。泥渣濃度作為表徵泥渣狀態的一項重要指標，若能實現在線測定，則對水廠運行可以起到積極的指導作用 ^[1]  。

懸浮澄清池在運行時，懸浮泥渣層在上升水流的作用下呈懸浮狀存在於水體，使該水體的單位體積重量即密度發生變化，懸浮物含量愈高則密度值愈大，當懸浮物含量為零，則密度值便等於水的密度。根據密度即可換算出懸浮泥渣的濃度。

懸浮澄清池應用於給水處理具有悠久的歷史，在大力提倡發展循環經濟，建立節約型社會，並把節水、節地和節能作為發展主題，澄清池因為集混凝和沉澱於一體，在節地和節能方面有較大的優勢，故在進行藥劑革新和工藝改造後必將擁有光明的前景。

澄清工藝主要依靠活性泥渣層達到澄清目的，充分利用池中的成熟絮凝體改善絮凝條件，使雜質顆粒與其發生接觸絮凝而從水中分離，從而提高處理效果，並使沉澱污泥具有較高的含固率。

通過進行懸浮澄清池模型試驗發現，混凝劑和助凝劑聯合投加去除濁度和有機物的效果優於混凝劑單獨投加，其原因主要是聯合投加所形成的絮體粗大而密實，懸浮絮體層顆粒濃度大，並進而對脱穩膠體經過絮體層時微觀流態產生較大影響，混凝反應因此而產生較大變化。

原水加入混合劑經調節混合後，由原水管進入除氣筒，以排出水中空氣。然後經中心管，配水管進入懸浮層錐底，原水即上升。在懸浮區由於水力作用和水中懸浮物膠體的凝聚吸附作用形成懸濾層，使水淨化。在原水濁度較低時(小於2500mg/l)，懸浮層之衰老沉渣，經排渣筒排入濃縮室，濁度較大時，借錐底開孔讓粗顆粒泥砂及衰老沉渣靠重力下沉至濃縮室，並在濃縮室沉澱後靠兩側排泥直管定期輪換排除。經過懸浮層澄清後之淨水不斷上升，均勻溢入環形集水槽，然後流向溢流堰測量出水量，再經集水匣，淨水管，最後流入蓄水池。回收之清水經強制出水管借水壓力上升至回水匣，並經集水匣，淨水管流至蓄水池備用。每個澄清池的淨化能力約為50立方米/小時 ^[2]  。

混凝過程是一個復相反應過程。一般情況下，只要保持適宜的pH值和攪拌強度，水解聚合和吸附脱穩階段的速度非常迅速，而絮凝階段的速度則緩慢得多。絮凝速度主要取決於碰撞效率、碰撞次數和速度梯度等因素。而產生碰撞的動力主要有：布朗運動、速度梯度和湍流碰撞。提高絮凝反應效果的途徑主要如下：

1)增大速度梯度；

2)增大液體中的顆粒濃度；

3)增大顆粒尺寸；

4)增大顆粒比重等。

顯然，這一理論對於改進懸浮澄清池的處理效果具有重要的指導意義。

懸浮澄清池模型試驗結果表明，混凝劑和助凝劑聯合投加去除濁度和有機物的效果優於混凝劑單獨投加。這是因為，混凝劑與高分子絮凝劑聯合投加並經過一定的水力條件後懸浮絮體層中可以生成一種密度大，具有類凝膠網絡結構的高密度網狀絮體。懸浮層中絮體體積濃度也遠比單獨投加要高。這樣，脱穩膠體經過絮體層時微觀流態產生較大變化，混凝反應因此而受到影響。具體説來，高密度絮體對懸浮澄清池處理效果的主要影響如下：

1)絮體大而密度、體積濃度高，完全滿足增大液體中的顆粒濃度、顆粒尺寸和比重的要求，因而能夠顯著提高絮凝反應效果。

2)當體積濃度增大後，干擾沉降速度隨着顆粒濃度的增大而減小，同時阻力系數是急劇增大的，這導致阻力急劇增大。在水力負荷即上升流速不變的條件下，阻力急劇增大導致速度梯度的增大，因而滿足增大速度梯度的要求。另外，在懸浮澄清池中，當水流通過顆粒之間的縫隙時，流線方向會產生急劇的改變，在相鄰的兩個顆粒後面產生一對微小的渦流，由於顆粒之間的距離非常小，產生的大量微小渦流有利於絮凝的進行。體積濃度增大後顆粒之間的距離變小，阻力增大，因而形成的微小渦流也更小，顯然這將有助於絮凝反應的進行。

3)顆粒之間的凝結力變大。混凝劑和助凝劑聯合投加後所形成的絮體遠大於單獨投加。這樣，在進入絮體層前的微絮體基本不變時，微絮體與絮體層中成熟顆粒尺寸之間的差別將增大，顆粒之間的凝結力變大，進而形成的絮體也愈加密實。

4)顆粒之間碰撞的或然率增大。在微絮體與絮體層中成熟顆粒尺寸之間的差別增大後，其碰撞機會也增大。在膠體脱穩程度不變的條件下，碰撞機會的增大將有助於絮凝反應的進行，使得出水水質改善 ^[3]  。