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连续沉淀池是甘蔗糖厂中的重要设备。目前多数糖厂所用的多尔式沉淀池已有约100年历史，设备体积庞大，结构复杂，蔗汁停留时间长以至产生不良化学反应（pH下降、蔗糖转化和已凝聚的胶体复溶）。如何改革沉淀设备是糖厂普遍关心的问题。
上世纪70年代以后，美国、澳大利亚和南非等都研究开发了新的沉降器，以澳大利亚糖业研究所（简称SRI）设计的一种称为无盘式（trayless）的单层沉降器效果较好，在东南亚多个糖厂推广。我国广西亦有10余个糖厂采用这类设计，沉降时间较短，因此亦称为快速沉淀池。
作者于上世纪在广东数个糖厂进行过几种新型式沉降器（包括两类单层式以及斜板式）的研究试验。在2000年设计了新型的平流式沉降器，经过数个糖厂在生产上进行试验与改进，2004年正式应用于广西大新雷平永鑫糖业公司，运行稳定正常，清汁质量良好。该设备直径5m，存汁量28m3，每小时处理量达到70～80m3，效率很高。随后在2006年推广应用到广西和广东的6个糖厂，其中5个厂的设备直径为7m，如广西来宾永鑫糖业公司的平流式沉降器，存汁量约80m3，每小时处理量达到160吨，能够将日榨12000吨的无滤布真空吸滤机的滤汁全部处理，得到良好的清汁。这些设备都还有较大潜力，有助于糖厂提高压榨量。
沉降器的效率可以用如下的处理量比率（每小时处理量 / 存汁体积）来衡量。上述雷平的设备，这一比率为2.5～2.8，来宾的设备为2。复算国内外糖厂沉淀池的这一数据，多数在1.5以下。例如广西数个糖厂在2006年新装的快速沉淀池，直径13.2m，存汁量530m3，每小时处理量为500m3，此比率只约为1；而传统的多尔沉淀池，这一比率多数在0.6～0.8之间。
不同型式的沉降器的效率相差那么大，是由于它们的工作原理和模式有很大的不同。这个问题既是实用性的，也是学术理论性的。
1、平流式沉降器及其工作原理
圆筒形平流式快速沉降器是作者设计的新型设备，是我国的专利技术（专利号ZL01242950.3，专利授权日2002年10月9日）。多个糖厂生产实践证明，它的运行稳定，设备效率高，清液质量好，容易管理。
这种沉降器采用液体平流的工作模式，蔗汁在器内水平流动，工作状况非常接近“静态”，汁中的沉淀物能自由迅速沉降，很少受到蔗汁流动的干扰。
沉降器的主体部分为圆筒形，底部为圆锥形。在圆筒形的主体内，装有4件垂直设置并互相平行的导流挡板，将器体的圆筒形部分分隔成为两侧各三格的互相平行的结构，如下图（顶视）。
蔗汁先进入左面的入汁箱，通过絮凝剂的作用形成较粗大的絮凝物，再流入沉降器。蔗汁沿着挡板水平流动，在靠近器体外边缘处向两侧转折，流到另一侧末端后又转折，再流向两侧排出。蔗汁在器内的流动过程很长，约为器体直径的一倍（10～15m）。因为蔗汁均匀散布在很大的面积上，流动速度很低。这样，蔗汁中的絮凝沉淀物能够以较高的速度自然沉降到器体下部。得到的清汁从器体上部的两侧流出。
沉降器底部圆锥体内装有低速旋转的拨桨。基于国内外糖厂应用连续沉淀器约一百年的经验教训，泥汁区内缓慢旋转的拨桨可以促进沉淀物浓集，缩小泥汁体积，改善泥汁过滤，并消除泥汁区的死角。本设备的泥汁浓度很高，含泥量达到6～8％。
在平流式沉降器中，蔗汁水平流动，不会干扰沉淀物的沉降过程。而传统型式的沉淀池，都是在下部入汁再向上流，汁液流动直接干扰和妨碍了沉淀物的沉降。此外，在平流式沉降器中，物料水平流动距离很长，它们顺着一定的通道向前流动，顺序前进，物料条件（如温度、密度等）稍有变化也不会产生强烈的对流，不会因此而反底。而在传统的沉淀器中，新入的物料和原有的物料接触面积很大，入汁条件变化会引起大容积中的蔗汁明显对流以至反底。
下面具体分析平流式沉降器中的工作过程。蔗汁中的沉淀粒子是不均一的，有粗有细，有较重和较轻的，它们的沉降速度有较大差别。设有4种沉淀粒子：A、B、C、D，其沉降速度分别为50、40、30、20cm/min。若蔗汁向前水平流动的速度为2m/min，各种粒子自然沉降的过程如下图各虚线所示。此图横坐标为蔗汁水平流动距离，纵坐标为粒子沉降的深度。其中粒子A在2min后沉降到1m深处，粒子B为2.5min、粒子C为3.33min、粒子D为5min后沉降到该深度。这是原来处于最顶部的粒子的情况，而处于较低位置的粒子的沉降线相应下移，沉降到更低的位置。各种粒子沉降到1m深度以下所经过的水平距离，分别为4、5、6.6和10m。显然，在蔗汁水平流动经过10m以后 ，沉降最慢的粒子亦能沉降到低位处，上层的出汁自然是很清的。
当然，这是蔗汁稳定地水平流动、没有上下对流和涡流时的理想状况。在实际使用的设备中，多种因素会使实际过程偏离理想状况。经过几年的实际运行，细心观察，多次改进设备的结构和参数进行试验，深入掌握了这种设备的特点和规律。实践证明，现在的实际运行情况已相当接近理想的状况。这是平流式沉降器的关键技术问题。
初期使用的平流式沉降器都是恒定液面工作（现有的各种单层沉淀池都是这样）。由于糖厂的压榨量会受多种因素影响而变动，一定液面和一定容积的沉降器，在压榨量低时就显得过大，蔗汁停留时间延长。但作为一项重要的设备，它又必须备有适当的潜力。这是一个突出的矛盾。多层沉淀池的一个重要优点是它的可调性强，而各种典型的单层沉淀池都是固定液面工作，它的结构特点使它不可能在运行时改变液位高度。但是我们新设计的平流式沉降器在这方面作了重大改进，液面是可调的，可以根据处理量大小和运行情况降低，进一步缩短蔗汁停留时间，更好适应处理量的变动（原用的设备也准备按此改进）。改进后的新设计还能够得到更清亮的清汁，防止偶然性的波动对清汁清度的影响。
这种沉降器现有三种不同的尺寸，适应不同的处理量。直径5m的处理量为60～80 t/h，直径6m的处理量为100～130t/h，直径7m的处理量为150～180t/h。这种沉降器的高度不大，圆筒部分高1.5～1.8m，总高度2m多。蔗汁在器内经过的时间为15～20分钟。
应当说明，任何沉降器要实现快速沉降，都要依靠絮凝剂的作用。亚硫酸法糖厂二次加热汁的沉淀物，未加絮凝剂时的自由沉降速度不到2cm/min，但加入性能良好的絮凝剂，这一速度可提高到20～50cm/min甚至以上。只有在这种情况下，才能大幅度地缩短沉降过程所需的时间。
2、传统的蔗汁沉淀池的工作分析
一百年来，糖厂连续沉淀器的各种设计都是在较低处入汁，分散到器体的整个截面上，然后缓慢地向上升，从顶部通过环形管或环形槽出汁。多尔式、GQ式、DM式等，蔗汁从器体中央进入，向外周散布。澳大利亚的设计改变为通过环形套筒入汁，使蔗汁分布较均匀，这对于大直径的设备是较有利的，其基本结构如下图。
下方入汁，上方出汁，这种蔗汁流动模式似乎已成为糖厂连续沉淀池的无可改变的工作方式。然而深入的研究说明，正是这种流动模式注定了这类沉淀池的根本性缺点：工作不够稳定，效率低，设备体积庞大。
在这类沉淀池的沉降区，沉淀粒子向下沉降而蔗汁向上流，两者的运动方向正好相反。这使微粒的沉降受到向上流动的蔗汁的直接干扰，降低了沉淀物的沉降速度，并使不稳固的絮凝物碎散。这类设备内部的蔗汁上升速度, 是决定其工作状况的关键数值，在多尔沉淀池中一般为0.7～1.3 cm/min，在单层沉淀池中一般为4～5 cm/min。因为大部分沉淀物的沉降速度大于蔗汁上升速度，故能够向下沉降；但若有部分微粒的沉降速度小于蔗汁上升速度，它们就会被蔗汁带走，使清汁变浊 (这犹如“逆水行舟，不进则退”)。因此，蔗汁上升速度直接受限于沉淀较慢的微粒的沉降速度。
应当注意，蔗汁中沉淀粒子的成分、比重和大小是不均一的，它们的沉降速度不相同。比重高和尺寸大的粒子沉得快，比重低和尺寸小的沉得慢，比重小于液体的向上浮。在蔗汁以同样的速度向上流动时，汁中大而重的粒子能下沉，但轻而小的粒子会被汁液带走，造成清汁混浊。
另一方面，在微粒下沉过程中，向上流的蔗汁会将凝聚不稳固的悬浮物扰乱搅散，从中分离出较细和较轻的微粒，随蔗汁向上流。特别是加入絮凝剂形成的比较粗大、但是不结实的絮凝物，更易被逆向流动的蔗汁冲散。虽然原来形成的絮凝物由于尺寸较大而有较高的沉降速度，但在被逆向液流冲散后，实际沉降速度就大大降低，抵销了加入絮凝剂的效果。多尔沉淀池中蔗汁经过多次转折，使絮凝物碎散，所能允许的清汁上升速度更低。
此外，在沉淀器的全面积内，蔗汁的上流速度不可能完全均匀，靠近进口和出口的位置上总会高一些；这些区域更容易发生蔗汁上升时将微粒带上的现象。
这类种沉淀器中的蔗汁逆向流动模式是造成沉淀物“反底”的根本原因。
在这类沉淀池中，蔗汁的上流速度必须比微粒的平均沉降速度低相当多，微粒才能沉降下来，得到清液。这样，沉淀池必须有很大的截面积以减低蔗汁上升速度，它还要有较大的高度，才能使蔗汁在截面上分布均匀。因此，它的体积就很庞大。
国内各糖厂使用的多尔沉淀池，器内蔗汁上升速度很少达到2 cm/min。例如一个日榨7000吨甘蔗的糖厂，连续沉淀池直径9m，每层有效沉降面积57m2，使用4层，它每小时放出的清汁量为210m3，沉降区内清汁平均上升速度为：
210/(4×57×60) = 0.0153 m/min = 1.53 cm/min
澳大利亚设计的单层沉淀池，国内外应用情况也有十多组数据。对它们的复算结果说明，如果器内蔗汁上升速度低于5cm/min，工作情况良好，如果超过6cm/min，则容易出现清汁不清的情况。例如，广西某糖厂的这种沉淀池直径9.5m，日榨量7000吨，每小时清汁量为210m3，沉淀池沉降面积按设备总截面90％计算，即为63m2，清汁上升速度为：
210 / (63×60) = 0.056 cm/min = 5.6 cm/min
总的来说，传统的连续沉淀器内蔗汁与沉淀物逆向流动的工作模式，容易将沉淀物带上清汁区，降低清汁质量；为避免出现这种情况，沉降区的清汁上升速度只能较低，这样沉淀器的面积和体积都要很大。
这种沉淀器还有一个不利条件，就是对入汁条件的变化特别敏感。当入汁的浓度或温度变化使蔗汁的比重变化时，器内不同部分的蔗汁会发生对流，使沉淀物随之对流，清汁就变浊。其他条件变化时也有此种现象。即使沉淀池的体积已很大，但对外界条件的变化也很敏感。
传统的单层沉淀池都是满载工作，没有缓冲调节的余地。一些大型糖厂将它和多尔沉淀池并联使用，利用后者起缓冲调节作用，或者在其前面设置较大的缓冲箱来适应生产的变化。
结语
近几年国内甘蔗生产发展很快，多个糖厂要扩大生产能力。沉淀器如何办？这是一个较难处理好的问题。改用大沉淀池的费用高，设备庞大，要有较大的地方放置。相对易行的方法是增加一个平流式沉降器与原有沉淀池并用，增加每日数千吨的处理能力，例如直径7m的沉降器可增加3000～4000吨的处理量。如果糖厂原来把吸滤汁回流到沉淀池，则增加一个滤汁处理系统就可增加数千吨的日榨量。这些工程和费用都比改用大沉淀池省得多。以后，还可以把原有的多尔沉淀池改装为平流式沉降器，又可以再增加数千吨的生产能力。
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