[科普中國]-沉降槽

概述

沉降槽也稱增稠器或澄清器，是重力沉降設(shè)備，用來提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液。當(dāng)沉降分離的目的主要是為了得到澄清液時(shí)，所用設(shè)備稱為澄清器；若分離目的是得到含固體粒子的沉淀物時(shí)，所用設(shè)備為增稠器。由于從沉降槽得到的沉渣中還含有約50%的液體，懸浮液的增稠常作為下一步分離的預(yù)處理，以減小后工序分離設(shè)備的負(fù)荷。

沉降槽可間歇操作也可連續(xù)操作。在工業(yè)生產(chǎn)中比較常見的有沉淀池、多層傾斜板式沉降槽、逆流澄清器、耙式濃密機(jī)及沉降錐斗等。沉降槽適用于處理量大而固體含量不高、顆粒不太細(xì)微的懸浮料漿。

沉降槽具有雙重作用。其一是從料漿中分出大量清液，要求液體向上的速度在任何瞬間都必須小于顆粒的沉降速度，因此沉降槽應(yīng)有足夠的沉降面積，保證清液向上及增濃液向下的通過能力。其二是沉降槽必須要達(dá)到增濃液所規(guī)定的增濃程度，增濃程度取決于顆粒在槽中的停留時(shí)間，為此沉降槽加料口以下應(yīng)有足夠的高度，保證底流緊聚所需的時(shí)間。

要使沉降槽獲得滿意的澄清效果，在接近槽頂處必須保持一個(gè)微量固體含量區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)顆粒接近于自由沉降的狀態(tài)，在該區(qū)域內(nèi)的顆粒沉降速度由于超過清液向上的速度而下沉。若該區(qū)域太淺，一些小顆粒有可能隨溢流液體從頂部溢出。由于通過上部清液區(qū)液體的體積流量等于料漿與底流中液體的體積流量之差，因此，底流中固體物的濃度和生產(chǎn)能力決定了澄清區(qū)的狀況。

為了提高給定尺寸和類型的沉降槽的處理能力，除了確保沉降槽具有足夠的沉降面積外，還應(yīng)盡可能提高顆粒的沉降速度。多數(shù)情況下，是通過加入凝聚劑或絮凝劑，促使微細(xì)顆?；蚰z粒凝結(jié)成大顆粒而加速沉降。凝聚是通過加入電解質(zhì)，改變顆粒表面的電性，使顆粒相互吸引而結(jié)合；絮凝則是加入高分子驟合物或高聚電解質(zhì)，使顆粒相互團(tuán)聚成絮狀。常見的凝聚劑和絮凝劑有 、 等無機(jī)電解質(zhì)，聚丙烯酰胺、聚乙胺和淀糕等高分子聚合物。也可用加熱的方法降低沼體黏度，并在溶解小顆粒的同時(shí)促使大顆粒長大。沉降槽經(jīng)常配置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌器，減低懸浮液的表觀黏度，緊聚沉淀物。

如右圖所示的是連續(xù)操作、帶錐形底的沉降槽。懸浮液于沉降槽中心液面下0.3～1m處連續(xù)加入，顆粒向下沉降至器底，底部緩慢旋轉(zhuǎn)的齒耙（轉(zhuǎn)速為0.025～0·5r/min）將沉降顆粒收集至中心，然后從底部中心處出口連續(xù)排出；沉降槽上部得到澄清液體，由四周溢流管連續(xù)溢出。

沉降槽一般用于大流量、低濃度、較粗顆粒懸浮液的處理。大的沉降槽直徑可達(dá)10～100m，深2.5～4m，其結(jié)構(gòu)簡單，處理量大，操作易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和機(jī)械化。工業(yè)上大多數(shù)污水處理都采用連續(xù)沉降槽。1

在冶金工業(yè)中，沉降槽是氧化鋁生產(chǎn)液固分離主要設(shè)備之一。清液密度、底流密度、泥層高度三大指標(biāo)可直接反映沉降槽運(yùn)行是否穩(wěn)定。目前，這三大參數(shù)皆通過人工取樣來進(jìn)行分析。由于人工分析時(shí)間滯后較大，且勞動(dòng)強(qiáng)度高，造成系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重影響產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。能否實(shí)現(xiàn)三大指標(biāo)的在線實(shí)時(shí)顯示就成為提高沉降槽分離效果的主要問題。

分類連續(xù)沉降槽（1）標(biāo)準(zhǔn)型連續(xù)沉降槽

有圓形槽和矩形槽兩大類，其原理相同。應(yīng)用最普遍的是圓形槽，漿料可從側(cè)邊加入，亦可自中央加入。操作時(shí)，漿料以一定速度加入，使固體有足夠時(shí)間沉于槽底，并靠耙子的轉(zhuǎn)動(dòng)（0.5～0.025r/min），使沉積濃泥聚集于槽底中心，由隔膜泵連續(xù)排出。

連續(xù)沉降槽直徑可達(dá)100m，每晝夜可沉降出3000t沉淀物。由兩個(gè)以上重迭的沉降槽，可組成多層濃縮槽，這種槽型可充分利用場地面積和減少建造材料。

（2）沉降過濾槽

帶過濾裝置的沉降槽稱為沉降過濾槽。此種槽中掛有多排過濾管，濾管直徑150～200mm，長1200～1500mm，管壁有小孔，外套濾布，濾布可拆換，整個(gè)過濾裝置浸沒在沉降槽中礦漿的液面下。過濾裝置有20～25排，每排由4—6根過濾管組成。過濾管與水平支管相連，水平支管與真空及壓縮空氣分配室相通，能自動(dòng)更換。當(dāng)停止使用真空而轉(zhuǎn)換為壓縮空氣時(shí)，濾渣即落到槽底，由刮泥器將濃泥移向排泥口。沉降過濾槽的處理能力依處理礦漿性質(zhì)而異，對一般浮選礦漿，每100平方米過濾面積每晝夜能濃集150～350t固體。

沉降過濾槽與一般沉降槽相比，可加速沉降過程并獲得液固比較低的濃泥；與真空過濾帆相比，生產(chǎn)能力較大，能耗低，但濃泥的液固比較高。

（3）層狀澄清沉降槽

層狀沉降槽是一種帶有傾斜隔板、利用顆粒淺層沉降和滑動(dòng)原理，使?jié){料中固體顆粒沉降的靜態(tài)沉降槽。2

間歇沉降槽間歇沉降槽通常為底部稍呈錐形并帶有出渣口的大直徑貯液罐。需要處理的懸浮料液在罐內(nèi)靜置足夠時(shí)間以后，用泵或虹吸管將上清液抽出，而增濃的沉渣由罐底排出。中藥前處理工藝中的水提醇沉工藝或醇提水沉工藝常常是采用間歇沉降槽完成。3

沉降槽的構(gòu)造單層沉降槽沉降槽是用來提高懸浮液濃度并同時(shí)得到澄清液體的重力沉降設(shè)備。沉降槽又稱濃密機(jī)或增濃器。沉降槽可間歇操作或連續(xù)操作，其中常用的是連續(xù)操作。

間歇式沉降槽通常為帶有錐形底的圓槽，其中的沉降情況與間歇沉降試驗(yàn)時(shí)玻璃筒內(nèi)的情況相似。需要處理的懸浮料漿在槽內(nèi)靜置足夠時(shí)間以后，增濃的沉渣由槽底排出，清液則由槽上部排出管抽出。

如右圖所示為一典型的連續(xù)式單層沉降槽示意圖，該設(shè)備主要由底部略成錐形的大直徑淺槽體、工作橋架、刮泥機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)立軸、立軸提升裝置、刮泥裝置（刮臂和刮板）等組成。

單層沉降槽的工作原理是：沉降槽的中央下料筒插入到懸浮液區(qū)，待分離的懸浮液（料漿）經(jīng)中央下料筒送到液面以下0.1～1.0m處，在盡可能減小擾動(dòng)的條件下，迅速分散到整個(gè)橫截面上，液體向上流動(dòng)，清液經(jīng)由槽頂端四周的溢流堰連續(xù)流出，稱為溢流；固體顆粒下沉至底部，緩慢旋轉(zhuǎn)的耙機(jī)（或刮板）將槽底的沉渣逐漸聚攏到底部中央的排渣口連續(xù)排出，排出的稠泥漿稱為底流。耙機(jī)的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)是為了促進(jìn)底流的壓縮而又不至于引起攪動(dòng)。料液連續(xù)加入，溢流及底流則連續(xù)排出。當(dāng)連續(xù)式沉降槽的操作穩(wěn)定之后，各區(qū)的高度保持不變，如右圖所示。

連續(xù)式沉降槽的直徑，小者為數(shù)米，大者為幾十米甚至上百米。高度一般在幾米以內(nèi)，2.5~4m比較常見。耙機(jī)轉(zhuǎn)速通常為小槽約1r/min、大槽減至0.1r/min。排出的底流中，液體含量常高達(dá)50%以上。

多層沉降槽多層沉降槽相當(dāng)于把幾個(gè)單層沉降槽垂直疊放，共用一根中心豎軸帶動(dòng)各槽的轉(zhuǎn)耙，各層之間的懸浮液是相通的，上一層的下料筒插入下一層的泥漿中形成泥封，使下一層的清液不會(huì)通過下料筒進(jìn)入上層。各層內(nèi)所規(guī)定的濃縮帶沉渣高度由下一層中的壓力差所控制，以防止上層的沉渣面由于沉渣流人下層而下降。壓力差可由相鄰兩層沉降槽溢流管內(nèi)清液的高度差而產(chǎn)生。

多層沉降槽的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，比同樣面積的單層沉降槽節(jié)省材料；但操作控制較為復(fù)雜。尤其是近年來，單層沉降槽的生產(chǎn)能力可通過加高槽體而提高，多層沉降槽的優(yōu)勢已不稚明顯。沉降槽的生產(chǎn)能力是由它的截面積來保證的，與高度無關(guān)。沉降槽的高度根據(jù)槽內(nèi)要移存的沉渣量，由經(jīng)驗(yàn)確定。4