沉降槽也称增稠器或澄清器,是重力沉降设备,用来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液。当沉降分离的目的主要是为了得到澄清液时,所用设备称为澄清器;若分离目的是得到含固体粒子的沉淀物时,所用设备为增稠器。由于从沉降槽得到的沉渣中还含有约50%的液体,悬浮液的增稠常作为下一步分离的预处理,以减小后工序分离设备的负荷。
沉降槽可间歇操作也可连续操作。在工业生产中比较常见的有沉淀池、多层倾斜板式沉降槽、逆流澄清器、耙式浓密机及沉降锥斗等。沉降槽适用于处理量大而固体含量不高、颗粒不太细微的悬浮料浆。
沉降槽具有双重作用。其一是从料浆中分出大量清液,要求液体向上的速度在任何瞬间都必须小于颗粒的沉降速度,因此沉降槽应有足够的沉降面积,保证清液向上及增浓液向下的通过能力。其二是沉降槽必须要达到增浓液所规定的增浓程度,增浓程度取决于颗粒在槽中的停留时间,为此沉降槽加料口以下应有足够的高度,保证底流紧聚所需的时间。
要使沉降槽获得满意的澄清效果,在接近槽顶处必须保持一个微量固体含量区,在此区域内颗粒接近于自由沉降的状态,在该区域内的颗粒沉降速度由于超过清液向上的速度而下沉。若该区域太浅,一些小颗粒有可能随溢流液体从顶部溢出。由于通过上部清液区液体的体积流量等于料浆与底流中液体的体积流量之差,因此,底流中固体物的浓度和生产能力决定了澄清区的状况。
为了提高给定尺寸和类型的沉降槽的处理能力,除了确保沉降槽具有足够的沉降面积外,还应尽可能提高颗粒的沉降速度。多数情况下,是通过加入凝聚剂或絮凝剂,促使微细颗粒或胶粒凝结成大颗粒而加速沉降。凝聚是通过加入电解质,改变颗粒表面的电性,使颗粒相互吸引而结合;絮凝则是加入高分子骤合物或高聚电解质,使颗粒相互团聚成絮状。常见的凝聚剂和絮凝剂有
如右图1所示的是连续操作、带锥形底的沉降槽。悬浮液于沉降槽中心液面下0.3~1m处连续加入,颗粒向下沉降至器底,底部缓慢旋转的齿耙(转速为0.025~0·5r/min)将沉降颗粒收集至中心,然后从底部中心处出口连续排出;沉降槽上部得到澄清液体,由四周溢流管连续溢出。
沉降槽一般用于大流量、低浓度、较粗颗粒悬浮液的处理。大的沉降槽直径可达10~100m,深2.5~4m,其结构简单,处理量大,操作易实现连续化和机械化。工业上大多数污水处理都采用连续沉降槽。
在冶金工业中,沉降槽是氧化铝生产液固分离主要设备之一。清液密度、底流密度、泥层高度三大指标可直接反映沉降槽运行是否稳定。这三大参数皆通过人工取样来进行分析。由于人工分析时间滞后较大,且劳动强度高,造成系统稳定性较差,严重影响产能和产品质量。能否实现三大指标的在线实时显示就成为提高沉降槽分离效果的主要问题。