澄清池

澄清池是利用处于悬浮状态的泥渣作为接触介质，与原水中的细小悬浮物发生接触凝集作用，在同一构筑物内同时进行混凝沉淀过程，使原水较快得到澄清的净水设备。
澄清池中由粗大绒体组成的悬浮泥渣层易于与水中的微细颗粒碰撞，接触，吸附。由于这种接触凝集作用，节约了混凝剂，也缩短了混凝时间，提高了净水效率。在澄清池中，水流由下向上缓慢流动，使快速混凝、沉淀和澄清在一个构筑物内完成，从而减少了占地面积，便于去除污泥，净水效果较好。但澄清池的构造较复杂，对于不同水质、水温有不同的投药和搅拌要求，且须有较高的管理操作水平。当原水浊度过高，排泥量增加时，可借助水压进行间歇式排泥，但此时将增加排出的水量，故采用澄清池要求原水浊度低于3000度。如果原水浊度过低，则不易形成悬浮泥渣，处理效果就较差。
悬浮澄清池 为最早采用的澄清池，较常见的为矩形锥底结构(图1)。两旁为澄清室，中间格为泥渣浓缩室。加混凝剂后的原水通过气-水分离器，分离水中的空气，以免空气进入池内，搅动悬浮泥渣层，影响泥渣层稳定的澄清作用。原水经穿孔配水管进入澄清室，缓慢向上流，通过悬浮泥渣层（接触凝聚区），水中的悬浮杂质被悬浮泥渣吸附截留，清水透过泥渣层缓慢上升，从穿孔集水槽流出。泥渣层中的泥渣不断增加，过多的泥渣从排泥孔溢入泥渣浓缩室，沉淀浓缩后，由穿孔排泥管定期排除。

图1 悬浮澄清池
1.集水槽2.穿孔配水管3.排泥孔4.穿孔回水管5.穿孔排泥管

图2 钟罩脉冲澄清池

1.钟罩脉冲器2.中心管3.进水室4.穿孔集水管5.集水槽6.集水总槽7.稳流板8.穿孔底部配水管9.配水渠道10.穿孔排泥管

悬浮泥渣层是由混凝剂与原水混合反应后形成的矾花所组成，具有较强的接触混凝作用，能吸附水中的胶体杂质，得到良好的净水效果。为使矾花处于悬浮状态，应保持适当的水流上升流速。当水流流速过大时，水流对矾花的摩擦力大于矾花重力，矾花被水流带出。反之，矾花将沉于池底。为保持悬浮泥渣层的净水作用，须保证泥渣层的泥渣浓度达每升数千毫克，厚度在2m左右，适当的流速一般为3.2～3.6m/h，还要求原水水质变化不宜过大。为减少矾花被水带出并使泥渣层表面有膨胀的余地，泥渣层上面的澄清水区深度应保持在1.5～2.0m之间。在运转中及时排除过量的泥渣 (即排除吸附能力下降的“老化”泥渣)，以维持悬浮泥渣层的厚度，保证出水质量。
这种澄清池构造简单，造价低，但净水效率也较低，对水质、水量、水温和加药量变化的适应性差，较常用于中小型水厂。
脉冲澄清池 进水室和脉冲发生器间歇进水。进水时上升流速增加，悬浮泥渣层上升，不进水或进水少时泥渣层下降，使泥渣层处于脉冲升降状态。脉冲澄清池利用此种脉冲升降悬浮泥渣层的接触混凝作用，来达到澄清水质的目的。
脉冲发生器有真空式、S型虹吸式、皮膜式、浮筒切门式、脉冲阀切门式、钟罩式等。其中构造简单，使用最广的为钟罩式(图2)。加入混凝剂并除去空气后的原水进入进水室，当水位达到高水位时产生虹吸作用，水即从中心管、落水井经配水渠道及穿孔底部配水管的孔口以2～4m/s的流速喷出，使原水在稳流板下发生剧烈的混合作用，然后以缓慢的速度，从稳流板缝隙流出，以1mm/s左右的速度向上流动，使泥渣层悬浮起来。在脉冲水流的作用下，悬浮层有规律地上下运动，交替膨胀和收缩，有利于泥渣和水中杂质的接触凝聚，保持泥渣层浓度均匀。当水流上升到泥渣浓缩室顶部后，澄清池断面突然扩大(浓缩室约占澄清池面积的15～20%)，使流速降低，有利于泥水分离。清水逐渐上升经集水管、槽排入总槽供使用。悬浮层中的泥渣不断增加，膨胀上升溢入泥渣浓缩室，沉淀后由底部穿孔排泥管（或虹吸排泥管）定期排除。
加速澄清池 利用涡轮叶片的机械搅拌作用使原水与泥渣均匀混合，完成反应、吸附等作用达到净水效果。
加速澄清池的反应室内装有消除水流旋转现象的挡板，造成较稳定的水流，对进水温度、水质、水量变化有较大的适应能力。由于它不要求保持悬浮泥渣层，可采用较大的上升流速，处理水量大。
加速澄清池的构造如图3。加入混凝剂的原水从进水管到环形配水三角槽流入第一反应室，由于提升叶轮的快速搅拌，发生接触混凝作用，并提升3～5倍进水量的液体送入第二反应室，经过搅拌完成接触凝聚，成为沉降速度大的絮体，经导流管进入分离室（沉淀区），下沉的絮体与上升的水分离，部分泥渣进入集泥斗，经沉淀浓缩定期自动排除。大部份剩下的泥渣回流入第一反应室继续与原水混合、反应。分离室上升流速为3～5m/h，分离室中上升清水经过集水管流出。由于数倍于进水流量的液体在池内循环，故进水流量变化对运转的影响不大。为提高沉淀效果可在分离室加设斜板沉淀装置。加速澄清池的处理能力一般为每日20～30m³/m, 在原水浊度低于3000mg/L时有较强的适应能力，出水浊度可控制在20mg/L以下。排泥时是从下面排除易于沉降而颗粒又较大的泥渣，即在池内停留时间长，吸附能力差的“老化”泥渣，有利于净水作用。但本设备构造复杂，机械搅拌设备需经常维修。

图3 加速澄清池
1.环形配水三角槽2.第二反应室3.导流管4.提升叶轮5.分离室6.辐射集水管7.环形集水槽

水力循环澄清池 依靠进水管的高速射流产生的吸力，使泥渣在池内循环流动，保证接触凝聚的效果。
水力循环澄清池如图4。加入混凝剂的原水经喷嘴高速喷出，喷嘴和混合室组成一个水射器，把池底含有大量矾花的，约为进水量三倍的水吸入混合室与进水混合，通过调节喉管控制回流泥渣量。混和的水流流经第一反应室和第二反应室，在断面不断扩大的二个反应室中完成接触凝聚并进入分离室。由于分离室断面扩大，流速降低，泥渣就沉淀下来。相当于进水量的水从集水槽排出。下沉的泥渣有部份进入集泥斗（泥渣浓缩室），定期排除。剩下的泥渣向下流动，与水一起被吸入混合室继续循环。为改善水力条件和泥渣回流条件，池底做成圆锥形，池底倾角为45°。总停留时间为60～90min，喷嘴流速为7～9m/s，喉管流速为2～3m/s。分离室上升流速为1.0～1.2mm/s。 一般处理水量为50～400m/h。水量大时可设置伞形罩，使泥渣回流均匀。

图4 水力循环澄清池
1.喷嘴与喉管距离调节装置2.穿孔集水管3.集泥斗4.排泥管5.放空管6.第一反应室7.第二反应室8.伞形罩9.喉管10.混合室11.喷嘴12.环形集水槽13.分离室14.进水管

水力循环澄清池反应室较加速澄清池反应室容积小，反应时间短，混凝剂用量也大。其构造简单，不需机电设备，投资较省，适合中小型水厂。
澄清池的优点是生产能力高，处理效果好，占地面积少。但构造较复杂，操作管理要求高。