矩形和圆形澄清器：哪一个是最佳选择？

矩形和圆形澄清池配置的选择长期以来一直存在争议。澄清池在水和废水处理过程中，对于从液体中分离颗粒至关重要，因此最佳选择值得探讨。

在美国污水处理厂设计的早期阶段，矩形和圆形的设计方案被认为是相对平等的。多年来，工程师和设计公司依靠过去的经验和个人喜好来选择澄清器的形状。

后来，随着生物处理的出现，由于采用钢设计的收集器或刮刀系统会引起腐蚀问题，因此大众的舆论转向了圆形澄清器。

近年来，技术进步，特别是非金属链条和飞行系统的引入，引发了矩形澄清器的复兴，特别是对于较大的废水处理厂。

让我们深入比较分析每种配置所提供的优势，首先从性能开始。

矩形与圆形澄清器性能

只要设计合理，澄清器的形状本身并不会显著影响性能。然而，深入研究细节后，矩形澄清器却展现出独特的优势。

洛杉矶县卫生局 (LACSD) 的一项记录调查强调了浅矩形澄清池（3 米深）与污泥同步去除的有效性。该设计在高达 2000 加仑/天/平方英尺的表面溢流率 (SOR) 下表现出色。值得注意的是，3 米深矩形澄清池的出水悬浮固体 (ESS) 浓度与深度为 5.5 米的圆形澄清池的效率相当。

这一发现表明，可以将矩形澄清器建造得更浅，以达到相同的出水质量，从而节省成本。

澄清器水力学

就澄清器水力学而言，矩形澄清器的独特形状使其与圆形澄清器截然不同。水力停留时间 (HRT) 或滞留时间在水和废水处理中至关重要，而矩形设计比圆形设计可以延长水力停留时间。 

矩形澄清器配置可为废水提供更长的流道，确保延长水力停留时间 (HRT)，从而最大限度地减少短路，并最大限度地促进污泥沉降，促进固体颗粒的有效分离。这优化了系统内水与处理工艺之间的接触时间，从而实现更有效、更彻底的处理。对于以分离固体和液体为目标的澄清器而言，更长的流道有助于提高性能和水质。 

与圆形澄清器的中心进料/周边溢流设计相比，这一优势尤为明显。圆形澄清器的设计使污泥在收集器周边的移动速度比中心更快，从而使得固体能够重新悬浮。 

此外，矩形澄清池的均匀流量分布至关重要。它不仅能提高效率，还能减少水头损失，使其与圆形澄清池区别开来。当涉及多个澄清池时，这种均匀分布尤其有利。 

澄清器建造

谈到澄清池的建造，矩形设计的优势也显而易见。矩形澄清池通常比圆形澄清池占用更少的土地，在表面积相同的情况下，理论上可减少21%的用地。在多单元设计中，当利用矩形池之间的共用混凝土墙，并优化处理厂布局中的土地利用时，这种减少的效果会更加显著。 

使用普通混凝土墙和矩形配置也对建筑成本产生了积极影响，有助于节省该设计的总体成本。 

除了土地效率之外，矩形澄清器中的均匀流量分布配置还可以使管道布局和泵送要求更简单、更便宜。 

这些结构优势与圆形澄清器形成鲜明对比，圆形澄清器的管道布局更加复杂，可能需要单独的泵站。此外，圆形澄清器网络在相同表面积下需要更大的占地面积，这使其在设计良好的处理设施中处于劣势。 

考虑到许多澄清器都需要安装盖板来控制气味或挥发性有机化合物 (VOC)，矩形澄清器（尤其是采用链条和刮板系统的澄清器）则具有另一个优势。矩形澄清器的盖板设计和安装不仅更简单，而且更具成本效益。

澄清器的操作和维护

矩形澄清器的运行和维护方面也体现了其优势，尤其注重效率和长期可靠性。非金属链条和刮板系统（例如我们的 Polychem系统），其特点是安装多个固定间距（通常为 10 英尺或 3 米）的刮板，发挥着至关重要的作用。这些系统能够出色地去除污泥和浮渣，刮擦池底，使污泥稳定地流向料斗。 

在矩形澄清器中，当叶片沿着收集链移动到表面时，浮渣/泡沫会被有效地拉到浮渣槽，从而展现出高效的捕集机制。易于去除浮渣和漂浮固体是矩形澄清器的一大优势。 

相比之下，圆形刮泥机系统采用不同的方法，它只有两个旋转收集臂，每个收集臂上都有多个刮板。它们将沉淀的污泥犁到池中心的料斗中，然后一个悬臂式撇渣臂在池面旋转收集浮渣。然而，这种方法需要使用铰链式撇渣器，然后拖拽浮渣滩和槽，与矩形澄清池中直接清除浮渣相比，存在诸多挑战。

运行速度

更快并不总是更好，尤其是在需要重复执行手头的任务时。虽然圆形澄清器可以更快地移动污泥，但这也有一个缺点。 

矩形澄清器中非金属链条和飞行系统的运行速度保持大约 2 英尺（600 毫米）/分钟的恒定速度，确保有效去除污泥，而不会导致沉淀固体重新悬浮。 

如前所述，圆形收集器在周边移动污泥的速度比在中心移动的速度更快，刮刀速度大于 6 英尺（1800 毫米）/分钟，有重新悬浮的风险。 

大型收藏家的注意事项

在应对大型集水槽挑战方面，矩形澄清器在浮渣控制和风吹机制的有效性方面表现出色，尤其是在带盖水箱中。虽然过去人们一直担心矩形澄清器中的集水槽链需要相对频繁地更换，但诸如非金属链条的采用等进步显著延长了更换频率。

20世纪70年代以前，链条每10～20年需更换一次，采用非金属链条后，更换频率降低为15～20年一次。

澄清器生命周期成本

在评估澄清器的生命周期成本时，矩形和圆形配置的成本范围相近。然而，仔细观察就会发现，矩形配置确实更胜一筹。 

就资本成本（包括澄清器设备、土建费用以及潜在的泵站成本）而言，矩形结构更具优势。它通常初始成本较低，因此是一种更具成本效益的解决方案。 

虽然圆形澄清器可能拥有较低的运营和维护 (O&M) 成本，尤其是在机械更换和维护方面，但从整体生命周期成本来看，矩形澄清器更胜一筹。加州一个32 MGD新澄清器设计的案例研究就证明了这一点。矩形配置的项目总资本成本降低了12%，即使每年维护成本增加了50%。矩形澄清器的机械更换频率估计为每10年一次，圆形澄清器的机械更换频率估计为每20年一次，这进一步证明了矩形澄清器在生命周期成本方面具有优势。 

这些考虑凸显了选择矩形澄清器的战略优势，因为它们不仅在资本投资方面，而且在长期生命周期费用方面都提供了具有成本效益的解决方案

概括

我们对矩形和圆形澄清器的优点和考虑因素进行了全面的概述，从性能和可靠性到运行效率和战略成本考虑。

性能和可靠性：

采用非金属链条和刮板系统，使矩形澄清器成为明智之选，提供无腐蚀、低维护的解决方案。其轻质组件无需日常润滑，确保安装简便、运行可靠。无需昂贵的起重机进行日常维护，进一步提升了其实用性。

电力消耗效率：

矩形澄清器采用低功率电机（0.5 千瓦），在功耗方面具有战略优势。这不仅确保了效率，而且有助于长期节省成本。 

恒定流量，实现最佳泵尺寸

矩形澄清器的设计有利于污泥和浮渣的稳定流动，从而优化泵的选型效率。这一操作优势提升了整体性能，并有助于实现高效的废水处理工艺。

直接比较

以下是每种澄清器形状的优点和缺点的直接比较。

矩形澄清器：

• 更长、更线性的流路
• 延长水力停留时间 (HRT)，实现污泥高效沉降
• 流量分布均匀，最大限度减少水头损失
• 以大约 2 英尺/分钟的速度持续清除污泥
• 降低前期成本的潜力，尤其是在多单元设计中
• 占地面积更小，土地利用效率更高

圆形澄清器：

• 运营速度更快，但存在再次暂停的风险
• 可能降低 O&M 成本，特别是在机制更换方面
• 占地面积更大，管道布局更复杂

综合考虑：

• 相似的生命周期成本，矩形澄清器具有资本成本优势
• 矩形澄清器整个生命周期内的战略成本降低

矩形与圆形澄清器——选择哪一个？

与往常一样，矩形和圆形澄清器之间的选择取决于您的水或废水处理过程的具体要求，但矩形的优势对于许多应用来说都是显著的。 

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矩形澄清池的形状为废水流和悬浮固体提供了更长的流动路径，从而延长了停留时间，与中心进水/周边溢流的圆形澄清池相比，这可以减少短路并增加污泥沉降。此外，矩形澄清池之间的流量分配通常更均匀，通常所需的水头损失也更小。