水处理科普小知识：一体化净水设备

一体化净水设备，又名FA/FJ一体化净水设备，或应急净水设备。

一体化净水设备是一种新型重力式自动冲洗净水器，该装置适合进水浊度最高可达3000NTU，出水浊度≤3NTU。该净水器集絮凝、反应、沉淀、污泥浓缩、集水过滤于一体，自动排泥、自动反冲洗。本装置处理效果好，出水水质优良，占地面积小，节水、节电，通过水力自动反洗，无需人员管理。

一、储水池：将一体化净水器出水收集于储水池中，方便后续利用。

二、仪器仪表及电控系统：

进口总管安装电磁流量计，设备出水设置在线pH仪，用于观察出水水质。

控制说明：

整套系统采用可编程逻辑控制器(PLC)，同时完成电气和仪表部分的自动控制。

三、一体化净水设备的结构及性能

凝聚反应区：经加药混合后的原水进入一体化净水器，首先进入装置底部的配水区，净水器的进水为两端进水，穿孔管布水，确保设备布水均匀，并且穿孔管的每个微孔处水流以一定的流速喷出，使污泥呈悬浮状与原水中的细小矾花充分接触， 前级混合后的原水在污泥的吸附作用下，进行彻底的混凝反应，通过剩余污泥的循环回流，进行絮凝反应，使进水与污泥具有更大的接触面积，提高污泥的凝聚效率，使原水中的小矾花凝聚成较大的矾花，为斜管沉降创造有利条件。

四、斜管沉淀区:

1.斜板沉淀池简介

水处理的沉淀工艺是指在重力作用下，悬浮固体从水中分离的过程，原水经过投药，混合与反应过程，水中悬浮物存在形式变为较大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来，以完成澄清的作用。

斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的，是一种在沉淀池内装置许多间距较小的平行的倾斜薄板的沉淀池。斜板沉淀池的特点：沉淀效率高，池子容积小和占地面积小；斜板沉淀池沉淀时间短，故在运行中遇到水质、水量的变化时，应注意加强管理，以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜板的放入，沉淀池水力半径大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜板沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。

设斜板沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0，在理想状态下，L/H=V/u0。可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板，将H分成3层，每层层深为H/3，在u0与v不变的条件下，只需L/3，就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变，由于池深为H/3，则水平流速可正加的3v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真（Hazen）提出的浅池理论。

2.斜板沉淀池特点

①　根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉降速度μo的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比：E=μo/(Q/A)=μo*A/Q。为此，如在同一个池子中，按高度分成N个间隔，是水平面积增加为N倍，在理论上可以提高沉淀能力N倍（实际上由于各种其他因素的影响不不可能达到）。图4-1所示：将一个池子分成4个间隔后，使其有4倍的水池平面面积，则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。

②　池子分成许多水平浅格后，虽可以提高沉淀效率，但增加排泥困难，为此将水平板改为斜板，一方面是水平投影面积增加，一方面积泥可以自动落入池底，便于排除。

③　增加许多平行斜板后，加大水池过水断面的湿周，同时减小水力半径，为此在同样的水平速度V时，可以大大降低雷诺数Re，从而减少水的紊动，促进沉淀。

④　加设斜板，是颗粒沉淀距离缩短，减少了沉淀时间。

斜板沉淀池在生产实践中取得了较好的效果，特别对分散性颗粒的去除效果更为显著。

还有在沉清池的分离区中加设斜板，以提高出水效率，也取得乐一定的效果。

3.斜板沉淀池构造及优点

①　斜板沉淀池与斜管沉淀池的构造对比

斜板沉淀池与斜管沉淀池的工作原理基本上是一样的，都是根据浅池理论发展而来，相对斜板沉淀池现在用的最多的是斜管沉淀池。斜管沉淀池是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜管的沉淀池，而斜板沉淀池是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜板的沉淀池。斜管沉淀池较斜板沉淀池沉淀效率更高，池子容积小和占地面积小；斜管沉淀池沉淀时间也较短，故在运行中也会遇到水质、水量的变化时，也应注意加强管理，以保证达到要求的水质。从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜管的放入，沉淀池水力半径相对斜板大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜管沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。

②　斜板沉淀池的工作原理

斜板与水平面的夹角成60o，放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池（上层为回转隔板，下层为来回隔板）转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。

污泥量少，减少了污泥脱水等后处理工作量；产生的污泥沉降性好，有利于后段悬浮物的去除。

4.斜板沉淀池的设计原理

斜管沉淀区分为上下两部分，通过改变上下两层的斜管的孔径，提高水力梯度值，依据浅层沉淀理论，设置斜管加速沉降，下部反应区快速形成的大颗粒状絮体，在两层斜管之间水流方向发生改变，将会增加小颗粒絮体间的接触机会，在流经上层斜管时，进一步沉淀使出水得到净化。

形成的絮状体悬浮物在一层斜管区进行整流及预沉，一层斜管起均匀布水及导流作用，经充分反应后絮状水体沿二层斜管倾斜方向往上流动，进入沉降区内进行固液分离，沉积下来的污泥在重力及水流推力的作用下，沿斜管倾斜方向往下滑落。

五、一体化净水设备污泥区:

斜管沉淀区沉淀的污泥通过水力的推流及自然沉降，部分剩余污泥经水力推动进入污泥区，大部分污泥回流进入高浓度混合反应区，为保证污泥区排泥的彻底性，每套净水器污泥区设有排泥系统及辅助排泥装置。

排泥系统:每套净水器排泥系统由4套排泥阀及4套辅助排泥阀组成，辅助排泥系统在工艺中主要起助冲的作用，采用穿孔管助冲型式，沿污泥区底部设置，用于排泥时污泥区的搅动，以利于污泥的彻底排净。

六、一体化净水设备集水及滤池配水区：

在沉淀池的清水区采用三角堰板集水，经集水后汇入集水槽，使系统集水均匀。

集水槽出水自流进入配水区，经配水区进入各滤室内，每套净水器设有8套配水管，分别进入8个滤池内，每个滤池的进水配有进水流量调整挡板，可对每个滤池进水流量进行手动调节及设定，以保证各滤室配水的均匀性。

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