目前常用的絮凝沉降技术在处理河湖淤泥污水时,由于细粒级有机质难以絮凝而导致溢流出水水质差,同时还存在设备占地面积大、能耗高等问题。本文提出了用“水力旋流器+溢流挡板型锥盘旋流澄清器”组合工艺对河湖淤泥污水进行处理。利用水力旋流器先对污水进行预处理,其溢流与药剂混合,并加入微砂强化絮凝,然后进入锥盘旋流澄清器充分絮凝沉降。利用溢流管底部的挡板降低内旋流对沉降区域絮体的扰动作用,避免小絮体进入溢流,从而达到提高溢流出水水质的目的。相比于传统的沉淀池和搅拌设备,锥盘旋流澄清器的应用可有效减小絮凝区占地面积。采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对溢流挡板型锥盘旋流澄清器内的微砂絮体进行了受力分析,探讨了澄清器内部流场特征,探明了其分离性能随结构和操作参数变化的规律。通过理论分析建立了溢流挡板型锥盘旋流澄清器内部流体运动基本方程,并对其内部流场分布规律进行了研究,考虑到微砂对絮凝效果的影响,对微砂絮体在复合力场下进行了受力分析,得到了微砂絮体粒径分布规律以及微砂絮体沉降速度。利用FLUENT软件对澄清器内部流场进行了数值模拟,模拟结果表明:溢流管底部加入挡板,内旋流区域减小,沉降区和溢流管内大漩涡数量明显减少,出水水质提高。适当增加进料速度、锥盘插入深度有利于柱段小絮体的有效碰撞,强化絮凝效果;适当增加锥盘个数可增大沉降面积,提高絮体颗粒沉降速度;适当增加沉降距离可增加沉降时间、弱化旋流作用,使絮体颗粒有充分时间落入沉降区。设计并搭建了溢流挡板型锥盘旋流澄清器试验台,对某湖底淤泥污水进行了分离试验,研究了进料速度、锥盘插入深度、锥盘个数、沉降距离和溢流口直径对其分离性能的影响。试验表明:加入挡板后,相同处理量下SS(悬浮物含量)去除率相对提高了 10.57%,相同出水指标下处理量相对提高了 16.16%;加入微砂后,相较于常规絮凝,相同处理量下SS去除率相对提高了 40.93%,相同出水指标下处理量相对提高了 26.58%。适当增加进料速度,澄清器分离性能提高,但当速度增大到2.3 m/s时,出水水质变差;适当增大锥盘插入深度可提高分离性能,但当锥盘进入沉降区域时,分离效果变差;增加锥盘个数和沉降距离可改善出水水质,但锥盘个数n=9、沉降距离600 mm时,继续增加,水质变化已不明显。通过正交试验确定最佳参数组合为:进料速度1.6 m/s,锥盘个数n=9,锥盘插入深度20.0 mm,沉降距离600 mm,溢流口直径40 mm。利用锥盘旋流澄清器处理某矿洗车废水时,SS从500 mg/L降至75 mg/L,SS去除率达到85%。