本发明涉及一种利用同向流斜板沉淀池处理纸机排水的工艺及设备。 同向流斜板沉淀池是一种高效能的重力式固液分离装置。结构紧凑、占地少、沉淀面积大。斜板间距小，沉淀时间少。利用位能差实现强制出水工作，能提高容积利用系数。具有理想的水力条件，能提高净化后的水质。
但因它尚处于幼年期，一些关键问题还在发展中，人们注意的重点是：适应范围，进出水布水均匀性，集水装置形式，防止板间积泥，（纸机排水的腐浆问题），浓缩污泥的排除，简化结构，改进板材等。现行沉淀法技术比较落后，沉淀净化后，尚需经过过滤池净化处理，才能满足生产水质要求。存在有反冲洗废水排放，产生二次社会公害的缺点和用于封闭循环用水，尚存在恶性循环，封闭程度不高的缺点。
本发明的目的是改进同向流斜板沉淀池处理纸机排水，实现零排放的工艺及设备。水源采用造纸车间的全部综合排水，净化后分别送造纸和制浆车间生产利用，实现全厂循环用水系统。生产无废水排放，一扫反冲洗废水造成的二次社会公害和根除恶性循环的弊端。
本发明所提出的同向流斜板沉淀池处理纸机排水工艺流程如图1所示。同向流斜板沉淀池是由集水井〔1〕、排水泵〔2〕、净化器〔3〕，隔板净化池〔4〕和三池毗连的反应池〔5〕、予沉池〔6〕和沉淀池〔7〕所组成。
水源包括造纸车间纸机排水、设备冷却排水和冲洗地板排水。排水靠重力流入集水井〔1〕。排水泵〔2〕抽送排水流入净化器〔3〕到反应池〔5〕。其净化器是利用压力水冲击在脱气板〔10〕上，脱去排水中细小纤维上附着的微气泡，逸散空中。产生的溅水由挡水罩〔9〕回收于分离罐〔11〕内。在分离罐〔11〕内再分离排水中的泥砂和浮油、浮渣、泡沫等杂物。比重大于一的泥砂等杂物沉淀入分离罐底部H3的沉泥井〔12〕处。定期打开排放阀门〔49〕排除。净化后的排水由送水管〔48〕流至反应池。该排水管管底标高位于H3高程的顶部如图2所示。比重小于一地浮油、浮渣、泡沫等杂物在分离罐〔11〕内随排水沉淀一定距离后，因比重差在H1和H2高程中产生固液分离后，上浮水面，从顶部四周溢流入环形溢流槽〔13〕，再由溢流槽侧端排水管〔14〕流入隔板净化池〔4〕。如图3和图4所示。利用隔油池原理，再将排水中的浮油等杂物第二次分离浓缩于〔15〕处，用人工清除。净化器溢流的排水由排水管〔16〕回流集水井〔1〕，再经净化处理利用于生产，无废水排放。综合排水经过两次净化处理，获得了良好效果，与提高清水质量，实现零排放创造了技术条件。
经过两次净化处理的排水、靠重力流入机械搅拌反应池〔5〕。经絮凝后，由反应池〔5〕流经同向流予沉箱三处〔17〕和整流墙〔18〕二处构成的予沉池〔6〕、实现予沉工艺。
同向流予沉箱〔17〕既是斜板予沉装置、又结合反应池〔5〕和整流墙〔18〕混合，构成水力澄清池予沉设备，实现两种予沉设备同时工作的效果，弥补了同向流斜板沉淀池不适应高浊度原水的缺点。
同向流予沉箱〔17〕，同时又是反应设备，它延长了反应流程，满足了絮凝需时颇长的特殊需求，实现了三度空间先进的翻腾反应流程和增设了硫酸铝作混凝剂的架桥与网络絮凝场所，充分利用了双重絮凝机理作用，为获得颗粒大、强度好的絮凝矾花，为提高水质创造了条件。同向流予沉箱〔17〕还是整流设备，反应池〔5〕出流的絮流絮凝原水，流经三处同向流予沉箱〔17〕和二处整流墙后，由絮流流态转变为良好的层流流态，其雷诺数Re小于500，进入同向流分离器〔20〕，满足了该装置实现高效能净化原水的需求，为提高产水量和水质创造了条件。
经过予沉和整流，降低了浊度和处于良好层流流态进入同向流分离器〔20〕的絮凝原水，在1～2分钟内即分离沉淀。其沉淀在斜板上的浆料流入圆锥形的积浆斗〔21〕，经停留浓缩后打开阀门〔22〕和〔23〕送生产车间利用，如图1所示。
回收的清水是靠△h〔24〕位能差工作，分离沉淀后的清水由集水支渠孔眼〔25〕流入支渠〔26〕和集水干渠〔27〕，清水槽出水短管〔28〕至总清水槽〔29〕，如图1和图5所示。再由清水干管〔30〕流送全厂净水站的清水池〔31〕和江湖新鲜水源混合后，分别回用于造纸和制浆车间作为生产用水，实现全厂循环给水系统。
解决腐浆问题，是采用溶气水反冲洗方法为主、予防和减轻斜板上的积浆程度和增设维护检修措施为辅，三个方面综合治理。
（1）清洗同向流分离器的积浆
同向流分离器的积浆，采用溶气水反冲洗方法定期清除，在清水槽出水短管〔28〕顶部增设灵活调节的套管〔32〕，套管〔32〕相当于水射器的喉管，直径为10毫米的压力水管〔33〕，（压力为6～8公斤/厘米2）。相当于水射器的喷嘴，二者相结合构成水射器结构，代替机制溶气水设备。由于压力水的射流水柱带入大量的空气同时进入集水渠可机制成为溶气水。利用压力溶气水能产生挤压，反复，撞击，旋涡和冲刷等多种功能，松动和清洗集水支渠〔26〕，干渠〔27〕和斜板〔34〕上的积浆，如图5所示。脱落的浆料〔35〕，部分从斜板流入沉淀池积浆斗〔21〕，部份随压力溶气水上升流入沉淀池〔7〕的顶部〔36〕和絮凝原水稀释混合。反冲洗加压泵〔37〕停止后，再流入同向流分离器〔20〕内重新分离沉淀净化回用于生产，总历时5～6分钟。
（2）予防和减轻积浆的措施
首先合理设计斜板自清流速的临界坡度。根据三年的现场实验结果表明，斜板在37°～38°时积浆最小、流速稳定，因此自清流速取为37°～38°。
其次采用套管〔32〕，实现确保斜板正常工作的最小负荷流量。当总流量负荷小于设计流量时，将套管提升高于沉淀池水面，使△h〔24〕为零，停止一部份斜板工作，即可实现。当同向流分离器〔20〕个别或小部分斜板工作不正常出浑水时，也可提高套管〔32〕使△h为零，该斜板即停止工作，就不出浑水，能确保回收清水的质量。同时因为套管〔32〕可灵活进行调节，有效的控制△h的临界最佳值，使均匀布水和浊度负荷均匀都能满足要求。
第三是采用浆泵的吸浆管〔38〕和排浆干管〔38〕共用措施。利用浆泵启动的急骤突变能量，产生水击波，以松动斜板〔34〕上的积浆，下滑积浆斗〔21〕，代替现行的快开闸技术，实现大排泥，如图1所示。
第四是定时反冲洗积浆斗〔21〕。在积浆斗的高程中下部设置一倒置的小园锥体〔40〕、沿斗壁构成一均匀的园圈缝隙〔41〕，如图9所示。排浆干管〔38〕又是反冲洗的压力水管。关闭阀门〔23〕、〔42〕和〔43〕，开启阀门〔22〕和〔44〕，开动加压泵〔37〕，如图1所示。掌握适当的反冲洗强度，以不停止生产，而回收清水的浑浊度符合设计要求为操作标准，进行反冲洗。24小时反冲洗1～2次。定时冲洗斗壁就不会产生腐浆。同时积浆斗〔21〕的园柱体部分〔39〕，又能提高回收浆料的浓度，克服了现有沉淀法回收浆料浓度低的缺点。
（3）增设清扫检修措施
利用周边布水中部的配水槽〔45〕下部为清洗廊道〔46〕，如图6和图7所示。并在集水支渠〔26〕端头设置清扫孔〔47〕。作为清扫检修装置。当操作不当导致严重积浆，支渠孔眼〔25〕堵塞时，放空池水，打开清扫孔〔47〕，即可进行清扫检修，很快恢复正常生产。
本发明提出的关键设备和装置有六种：
（1）净化器和隔板净化池
净化器由除气器，分离罐〔11〕，环形溢流槽〔13〕和沉泥井〔12〕四部分组成。其顶部标高较沉淀池高三米以上，排水靠重力流入反应池，如图2所示。
脱气器位于分离罐〔11〕的顶部中心位置，它是由压力输水管〔8〕，钢质园形脱气板〔10〕和钢质挡水罩〔9〕三部分组成。分离罐〔11〕是一个圆形容器、容积为4-5分钟的设计负荷流量，整个高程为H1、H2和H3组成。H1为浮渣等杂物的分离高度、H2为分离保护高度，H3为沉淀泥砂等杂物的高度。分离罐上部四周设置环形溢流槽〔13〕、在该槽底部设有溢流排水管〔14〕。罐的底部是沉泥井〔12〕。在沉泥井〔12〕的顶部设有送水管〔48〕，在该井的底部设有排泥阀〔49〕。分离罐和环形溢流槽可用钢质材料制成，也可用钢筋混凝土或砖砌水泥砂浆抹面而成。
隔板净化池〔4〕是一个长方形池子，在池壁两边设置上下两块隔板〔50〕和〔51〕，在池子底部侧壁有排水管〔16〕，在顶部有进水管〔14〕，如图3和图4所示。
净化器〔3〕位置高于沉淀池〔7〕。隔板净化池〔4〕高于集水井〔1〕。排水均靠重力分别流入反应池〔5〕和集水井〔1〕。
（2）予沉池
予沉池〔6〕由同向流予沉箱〔17〕三处，与反应池〔5〕毗邻结合的整流墙〔18〕二处和积浆斗三部分组成，如图1所示。
同向流予沉箱〔17〕位于沉淀池〔7〕上部，它是由很多块硬聚氯乙烯板和肋条组成的长方箱形结构、采用73°角斜置于池壁的角钢支架上、底标高位于沉淀池〔7〕高程的 2/3 处。根据池宽在整个过水断面，可设置2至3排同向流予沉箱〔17〕。该箱〔17〕具有许多小沉淀池，实现“浅池沉淀原理”进行工作、絮凝原水经过同向流予沉箱后，大颗粒的絮体沉淀在斜板上，流入积浆斗〔21〕。
整流墙〔18〕是在予沉池〔6〕中两个予沉箱〔17〕之间的整个过水断面，设置二处由钢筋混凝土隔板和一排一定间距的圆形管子整流器〔19〕组成，如图1所示。它和反应池〔5〕毗连结合组成相似如图10所示的水力澄清池结构。反应池〔5〕相当于水力澄清池的圆锥反应斗〔53〕、整流墙〔18〕相当于导水墙〔54〕，在〔55〕处形成固液垂直分离、实现予沉作用。
（3）溶气水反冲洗装置
以压力水管φ10〔33〕为喷嘴，套管〔32〕为喉管，构成水射器结构。机制溶气水进行反冲洗、利用溶气水挤压、反复、撞击、旋涡和冲刷等多种功能松动和清洗支渠、干渠和斜板上的积浆如图5所示，压力水管水压为6-8公斤/厘米2，同向流分离器的角落处均可清洗干净，反冲洗水和浆料又均可再经沉淀净化处理，回用于生产。优于美国3894955号和3494475号专利。
（4）周边布水和清扫装置
在同向流分离器〔20〕的左右两边和尾端部，设置周边配水槽〔45〕，使絮凝原水从同向流分离器〔20〕的四周均能进水，实现进水和布水均匀性。完善同向流分离器的缺点。同时利用中间配水槽底部空间为清洗廊道〔46〕，在支渠端头上设置清扫孔〔47〕。当支渠孔眼堵塞时，提供方便的检修清扫措施。
（5）套管装置
在同向流分离器〔20〕相连接的清水槽〔56〕的出水方形短管〔28〕的顶端增设一套管〔32〕，如图5所示。其外壁尺寸与方形短管内壁尺寸紧贴吻合，用手即可自由调节高低，自然固定。套管长一般为250～300毫米。套管材料可用塑料，如硬聚氯乙烯制成。
本发明的具体操作步骤如下：
（1）开机运转
如图1所示：造纸车间的综合排水，自流入集水井〔1〕，投加硫酸铝溶液入集水井〔1〕，（造纸施胶量大时，可不投加）。开动排水泵〔2〕，打开阀门〔58〕，由压力水管〔8〕送入净化器〔3〕。待有溢流量流入隔板净化池〔4〕后，开启阀门〔52〕，送排水入反应池〔5〕。沉淀在分离罐〔11〕底部H3高程的泥砂等杂物，由阀门〔49〕定期排除。排水中的泡沫，浮油，浮渣等杂物流入环形溢流槽〔13〕，再由排入管〔14〕流入隔板净化池〔4〕。在〔15〕处被拦截，聚积，浓缩，用人工清除。净化器的溢流排水回流入集水井〔1〕回收利用，无废水排放。操作时排水泵〔2〕的抽送水量应略大于分离罐流经送水管〔48〕流入反应池〔5〕的进水量。要求经常保持有溢流量。
混凝原水经过反应池〔5〕絮凝后，自流流入予沉池〔6〕和沉淀池〔7〕，控制清水出水槽堰板〔59〕，调节△h值〔24〕，待池中充满水后，即生产清水正常运行。若未等净化器〔3〕有溢流量，即将原水放入反应池〔5〕或水泵送水量小于反应池〔5〕的进水量时，池中出现大量杂物，应将反应池，予沉池和沉淀池的溢流堰〔60〕打开，用压力水管冲赶漂浮物至溢流堰口，由溢流口排至集水井〔1〕，再净化处理回用于生产，无废水排放。净化处理后的清水，汇流于总清水槽〔29〕，靠位能流入全厂清水池〔31〕，作生产用水，全厂循环重复使用。
（2）排放浆料
沉淀在积浆斗〔21〕的浆料，定时存积浓缩后，（开机后4～6小时），每2小时排放一次，送车间生产利用。排浆时，要注意每个积浆斗单独分别排放，以保证浆料的浓度。
（3）反冲洗
反冲洗分上下两个部分：
上部反冲洗：关闭阀门〔42〕和〔44〕，开启阀门〔61〕，〔43〕和〔63〕，如图1和图8所示。开动加压泵〔37〕，每一个同向流分离器〔20〕要单独分别冲洗，冲洗时间4～5分钟，斜板即清洁无积浆。
下部反冲洗：关闭阀门〔23〕、〔42〕和〔43〕，开启阀门〔61〕和〔44〕，开动加压泵〔37〕，打开阀门〔22〕，每个积浆斗要单独分别反冲洗，以保证冲洗强度，冲洗时间4～5分钟，根据工艺要求控制反冲洗强度的大小。
（4）事故处理
当操作不当时，较长时间不反冲洗，导致斜板严重积浆，引起支渠孔眼〔25〕堵塞，生产不正常。这时，应将沉淀池的水全部放光，进入清洗廊道〔46〕，打开清扫孔〔47〕，见图6和图7。上部向集水渠罐水，下部用加长的试管毛刷刷洗支渠孔眼〔25〕，历时5分钟即可清通，投入正常运转。
本发明与现有技术相比具有明显的优点：
（1）本发明利用造纸施胶的硫酸铝的二次絮凝作用，省去了混合设备，少投混凝剂或不投混凝剂，降低了成本。由于改进了反应设备和完善了高效率的同向流分离器，省去了过滤设备，根除了二次社会公害。将反应池，予沉池和沉淀池三池毗连成为一整体，实现了设备少，工艺流程简单合理，结构紧凑。
（2）本发明采用纸机全部综合排水为水源，并实现无二次社会公害和解决了恶性循环问题，无废水排放。净化后的水质又良好，实现了零排放。获得了给水合理化，排水合理化和给水系统良性循环三个方面的优化技术成果。有所开拓创新。
（3）本发明提出的予沉池分别设置了同向流予沉箱，整流墙和反应池并将三者有机地结合。三排予沉箱和相当于两个水力澄清池结构，收到两种予沉设备五台次的予沉功能作用，能大大的降低原水浊度，克服了同向流分离器不适应高浊度原水的缺点，扩大了适应范围，有所改进完善。
（4）本发明增设套管装置和压力水管结合，采用溶气水反冲洗同向流分离器，解决了板间积浆问题。装置简单，效果良好，较美国3894955专利，采用振动器排除板间积浆装置，和美国3494475专利，采用安装在长臂上的大刷子洗刷斜板上的沉积物和生物膜装置均优越。
（5）本发明采用可灵活调节的套管装置，操作既方便，又能确保最小负荷流量的实现，较法国2174896专利，采用不同长度出口管来调节高程，控制出水量的装置优越。也较法国4172896专利在出水槽内设不同高度堰口来调节流量的装置优越。
（6）本发明采用灵活调节的套管装置实现进水布水和浊度负荷均匀性的统一，对同向流分离器处于幼年期的缺点，有所改进。当个别斜板因故出浑水，套管装置还能确保净化后的清水质量不受影响。
（7）本发明采用大小圆锥形积浆斗结合，用压力水反冲洗和负压排浆料措施，解决了同向流分离器存在浓缩浆料排除困难问题，有所改进。冲洗设备简单，劳动强度小，效果显著可靠，在腐浆季节保证了正常生产，也能保证净化后的水质良好，小于15毫克/升。
（8）本发明在同向流分离器的左右两边和尾部端头。均设置配水槽实现周边布水革新技术，并在中部配水槽底部设置清洗廊道，在集水支渠端头增设清扫孔，解决了因操作不当，引起支渠孔眼堵塞，无法清洗维修导致停产，甚至工艺失败的缺点，有所改进。
（9）本发明生产率高，水质良好，入口悬浮物在400～900毫克/升，出水悬浮物可稳定在15毫克/升以下，悬浮物去除率为95%以上。净化后的清水在纸板机上和新闻及文化纸机上使用正常。成本低廉，能收到高产优质低耗的经济效益，并能省动力，节约能源，操作简单，运行可靠。
（10）本发明运用于纸浆和纸机废水的处理外，还适用于城市污水三级处理，电镀废水和江湖地表水为水源的给水处理。
附图的简要说明：
图1是本发明的工艺流程及设备示意图
图2是净化器的示意图
图3是隔板净化池的平面图
图4是图3沿A-A剖面图
图5是同向流分离器示意图
图6是周边布水装置示意图
图7是图6沿Ⅰ-Ⅰ剖面图
图8是反冲洗套管装置示意图
图9是积浆斗示意图
图10是水力澄清池示意图
其中：1-集水井，2-排水泵，3-净化器，4-隔板净化池，5-反应池，6-予沉池，7-沉淀池，8-压力水管，9-挡水罩，10-脱气板，11-分离罐，12-沉泥井，13-环行溢流槽。14-溢流排水管，15-浮渣浓缩处，16-回流排水管，17-予沉箱，18-整流墙，19-整流器，20-同向流分离器，21-积浆斗，22-阀门，23-阀门，24-△h位能差，25-支渠孔眼，26-集水支渠，27-集水干渠，28-出水短管，29-总清水槽，30-清水干管，31-清水池，32-套管，33-φ10毫米压力水管，34-斜板，35-脱落浆料，36-回流至沉淀池顶的脱落浆料，37-加压泵，38-排浆干管，39-积浆斗圆柱体，40-小圆锥体，41-圆圈缝隙，42-阀门，43-阀门，44-阀门，45-配水槽，46-清洗廊道，47-清扫孔，48-送水管，49-排泥砂阀门，50，51-隔板净化池隔板，52-阀门，53-水力澄清池园锥反应斗，54-水力澄清池导水墙，55-固液垂直分离处，56-清水出水槽，57-予埋钢管，58-阀门，59-出水槽堰板，60-溢流堰，61-阀门，62-反冲洗干管，63-阀门。
本发明的最佳实施例
采用日处理水量3000米3的同向流斜板沉淀池处理一抄车间纸机排水，回收的水和浆料均用于二抄造纸板。
（1）纸机排水性状：
排水外观呈乳白色，其中悬浮物为400毫克/升，悬浮物中的纤维杂细胞占50～70%，滑石粉占悬浮物的30～40%，溶解固形物一般在130～200毫克/升之间，硫酸根60～90毫克/升，BOD5在30～70毫克/升之间，PH值为4.8～6.4。
（2）设备状况
① 白水泵6BA-8（28瓩）1台
② 回收清水泵6BA-8（28瓩）1台
③ 回收浆泵BJA-10 2.2瓩 1台
④ 净化器，φ2×3.2米。1个
⑤ 反应池、予沉池和沉淀池三池毗连，总容积为250立方米。
⑥ 塑料同向流予沉箱1.353×1米 32块
⑦ 塑料同向流分离器：主体2×0.85米。120块
滑泥部分0.45×0.85米。120块
⑧ 量水堰B＝0.6米
⑨ 集水井 7立方米
⑩ 同向流分离器斜板倾角为37°，滑泥板倾角为55°。
（3）分离效果
经过长时间造纸生产实践试验运行，出水水质清澈，分离效果明显，其主要技术经济成果见表1所示。纸机综合排水反应停留时间为18分钟，予沉池停留时间为20分钟，沉淀分离时间为1.5～2分钟。其处理后的清水，长时间回用于纸板机上，水压一直十分稳定，纸板机生产未出现异常现象。回收浆料在未漂与漂白苇浆渣子中，配入10～16%回收浆，在5吨纸板机上生产的箱板纸，通过长期配用，生产正常，外观白度好，表面光滑。回收的清水和浆料均能综合利用。国家效益，环境效益，社会效益和企业单位效益，一举四得，十分良好。