第四章沉淀與上浮

第四章

積淀與上調(diào)

積淀與上調(diào)是利用水中懸浮顆粒與水的密度差進行分其余基本方法。當懸浮物的密度

大于水時，在重力作用下，懸浮物下沉形成積淀物；當懸浮物的密度小于水時，則上調(diào)至水

面形成浮渣(油)。經(jīng)過采集積淀物和浮渣可使水獲取凈化。積淀法能夠去除水中的砂粒、化

學積淀物、混凝辦理所形成的絮體和生物辦理的污泥，也可用于積淀污泥的濃縮。上調(diào)法主要用于分別水中輕質(zhì)懸浮物，如油、苯等，也能夠讓懸浮物粘附氣泡，使其視密度小于水，再用上調(diào)法除掉。

第一節(jié)積淀的基本理論

依據(jù)水中懸浮物的密度、濃度及凝集性，積淀可分為四種

基本種類。各種積淀發(fā)生的水質(zhì)條件如圖4-1所示。

(l)自由積淀顆粒在積淀過程中呈失散狀態(tài)，互不擾亂，其形狀、尺寸、密度等均不改變，下沉速度恒定。懸浮物濃度不高且無絮凝性經(jīng)常發(fā)生這種積淀。

(2）絮凝積淀當水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時，在積淀過程中，顆粒相互凝集，其粒徑和質(zhì)量增大，積淀速度加快。

(3)成層積淀當懸浮物濃度較高時，每個顆粒下沉都遇到四周其余顆粒的擾亂，顆粒相互牽涉形成網(wǎng)狀的“絮毯”整

體下沉，在顆粒群與澄清水層之間存在明顯的界面。積淀速度就是界面下移的速度。

(4)壓縮積淀當懸浮物濃度很高，顆粒相互接觸，相互支承時，在上層顆粒的重力作用下，基層顆粒間的水被擠出，污泥層被壓縮。

一、自由積淀

水中所含懸浮物的大小、形狀、性質(zhì)是十分復雜的，因此影響顆粒積淀的要素好多。為了簡化議論，假定：①顆粒外形為球形，不行壓縮，也無凝集性，積淀過程中其大小、形

狀和重量等均不變；②水處于靜止狀態(tài)；③顆粒積淀僅受重力和水的阻力作用。

靜水中的懸浮顆粒開始積淀時，因受重力作用而產(chǎn)生加快運動，但同時水的阻力也增大。

經(jīng)過一很短的時間后，顆粒在水中的有效重量與阻力達到均衡，今后作等速下沉運動。等速

積淀的速度常稱為積淀末速度，簡稱沉速。如以F1、F2分別表示顆粒的重力和水對顆粒的浮力，則顆粒在水中的有效重量為F1F21d3ag1d3g1d3(s)g666(4-1)式中d——球體顆粒的直徑；

S、ρ——分別表示顆粒及水的密度；g——重力加快度；

如以F3表示水對顆粒積淀的摩擦阻力，則

F3Au2(4-2)2式中A——顆粒在積淀方向上的投影面積，對球形顆粒，A=1/4πd2u——顆粒沉速；

λ——阻力系數(shù)，它是雷諾數(shù)(Re＝ρud／μ)和顆粒形狀的函數(shù)。依據(jù)實驗得悉，對球形顆粒猶如圖4-2所示關(guān)系，分三段擬合該曲線得Re＜1,

λ＝24/

Re(Stokes

式)

1Re103,

24

3

0.34

Re

Re

(Pair

式)

35(Newton式)10＜Re<10，λ=0.44在等速積淀狀況下，F(xiàn)-F=F,即1231d3(s)g1d3u2684gd(s)u3(4-3)將上述阻力系數(shù)公式代人式(4-3)獲取相應(yīng)流態(tài)下的沉速計算式。關(guān)于層流，在Re＜1時，ug(s)d218(4-4)這就是Stokes公式，式中μ為水的粘度。該式表示：①顆粒與水的密度差(ρs-ρ)愈大，沉速愈快，成正比關(guān)系。當ρs＞ρ時，u＞0，顆粒下沉；當ρs＜ρ時，u＜0，顆粒上??；當ρs=ρ時,u=0，顆粒既不下沉又不上調(diào);②顆粒直徑愈大，沉速愈快，成平方關(guān)系。一般地，積淀只好去除＞20μ的顆粒。經(jīng)過混凝辦理能夠增大顆粒粒徑；③水的粘度μdm愈小，沉速愈快，成反比關(guān)系。因粘度與水溫成反比，故提升水溫有益于加快積淀。

例4-1油珠的直徑為50μm，密度為800kg/m3。試計算油珠在20℃水中的上調(diào)速度。解：油珠d＝50μm=5×10-5m，20℃水的粘度μ=0.00101Pa·s，代入式(4-4)得

u9.81(1000800)(5105)22.7104m/s181.01103＝0.97m/h校核雷諾數(shù)ReReued2.7104100051050.01311.01103切合Stokes公式應(yīng)用的條件.本題說明選擇上述公式計算沉速或粒徑時，一定第一判斷流態(tài)。一般地，先試選計算公式，求出u或d，再校核Re數(shù)，所以帶有盲目性。利用下述簡化方法可防止試算。由式(4-3)可得阻力系數(shù)為4gd(s)3u2(4-3)由此式聯(lián)合Re能夠推導出消去u或d的以下公式Re24gd3(2s)3(4-5)4g(s)Re32u3(4-6)所以，利用λRe2或λ/Re與Re的關(guān)系圖能夠求出d和u。此關(guān)系圖見圖4-3。

當已知d要求沉速，先由式2得的Re，再由Re算出(4-5)算出λRe，4-3u；當已知u要求粒徑d，先由式(4-6)算出λ／Re，4-3得Re再由Re算出d。因為水中浮物成十分復，粒粒徑不均勻，形狀多種多，密度也有差別，所以經(jīng)常不可以采納上述理公式算積淀速度和積淀效率，只好通積淀找積淀的參數(shù)。積淀是在積淀管中行的。將含浮物度c0的原水混淆均勻后，注入一(往常5～7個)積淀管，t1積淀后，從第一積淀管深度H取，定浮物度c1；積淀t2，從第二積淀管深度同H取，剖析浮物度c2，??。在t1刻，沉速大于u1(＝H/t1)的所有粒所有沉了取面，而沉速小于u1的粒度不，仍1l/c0表示部分粒與所有粒的重量之比，作l，余同。c，，cx將x1u1作，可得如4-4所示的積淀曲。于指定的積淀0000的粒在0t，可求得粒流速u=H/t，凡沉速大于等于ut內(nèi)可所有去除，去除率(1-x0)，里x0表示沉速小于u0的粒與粒之比。于沉速0t＝0刻于水面下的不一樣深度，t0積淀，也有部分u(u＜u)的粒，因為在粒通了取面而被去除，其去除率粒的積淀距離h與H之比即hut0uHu0t0u0所以t0積淀，各樣粒積淀的去除率(1x0)1x0udx0u0(4-7)式中第二如4-4中暗影部分所示，可用解法確立。

例4-2某水靜置積淀數(shù)據(jù)如表4-1所示。有效水深H＝1.2m。求各積淀的粒去除率。

表4-1積淀試驗數(shù)據(jù)

積淀時間t，min01530456090180xi=ci/c010.960.810.620.460.230.06表觀去除率E=1-xi00.040.190.380.540.770.94u=H/t，cm/min842.6721.330.67η0.3440.5760.7470.8160.9090.976解(1)算與各積淀相的粒沉速，如當沉

淀60min，積淀距離1.2m的粒沉速u＝2cm/min.余同。算果亦列于表4-1.

以x1坐，以u橫坐作得積淀曲，如4-5所示。

解算各沉速下的去除率。以指定流速u0=3.0cm/min例，由可小于此沉速的粒與所有x0

粒之比x0＝0.67。式(4-7)中的分0

矩形面之和，其

udx等于中各

0.1(0.5+1.0+1.3+1.6+2.0+2.4)+0.07×2.7＝1.07

去除率η=(1-0.67)+1/3×1.07＝0.687

亦即積淀40min(＝H／u0)的粒去除率68.7％，此中沉速大于u0的粒占

33％，小于u0的粒占35.7％。其余指定沉速下的去除率的算方法同此，果如表4-1

所示。

(4)以效率η坐，以積淀t橫坐作得效率—曲，如4-6所

示。假如以表去除率Et作，得中虛所示的效率曲。二、絮凝積淀因為原水中含絮凝性浮物(如投加混凝后形成的花，活性泥等)，在積淀程中大粒將會追上小粒，相互碰撞凝集，形成更大的絮凝體，所以沉速將隨深度而增添。浮物度越高，碰撞機率越大，絮凝的可能性就越大。絮凝積淀的效率往常由確立。在直徑0.10m，高l.5～2.0m，且沿高度方向有5個取品的積淀管中倒入度均勻的原水靜置積淀，每隔必定，分從各個取口采，定水的浮物度，算表去除率；作出每一積淀t的表去除率E與取口水深h的關(guān)系曲或每一取口的E-t關(guān)系曲(如4-7)；取一表去除率，如10％、20％、30％??等，每一去除率，從4-7出的tl、t、t?；據(jù)此在23水深-坐中點出等去除率曲，如4-8。

指定的積淀和積淀高度，積淀效率η可用下式算h1E1E2h2E2E3h3E3E4h4E4E5h52h52h52h52h1(E1E2)h2(E2E3)h3(E3E4)h4(E4E5)E5—8a)或h5h5h5h5(4式中h5是所定的積淀高度。

從定的積淀作垂直，與等去除率訂交，相兩等去除率的距離

hi

hi,均勻積淀深度。

l.8m

例4-3某有機水含浮物430mg/L，絮凝積淀數(shù)據(jù)如表深的積淀池中積淀lh的浮物去除率。

4-2

所示，求水在

解(1)描點繪制各取樣口處的E-t曲線(見圖4-7)。

取一組E，從圖4-7中讀出各取樣口處達此E值所需的積淀時間t，列于表4-3。

按表4-3數(shù)據(jù)繪制等去除率曲線(見圖4-8)。

按式(4-8)計算積淀深度為1.8m，時間為60min時的總?cè)コ?/p>

率η；

1.81.555521.51.1560551.821.821.150.96560.90.6970651.821.820.690.4875700.4807510068.4%1.821.82式中52％的去除率為內(nèi)插值，相當于積淀高度為l.8m，積淀時間為lh時的表觀去除率。其余積淀時間下的總?cè)コ视嬎泐惔?。用總?cè)コ蕦r間作圖可得圖4-9所示的積淀曲線。依據(jù)所需的去除率，由圖可選定相應(yīng)的絮凝積淀時間。

三、成層積淀與壓縮

當懸浮物濃度較高時，顆粒相互擾亂，小顆粒的沉

速加快，大顆粒的沉速減慢，而后以一種會合體形式下

沉，顆粒間的距離保持必定，上層清液與下沉污泥間形

成明顯的泥水界面，界面以必定的速度下沉。在積淀初

期，沿積淀深度從上至下挨次存在清水層、受阻積淀層、

過渡層和壓縮層。隨積淀時間延伸，泥水界面下移，壓

縮層增厚。至某個時刻，積淀層和過渡層消逝，只剩下

清水層和壓縮層。界面高度隨積淀時間的變化如圖4—10所示。圖中AB為等速積淀段，CD為等速壓縮段，從B至C為沉速漸漸減小的過渡段。

當前，多用經(jīng)驗公式來描繪成層積淀速度與顆粒濃

度和自由積淀速度的關(guān)系，如：Thomas公式vu10abc(4-9a)Bond公式vu12.78(kC)2/3(4-9b)Cole-b(4-9c)公式v=aCVesilind公式v=ue-kc(4-9d)式中v——在懸浮物濃度為C時的界面流速；u——顆粒自由積淀速度；

k,a,b----常數(shù)。

計算壓縮過程速度可用Coulson公式。該式假定污泥層高度的減少速度與可壓縮污泥層的厚度成正比，即

dhhhdt(4-10)式中h----污泥層的厚度；h∞——壓縮時間t為時的最后污泥層厚度；

φ——速度常數(shù)。

對上式積分得hdhtdth0hh0hhhtt0he（4-10a）式中0代表時間為t0時的污泥層厚度。h成層積淀與壓縮主要用于污泥的濃縮，相關(guān)應(yīng)用拜見本書第十六章。

四、理想積淀池

為了說明積淀池的工作原理，假定：(1)出入水均勻散布到整個橫斷面；(2)懸浮物在沉

淀區(qū)等速下沉；(3)懸浮物在積淀過程中的水均分速等于水流速度，水流是穩(wěn)固的；(4)懸浮

物落到池底污泥區(qū)，即以為已被除掉。切合上述假定的積淀池稱為理想積淀池。

圖4-11(a)為有效長、寬、深分別為L、B和H的理想平流積淀池表示圖。

在積淀區(qū)每個顆粒一面下沉，一面隨水流水平運動，其軌跡是向下傾斜的直線。沉速

u0的顆?？扇汲?；沉速＜u0的顆粒因處于水面以下，也能夠除掉一部分。比如沉速為u

HLh/Hu/u,ut=HuthQ=vBH,t的顆粒被除掉的比率為或因為uv，所以00，＝，u0HQQtLBA(4-11)式中t為積淀時間；A為積淀池表面積;Q／A為單位表面積單位時間所辦理的水量，一般稱為表面負荷或過流率。

可見，積淀池的截留速度u0等于其表面負荷。也即積淀效率取決于顆粒沉速或表面負

荷,與池深和逗留時間沒關(guān)。經(jīng)過靜置積淀試驗，依據(jù)要求達到的積淀總效率，求出顆粒沉速后，也就確立了積淀池的過流率。

圖4-11b是一中心進水周邊出水的圓形平流積淀池。沿徑向的水流速度是一變數(shù)，在半徑為r處，/πrH)，顆粒運動軌跡是一曲線，其跡線方程為v=Q(2dhuu2rHdrvQ（4-12）對沉速為u0的顆粒，積分上式得hHu0r2r02AHu0QQ(4-13)當h＝H時，，即有r=RQu0Au小于水流上漲速度v這種顆粒在水流作豎向運動的積淀池中,假如某一種顆粒的沉速將以v-u的速度上漲，最后隨水流帶走，只有積淀速度u＞v時，顆粒才以u-v的速度下沉。所以，在豎流積淀池中的截留速度0實質(zhì)上等于v0因為＝故截留速度u0==，也與uQvA，vQ/A平流池相同.實質(zhì)運轉(zhuǎn)的積淀池與理想積淀池是有區(qū)其余，主假如因為池進口及出口結(jié)構(gòu)的限制，使水流在整個橫斷面上散布不均勻，橫向速度散布不勻比豎向速度散布不勻更降低積淀效率。一些積淀池還存在死水區(qū)；因為水溫變化及懸浮物濃度的變化，進入的水可能在池內(nèi)形成股流。如當進水溫度比池內(nèi)低，進水密度比池內(nèi)大，則形成潛流；相反，則出現(xiàn)浮流。潛流和

浮流都使池內(nèi)容積未能被充分利用。其余，池內(nèi)水流常常達不到層流狀態(tài)，因為紊流擴散與脈動，使顆粒的積淀遇到擾亂。權(quán)衡水流狀態(tài)經(jīng)常采納雷諾數(shù)(Re)、弗羅德數(shù)(Fr)及容積利用系數(shù)這幾種指標。雷諾數(shù)是水流雜亂狀態(tài)的指標,控制雷諾數(shù)在500以下，水流處于層流狀態(tài)，即uR500Re(4-14)式中R為水力半徑，ν為水的運動粘滯系數(shù)。弗羅德數(shù)是水流穩(wěn)固性的指標，它表示水流動能與重力能的比值。增大弗羅德數(shù)，能夠戰(zhàn)勝密度股流的影響。弗羅德數(shù)計算式為:Frv2gR(4-15)容積利用系數(shù)是水在池內(nèi)的實質(zhì)逗留時間與理論逗留時間的比值。若有股流或偏流存在，或許池內(nèi)存在死水區(qū)，實質(zhì)的池內(nèi)逗留時間將大大小于用池容積和流量相除所得的理論逗留時間。實質(zhì)池內(nèi)逗留時間可用在進口處脈沖投加示蹤劑，測定出口的響應(yīng)曲線的方法求得。容積利用系數(shù)可作為觀察積淀池設(shè)計及運轉(zhuǎn)利害的指標。因為實質(zhì)積淀池受各樣要素的影響，采納積淀試驗數(shù)據(jù)時，應(yīng)試慮相應(yīng)的放大系數(shù)。設(shè)111計的表面負荷應(yīng)為試驗值的1.251.7倍，均勻為1.5倍；積淀時間應(yīng)為試驗值的1.5—2.0倍，均勻為1.75倍。第二節(jié)沉淀池一、沉砂池

沉砂池的作用是經(jīng)過重力積淀的方法去除廢水中所挾帶的泥砂。城市污水和一些工業(yè)廢

水(如制革廠、屠宰場等)常含有無機性泥砂，化工廢水中一般不含泥砂，但因為沖洗地面或廢水輸送過程中泥砂跌落，也會形成廢水挾帶泥砂現(xiàn)象。這些泥砂勢必在廢水辦理裝置內(nèi)堆積或惹起磨損，造成設(shè)施運轉(zhuǎn)故障，或許是無機泥砂同化學積淀物、生物積淀物共同積淀，

混淆在一同，影響污泥的辦理與利用。為了保證系統(tǒng)正常工作，應(yīng)在廢水辦理前早先除掉泥砂。

依據(jù)沉砂池內(nèi)水流力向，可分平流沉砂池和豎流沉砂池。平流沉砂池的效率較高，應(yīng)用寬泛，其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。

平流式沉砂池的過水部分是一條明渠，渠的兩頭用閘板控制水量，渠底有貯砂斗，斗數(shù)

一般為兩個。貯砂斗下部設(shè)帶有閥門的排砂管，以清除貯砂斗內(nèi)的積砂。也能夠用射流泵或

螺旋泵排砂。

為了保證沉砂池能很好地積淀砂粒，又使密度較小的有機懸浮物顆粒不被截留，應(yīng)嚴格

控制水流速度。一般沉砂池的水平流速在0.15—0.3m/s之間為宜，逗留時間許多于30s。

沉砂池應(yīng)許多于兩個，以便能夠切換工作。池內(nèi)有效水深不大于1.2m，合格沉砂池渠寬不

小于0.60m，池內(nèi)超高為0.30m。設(shè)計時應(yīng)采納最大過流量，用最小流量作校核。

當廢水含砂量較大時，沉砂池的貯砂斗應(yīng)按不超出兩日砂量計算。所沉泥砂的含水率近3似為60％，容重為15O0kg/m。為了能使泥砂在貯砂斗內(nèi)自動滑行，貯砂斗的坡角不該小于

55，下部排泥管徑不小于200mm。

沉砂池水面面積可用下式計算

AQmax1000m2u(4-16)u22此中，u0w(4-17)過水斷面積FQmax1000m2(4-18)v池的總寬度BF2m(4-19)h設(shè)計有效水深huLM(4-20)V沉砂池長LAm(4-21)B每個沉砂池(或每分格)的寬度bBm(4-22)3n式中Qmax——最大設(shè)計流量，m/s；u——砂粒均勻積淀速度，mm/s；u0——砂粒在靜水中積淀速度，mm/s，可采納Stokes公式計算；w——因為池內(nèi)流形成的豎向分速，mm/s，一般采納w=0.05v；v——沉砂池內(nèi)水平流速，mm/s；m；h——最大設(shè)計流量時沉砂池有效水深，2n——采納沉砂池數(shù)或分格數(shù)。

一般平流沉砂池的最大弊端，就是只管控制了水流速度及逗留時間，廢水中一部分有機懸浮物仍舊會在沉砂池內(nèi)堆積下來，或許因為有機物附著在砂粒表面，隨砂粒積淀而堆積下來。為了戰(zhàn)勝這個弊端，當前有采納曝氣流砂池，即在沉砂池的側(cè)壁下部鼓入壓縮空氣。使

池內(nèi)水流呈螺旋狀態(tài)運動。因為有機物的密度小，故能在曝氣的作用下長久處于懸浮狀態(tài)，同時，在旋流過程中,砂粒之間相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有機物也能被洗脫下來。往常曝氣沉砂池采納穿孔管曝氣，穿孔管內(nèi)孔眼直徑為2.5～6mm，空氣用量為322～3m/m(池面)，螺旋型水流周邊最大旋轉(zhuǎn)速度為0.25～0.3m/s，池內(nèi)水流行進速度為0.01～0.1m/s，逗留時間為1.5～3.0min。

二、平流積淀池

平流積淀池是廢水從池的一端進入，從

另一端流出，水流在池內(nèi)作水平運動，池平

面形狀呈長方形，能夠是單格或多格串連。

池的進口端底部，或沿池長方向，設(shè)有一個

或多個貯泥斗，儲存堆積下來的污泥(見圖

4-13)。

積淀池(或分格)的長寬比不小于4，顆粒

密度較大時，可采納不小于3，有效水深不大

于3m，大部分為1～2.5m，超高一般為0.3m，污泥斗的斜壁與水平面的傾角不該小于45°，生物辦理后的二次積淀池，泥斗的斜

壁與水平面的傾角不該小于50°，以保證完全排泥，防備污泥腐化。

積淀池的進口應(yīng)保證沿池寬均勻布水，進口流速小于25mm/s。為了保證不沖洗已有的底部堆積物，水的流入點應(yīng)高出泥層面

0.5m以上。水流入積淀池后應(yīng)趕快消能，防止在池內(nèi)形成短路或股流。往常，積淀池的進口是采納穿孔槽外加擋板

穿孔槽為側(cè)面穿孔時，擋板是豎向的(見圖4-13)，擋板應(yīng)高出水面

以下深度0.2m，距進口為0.5～1.0m。當進水穿孔槽為底部穿孔時，

1/2池深處(如圖4-14所示)。

(或穿孔墻)的方法，

0.15～0.2m，伸入水面

擋板是橫向的，大概在

積淀池的出口一般采納溢流堰，為防備池內(nèi)大

塊飄蕩物流出，堰前應(yīng)加設(shè)擋板，擋板吞沒深度不

小于0.25m，距出水口為0.25～0.5m。積淀池出口

堰的設(shè)置對池內(nèi)水流的均勻散布影響極大，為了保

證池內(nèi)水流的均勻，應(yīng)盡可能減少單位堰長的過流

量，以減少池內(nèi)向出口方向流動的行進流速。每單

位長度堰的過流量應(yīng)均勻，防備池內(nèi)水流產(chǎn)生偏流現(xiàn)象。一般首次積淀池應(yīng)控制在33650m/m·d，二次積淀池為180～240m/m·d之內(nèi)。為了減少堰的單位長度流量，有時，積淀池還設(shè)置中間集水槽，以孔口或溢流堰的形式采集池中段

表面清水(圖4-14)。出流堰大部分采納鋸齒形堰(圖4-15)，易于加工及安裝，出水比平堰均勻。這種出水堰常用鋼板制成，齒深50mm，齒距200mm，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。池內(nèi)水位一般控制在鋸齒高度的1/2處為宜。如采納平堰，要求施工嚴格水平，盡量做成銳緣。為適應(yīng)水流的變化或修建物的不均勻沉降，在堰口處需設(shè)置使堰板能上下挪動的調(diào)整裝置。

積淀池的堆積物應(yīng)實時排走。污泥的采集和清除方法好多，如在池進口端設(shè)置泥斗時，

應(yīng)設(shè)置刮泥車或刮泥機，將全池底的污泥集中到泥斗處清除(見圖4-13及圖4-16)。如沿池

長設(shè)置多個排泥斗時，則無需設(shè)置刮泥裝置，但

每一污泥斗應(yīng)設(shè)獨立的排污管及排泥閥，如圖

4-17所示。在污泥斗中排泥，能夠采納污泥泵，

也能夠經(jīng)過靜水壓力排泥，靜壓力排泥要求的水

頭應(yīng)視污泥特征而定，如系有機污泥，一般采納

1.5～2.0m，排泥管直徑不小于20Omm。靜壓力排

泥方式可拜見豎流積淀池。

積淀池應(yīng)許多于二個，以便于在故障及檢修

時切換工作。

平流積淀池的設(shè)計，主假如確立積淀區(qū)、污

泥斗的尺寸、池總深度、出進口設(shè)施及排泥設(shè)施

等。

積淀區(qū)的計算，在無積淀試驗資料時，可按積淀時間(t)及水平流速(v)計算，此時，池長LLvt(4-23)Q積淀區(qū)過水斷面積FF(4-24)vBFh2池的總寬度B(4-25)nBb(4-26)所需池數(shù)或分格數(shù)式中2——積淀區(qū)的深度；hb——每一池(或每一格)的寬度.在有積淀試驗資料作依照，確立截留速度u(即表面水力負荷／)時，u=QAQ池平面面積AA(4-27)uQt積淀區(qū)的水深2h2(4-28)Ah污泥斗和污泥區(qū)的容積視每天進入的懸浮物量以及所要求的貯泥周期而定。積淀池中污泥的體積可用下式計算VQc1c2Tm3100P10(4-29)3式中——每天進入積淀池(或分格)的廢水量，m/d;Q

cl、c2——分別表示積淀池出入水的懸浮物濃度，(cl-c2)表示池內(nèi)截留的濃度，mg/L;

γ——污泥容重。如系有機污泥，因為含水率高，γ可近似采納100Okg/m3;

P——污泥含水率，％；

T----二次排泥的時間間隔(d)，首次積淀池采納2d，二次積淀池為2～4h。

池底坡:如采納刮泥機時，縱坡為0.01～0.02，橫坡為0.05。

為了保證所堆積污泥不從頭卷走，積淀區(qū)以下與污泥區(qū)應(yīng)保持必定的緩沖層高度，如無

機械排泥舉措時，采納0.5m，若有機械排泥時，緩沖層上緣應(yīng)高出刮泥板0.3m。

積淀池的總深度

H＝h1+h2+h3+h4(4-30)式中h1——池超高，一般取0.3m；h2——池有效水深；h3——緩沖層高度;h4——污泥部分高度(包含泥斗)。污泥斗容積V1應(yīng)經(jīng)過繪制計算草圖，用幾何方法計算。關(guān)于四棱臺形污泥斗，其體積為V11f2f1f2h4f(4-31)3式中f1、f2分別為污泥斗上底和下底面積。V可按下式計算污泥斗以上由底坡形成的梯形部分容積2V2l1l2h4b2(4-32)式中l(wèi)1、l2——梯形的上下底邊長；h——梯形的高度。4例4-43，懸浮物濃度(c1)為430mg/L,水溫為29℃。要求懸浮某廠排出廢水量為30Om/d物去除率為7O％，污泥含水率為95％。已有積淀試驗的數(shù)據(jù)如圖4-18所示。試設(shè)計平流沉淀池。

解由試驗曲線知，去除率為70％時，積淀時間需65min，最小沉速為1.7m／h，設(shè)計時表面負荷減小1.5倍，積淀時間放大1.75倍，分別取1.13m／h和114min(1.9h)。積淀區(qū)有效表面積A300266m21.13133m2。如采納二池，每池平面面積積淀池有效深度11.9300h222.15m133采納每池寬度B為4.85m，則池長133L27.4m4.85

L27.54B4.855.6污泥容積(貯泥周期為2天計)V1504304300.324243m10001009510方形污泥斗體積(拜見圖4-19)V1122.523.50.164.8520.4219m33用三個污泥斗，其整體積為Vi19357m3V池總深度H0.32.150.6752.2255.35m當進水擋板距進口0.5m，出水擋板距出口為0.3m時，池的總長為28.2m.三、豎流積淀池豎流積淀池水流方向與顆粒積淀方向相反，其截留速度與水流上漲速度相等。當顆粒發(fā)生自由積淀時，其積淀成效比在平流積淀他中低得多。當顆粒擁有絮凝性時，則上漲的小顆粒和下沉的大顆粒之間相互接觸、碰撞而絮凝，使粒徑增大，沉速加快。另一方面，沉速等于水流上漲速度的顆粒將在池中形成一懸浮層，對上漲的小顆粒起攔截和過濾作用，因此沉淀效率將比平流積淀池更高。豎流積淀池多為圓形、方形或多角形，但大部分為圓形，直徑(或邊長)一般在8m以下，常介于4～7m之間。積淀池的上部為圓筒形的積淀區(qū)，下部為截頭圓錐狀的污泥區(qū)，二層之間為緩沖層，約0.3m(圖4-20)。廢水從進水槽進入池中心管，并從中心管的下部流出，經(jīng)過反射板的阻截向四周均勻散布，沿積淀區(qū)的整個斷面上漲，辦理后的廢水由四周集水槽收集。集水槽大多采納平頂堰或三角形鋸齒堰，堰口最大負荷為1.5L/m·s。當池的直徑大于7m時，為集水均勻，還可設(shè)置輻射式的集水槽與池邊環(huán)形集水槽相通。

積淀池貯泥斗傾角為45°～60°泥可借靜水壓力由排泥管排出，排泥管直徑應(yīng)不小于

200mm，靜水壓力為1.5～2.0m。排泥管下端距離池底不大于2.0m，管上端高出水面許多于0.4m。為了防備飄蕩物外溢，在水面距池壁0.4～0．5m處可設(shè)擋板，擋板伸入水面以下0.25～

0.3m，伸出水面以上0.1～0.2m。

為了保證水能均勻地自下而上垂直流動，要求池直徑(D)與積淀區(qū)深度(h2)的比值不超

過3:1。在這種尺寸比率范圍內(nèi)，懸浮物顆粒能在下沉過程中相互碰撞、絮凝，提升表面負

荷。可是，因為采納中心管布水，難以使水流散布均勻，所以豎流積淀池一般應(yīng)限制池直徑。

豎流積淀池中心管內(nèi)流速對懸浮物的去除有很大影響，在無反射板時，中心管流速應(yīng)不大于30mm/s，有反射板時，可提升到100mm/s，廢水從反射板到喇叭口之間流出的速度不該

大于40mm/s。中心管及喇叭口、反射板的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖4-21所示。反射板底距污泥表面

(緩沖區(qū))為0.3m，池的超高為0.3～0.5m。

豎流積淀池應(yīng)按試驗數(shù)據(jù)確立最小沉速u及逗留時間t。在

無試驗數(shù)據(jù)時可按一般經(jīng)驗設(shè)計。

中心管面積f按最大秒流量計算qmaxm2v0(4-33)中心管直徑d

d4fm(4-34)

中心管喇叭口與反射板之間的空隙高度h3

qmaxmh3d1v1(4-35)積淀部分有效斷面積Aqmaxm2v(4-36)積淀池直徑D

D4Afm(4-37)h積淀區(qū)有效深度22×(m)(4-38)h＝vt3600截圓錐部分容積VlV1h5R2Rrr2m3(4-39)H3積淀池的總高度H＝h1+h2+h3+h4+h5(m)(4-40)式中qmax——每池最大設(shè)計流量．m3/s；v0——中心管內(nèi)流速，m/s;

vl——中心管喇叭口與反射板之間空隙的流速，m/s；

d1——喇叭口直徑(=1.35d)，m；u——池內(nèi)水流速度,m/s

t——積淀時間，h；

，視詳細廢水而定

;

hl—池超高，m;

h4——緩沖層高度，m，一般為

h5——污泥室截圓錐部分高度，

R——截圓錐上部半徑，m；

O.3m；

m;

r——截圓錐下部半徑，m。例4-5某廢水辦理廠最大廢水量為100L/s

積淀時間為1.5h。求豎流積淀池各部分尺寸。

解采納四個積淀池，每池最大流量為

，由積淀試驗確立設(shè)計上漲流速為

0.7mm/s，

qmax

1

4

0.100

0.025m3/s

池內(nèi)設(shè)中心管，流速v0采納0.03m/s，喇叭口處設(shè)反射板，則中心管面積0.0250.83m2

03

d40.831.0m喇叭口直徑dl＝1.35d＝1.35m反射板直徑d2=13d=13×l.35＝1.755m1反射板表面至喇叭口的距離h30.0250.020.30m1.35

積淀區(qū)面積A0.02535.7m2積淀池直徑0.007D435.70.836.827.0m積淀區(qū)深度h2vt36000.00071.536003.783.8D7.01.843h23.8切合要求為采集辦理水，沿池周邊設(shè)排水槽并增設(shè)輻射排水槽，槽寬為b’＝0.2m，排水槽內(nèi)徑為7.0m。槽周長C＝πD-4b’=3.14×7.0-4×0.2＝21.2輻射槽長L’＝4×2×(7.0-l.0)=48m總排水槽長L＝C+L’＝21.2+48=69.2m排水槽每米長的負荷qmax250.361.5L/ms69.2取下部截圓錐底直徑為0.4m，貯泥斗傾角為45°，則

7.00.43.3mh52tg452V1h5R2Rrr23.33.523.50.20.2244.87m333積淀池的總高度

H＝hl+h2+h3+h4+h5＝0.3+3.8+0.3+0.3+3.3＝8.0m

所得各部分尺寸見計算草圖圖4-22。

四、輻流式積淀池

輻流式積淀池是直徑較大(20～30m)的圓池，最大直徑達100m。中心深度為2.5～5.0m，

周邊深度為1.5～3.0m。廢水從池中心進入，因為直徑比深度大得多，水流呈輻射狀向四周

周邊流動，積淀后廢水往四周集水槽排出。因為是輻射狀流動，水流過水斷面漸漸增大，水

流速度逐漸減小。池中心處設(shè)中心管，廢水從池底進入中心管，或用明槽自池的上部進入中

心管，在中心管的四周常有穿孔障板圍成的流入?yún)^(qū)，使廢水能沿圓周方向均勻散布。為阻攔

飄蕩物質(zhì)，出水槽堰口前端可加設(shè)擋板及浮渣采集與排出裝置。

輻流式積淀池大多采納機械刮泥(特別在池直徑大于20m時，幾乎都用機械刮泥)，將全

池的堆積污泥采集到中心泥斗，再借靜壓力或污泥泵清除。刮泥機一般是一種衍架結(jié)構(gòu)，繞

中心旋轉(zhuǎn)，刮泥刀安裝在衍架上，可中心驅(qū)動或周邊驅(qū)動。此時，池底坡度為0.05，坡向

中心泥斗，中心泥斗的坡度為0.12～0.16，如圖4-23所示。除了常用的中心進水，周邊出

水的輻流池外，還有周邊進水、中部出水和外周邊進水、內(nèi)周邊出水的輻流池。

除了機械刮泥的輻流式積淀池外，也能夠?qū)⑤椓鞣e淀池建成方形，廢水沿中心管流入，

池底設(shè)多個泥斗，使污泥自動滑進泥斗，形成斗式排泥。這種狀況大多用于直徑小于20m

的小型池(見圖4-23)。

輻流式積淀池的有效水深一般不大于4m，池直徑(或正方形的一邊)與有效水深之比不

小于6，一般為6～10。采納機械刮泥時，積淀池的緩沖層上緣應(yīng)高出刮泥板0.3m，刮泥機

械活動衍架的轉(zhuǎn)數(shù)為每小時2～3次。

輻流式積淀池的設(shè)計方法好多，國內(nèi)當前多采納與平流積淀池相像的方法，取池半徑

1/2處的水流斷面作為積淀池的設(shè)計斷面。也有采納表面負荷進行計算的。對生活污水或與之相像的廢水進行辦理的表面負荷可采納

2～3.6m3/m2h，積淀時間為

1.5～2.0h。

積淀部分水面面積可用下式計算，此中q’為表面負荷。QmaxAnq'D4Am池直徑h2Qmaxm積淀部分高度nA污泥斗的計算與平流池相同，污泥儲存時間采納積淀池的總高度H＝h1+h2+h3+h4+h5式中h3——緩沖層高，m；

m2

(4-41)

(4-42)

(4-43)

4h。

(4-44)

h1——污泥斗以上的高度(與刮泥機械相關(guān))，m；

其余符號同前。

輻流式積淀池也有益用積淀時間為基準進行計算的，即由進水量及積淀時間可確立池容積，再由池深確立池直徑。

五、斜板斜管積淀池

從理想積淀池的特征剖析可知，積淀池的辦理效率僅與顆粒積淀速度和表面負荷相關(guān)，與池的深度沒關(guān)。

對一深度為H，體積為V的平流式理想積淀池，由式(4-12)得Q=u0V/H。即在V及H給定的條件下，若欲獲取要求的去除率0(由U決定)，辦理水量就不可以任意變化；相同，在水量給準時，只好獲取固定的去除率?；蛟S說，增大Q，則U0就隨之增大，進而降低去除率，反之,若提升去除率0(亦即減小U)，辦理的流量就一定減小，二者不行兼得。可是若將該池分為n層淺池，每池深度為h＝H/n,當進入每個淺池的流量為q=Q/n(即水平流速不變)時，00n倍，進而使效率大大提升。當每個淺池保淺池沉速u’＝q/A＝Q/nA＝u/n，即沉速減小了持原有的沉速u0不變時，每個淺池辦理的流量為q’=u0A＝Q，則n個淺池的總辦理能力提升至本來的n倍。積淀池分層和分格還將改良水力條件。在同一個過水斷面長進行分層或分格，使斷面的濕周增大，水力半徑R(=面積/濕周)減小，進而降低雷諾數(shù)Re(=vRρ/μ)，增大弗羅德數(shù)Fr(＝v2/gR)，降低水的雜亂程度，提升水流穩(wěn)固性，增大池的容積利用系數(shù)，在工程實質(zhì)應(yīng)用上，采納分層積淀池，排泥十分困難，所以，一般將分層的隔板傾斜一個角度，以便能

自行排泥，這種形式即為斜板積淀池。如各斜隔板之間還進行分格，即成為斜管積淀池。

斜板(管)與水平面間的傾角一般采納50°～60°，此時總沉降面積為所有斜板在水平方向的投影面積之和，即

n

AAicos(4-45)i1式中i為每塊斜板的表面積，α為斜板與水平面的夾角。A500以下，弗羅德數(shù)可達10-3～10-4數(shù)目級，積淀池加設(shè)斜板(管)后，水流雷諾數(shù)可降至辦理能力比一般積淀池大得多32h，逗留時間大大縮短，節(jié)儉占(3～7倍)，過流率可達36m/m地面積。斜板(管)積淀池大多采納異向流形式，即水流在斜板(管)內(nèi)的流動方向與顆粒積淀和滑行方向相反，也有采納同向流及橫向流形式(圖4-24)。斜板(管)之間間距一般不小于50mm，廢水在斜管內(nèi)流速視不一樣廢水而定，如辦理生活污水，流速為0.5～0.7mm/s。斜板大多采納聚氯乙烯平板或漣漪板，斜管多為粘合塑料蜂窩管，常以一種組裝形式安裝。斜板(管)長一般在1.0～1.2m左右。斜板(管)的上層應(yīng)有0.5～1.0m的水深，斜板(管)下為廢水散布區(qū)，一般高度不小于0.5m，布水區(qū)下部為污泥區(qū)。斜板(管)積淀池可采納多斗排泥，也可采納鋼絲繩牽引的刮泥車，刮泥車在斜板(管)組下往返運動，將池底的污泥聚集至污泥斗。污泥斗及池底結(jié)構(gòu)與一般平流積淀池相同。池出水一般采納多排孔管集水，孔眼應(yīng)在水面以下2cm處，防備飄蕩物被帶走。如飄蕩物許多應(yīng)附設(shè)飄蕩物采集及排泥裝置。異向流斜板(管)積淀池的設(shè)計計算式可由以下剖析求得。假定有一個異向流積淀單元，傾斜角為α，長度為l，斷面高度為d，寬度為w，單元內(nèi)均勻水流速度v,所去除顆粒的沉速為v,如圖4-25所示。當顆粒由a挪動到b被去除，0可理解為顆粒以v的速度上漲l+l1的同時以u0的速度下沉l2的距離，二者在時間上相等,即

ll1l2vu0ldsincoslcossindvu0ddsincos積淀單元長度

v1dlsincosu0(4-47)積淀單元的斷面面積為dw，則單元所經(jīng)過的流量為q＝dwv(4-48)以式(4-46)代入，式(4-48)可變成qdwu0lcos1lwcosdwdu0sin(4-49)sin式中l(wèi)w實質(zhì)上即為積淀單元的長與寬方向的面積，lwcosα即為斜板在水平方向投影的面積，可用ai取代。dw代表積淀單元的斷面積，dw/sinα即為積淀池水面在水平方向的面積，可用a表示，這樣即可得q=u(a+a)(4-5O)01假如池內(nèi)有n個積淀單元，并且考慮斜板〔管)有必定的壁厚度，池內(nèi)出進口影響及板管內(nèi)采納均勻流速計算時，上式可修正得積淀池設(shè)計流量：η0f十A)(4-51)Q=u(A式中η——系數(shù)O.7，一般范圍；Af——斜板(管)積淀池所有斜壁在水平方向的投影面積，A=naf——積淀池水面在水平面上的投影面積。A即異向流斜板(管)積淀池的截留速度;u0QAAf(4-52)斜板設(shè)計長度1v1dl'sincosu0(4-53)依據(jù)相同方法，能夠求得同向流狀況下斜板的理論長度l及設(shè)計長度l’v1dlsincosu0(4-54)1v1dl'sincosu0(4-55)一個斜板單元的理論流量q=u0(af-a)(4-56)斜板積淀池設(shè)計流量Q=ηu(A-A)(4-57)f0即同向流斜板(管)積淀池的截留速度u0QAfA(4-58)橫向流斜板(管)積淀池的積淀狀況如圖4-26所示，由相像定律得vLu0lsin

式中L表示積淀區(qū)的長度。

一個積淀單元的流量Lu0dqldvafu0sin式中af為積淀單元的表面積。

積淀池的設(shè)計流量

Q=Afuη

橫向流積淀池截留速度

4-59）

(4-60)

（4-61）

Qu0Af(4-62)式中Af為積淀區(qū)所有斜板的水平拍照面積。理論上說，同向流斜板(管)積淀池的效率最高，可是，因為水與積淀物流向相同時，兩相的分別較困難，所以當前廣泛采納的是異向流積淀池。第三節(jié)隔油池石油開采與煉制、煤化工、石油化工及輕工等行業(yè)的生產(chǎn)過程排出大批含油廢水。油品相對密度一般都小于1,只有重焦油相對密度大于1。假如油珠粒徑較大，呈懸浮狀態(tài)，則可利用重力進行分別，這種設(shè)施通稱為隔油池。隔油池的種類好多，國內(nèi)外廣泛采納的是一般平流隔油池和斜板隔油池。一般平流隔油池與積淀池相像，廢水從池的一端進入，從另一端流出，因為池內(nèi)水平流速很小，進水中的輕油滴在浮力作用下上調(diào)，并且積聚在池的表面，經(jīng)過設(shè)在池面的集油管和刮油機采集浮油，浮油一般能夠回用。相對密度大于1的油粒隨懸浮物下沉。平流隔油池一般許多于兩個，池深1.5～2.0m，超高9.4m，每單格的長寬比不小于4，工作水深與每格寬度之比不小于0.4m，池內(nèi)流速一般為2～5mm/s，逗留時間一般為1.5～2.Oh，可將廢水中含油量從400～1000mg/L降至150mg/L以下，去除效率達70％以上，所去除油粒的最小直徑為10O～150μm.刮油機能夠是鏈條牽引或鋼索牽引的。在用鏈條牽引時，刮油機在池面上刮油，將浮油推向池尾端，而在池底部可起著刮泥作用，將下沉的油泥刮向池進口端的泥斗。池底部應(yīng)保擁有的底坡，貯泥斗深度一般為0.5m，底寬不小于0.4m，側(cè)面傾角不該小于45°～60°。一般隔油池水面的油層厚度不該大于0.25m。為了采集和清除浮油，在水面處應(yīng)設(shè)集油管。集油管一般直徑為200～300mm的鋼管束成，沿管軸方向在管壁上開有60°角的切口，集油管可用螺桿控制，使集油管能繞管軸轉(zhuǎn)動。平常切口處于水面以上，收油時將切口旋轉(zhuǎn)到油面以下，浮油溢入集油管并沿集油管流向池外。集油管常設(shè)在池出口處及進水

間，管軸線安裝高度與水面相平或低于水面5cm。

隔油池的進水端一般采納穿孔墻進水，在出水端采納溢流堰。

為了保證隔油池的正常工作，池表面應(yīng)加蓋，以防火、防雨、保溫及防備油氣發(fā)散，污染大氣。在嚴寒地域或季節(jié)，為了增大油的流動性，隔油池內(nèi)應(yīng)采納加溫舉措，在池內(nèi)每隔

必定距離，加設(shè)蒸汽管，提升廢水溫度。水平隔油池結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)固性好，但池容積較大，占地面積也大?；诋斍皣鴥?nèi)生產(chǎn)的刮油機規(guī)格。在隔油池設(shè)計中，每單格寬度應(yīng)與刮油機跨度相適應(yīng)，常采納6.0、4.5、3.O、2.5、2.0m幾種。假如人工清油，一般單格寬度不宜超出3.0m。平流隔油池的設(shè)計可按油粒上漲速度或廢水逗留時間計算。油粒上漲速度u’可經(jīng)過試驗求出(同積淀的方法相同)或直策應(yīng)用修正的Stokes公式計算gd20cm/su18(4-63)式中水的密度ρ0和絕對粘度μ分別由圖4-27和圖4-28查得。β表示因為水中懸浮物影響，使油粒上調(diào)速度降低的系數(shù)：

41040.8s24104s2(4-64)式中s表示廢水中懸浮物的濃度，mg/L。隔油池的表面積AQm2(4-65)u3式中Q——廢水設(shè)計流量，m/h；α——考慮池容積利用系數(shù)及水流紊流狀態(tài)對池表面積的修正當，它與v/u的比值有關(guān)(v為水平流速)，其值按表4-4選用。

為了提升單位池容積的辦理能力，隔油池也有采納斜板形式，如圖4-29所示。池內(nèi)斜板大部分采納聚酯玻

璃鋼漣漪板．板間距為20～50mm，傾角不小于45，斜板

采納異向流形式，廢水自上而下賤入斜板組、油粒沿斜板

上調(diào)。實踐表示，斜板隔油池所需逗留時間僅為平流隔油

池的1/2～1/4，約30min。斜板隔油池去除油滴的最小直徑為

60μm。

用斜板隔油池辦理石油煉廠廢水時，出水含油量可控制在50mg/L之內(nèi)。國內(nèi)當前設(shè)計板長為175mm，板寬為750mm。厚1～1.5mm，波長130mm，波高16.5mm，漣漪板睜開寬度為

913mm，板間距為40mm。池內(nèi)廢水逗留時間為15～20min，板間流速0.7～0.8mm/s。布水柵用厚6～10mm的鋼板制成，板上開孔直徑為20mm，總開孔面積為布水面積的6％，在辦理石油煉制廠廢水時，表面負荷為0.6～0.8m3/m2·h。為了防備油類物質(zhì)附著在斜板上，應(yīng)采納不親油資料做斜板，但實質(zhì)上比較困難，所以，在斜板隔油池的運轉(zhuǎn)中也常有掛油現(xiàn)象，應(yīng)按期用蒸汽及水沖洗，防備斜板間擁塞。廢水含油量大時，可采納較大的板間距(或管徑)，含油量小時，間距能夠減小。

殼牌石油企業(yè)研制的斜板隔油池即所謂

PPI型油水分別池如圖

4-30

所示。該裝置可去除大

于60μm的油珠。

第四節(jié)氣浮池氣浮法是利用高度分其余渺吝嗇泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其視密度小于水而上調(diào)到水面實現(xiàn)固液或液液分其余過程。在水辦理中，氣浮法寬泛應(yīng)用于：(l)分別地面水中的渺小懸浮物、藻類及微絮體；(2)回竣工業(yè)廢水中的實用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；(3)取代二次積淀池，分別和濃縮節(jié)余活性污泥，特別合用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化辦理工藝中；(4)分別回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；(5)分別回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性物質(zhì)和金屬離子。與積淀法對比較，氣浮法擁有以下特色：(1)因為氣浮池的表面負荷有可能高達310～20min，并且池深只要2m左右，故占地較少，節(jié)儉12m/m·h，水在池中逗留時間只要

基建投資；(2)氣浮池擁有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有必定量的氧，有益于后續(xù)辦理或

再用，泥渣不易腐化;(3)對那些很難用積淀法去除的低濁含藻水，氣浮法辦理效率高，甚至

還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；(4)浮渣含水率低，一般在96％以下,比積淀池

污泥體積少2～10倍，這對污泥的后續(xù)辦理有益，并且表面刮渣也比池底排泥方便；(5)可

以回收利用實用物質(zhì)；(6)氣浮法所需藥劑量比積淀法節(jié)儉?？墒?，氣浮法電耗較大，辦理

每噸廢水比積淀法多耗電約0.O2～0.04kWh；當前使用的溶氣水減壓開釋器易擁塞；浮渣怕

較大的風雨侵襲。

一、基來源理

氣浮過程包含氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒(固體或液滴)附著以及上調(diào)分別等連續(xù)步驟。實現(xiàn)氣浮法分其余必需條件有兩個:第一，一定向水中供給足足數(shù)目的微細氣泡，氣泡理想尺寸

為15～30μm；第二，一定使目的物呈懸浮狀態(tài)或擁有疏水性質(zhì)，進而附著于氣泡上調(diào)升。1．氣泡的產(chǎn)生

產(chǎn)生微氣泡的方法主要有電解、分別空氣和溶解空氣再開釋三種。

向水中通入5～10V的直流電，廢水電解產(chǎn)生H2、O2和CO2等，氣泡微細，密度小，直徑約10～60μm，浮升過程中不會惹起水流紊動，浮載能力大，特別合用于柔弱絮凝體的分別。如采納鋁板或鋼板作陽極，則電解溶蝕產(chǎn)生的Fe2+和A13+離子經(jīng)過水解、聚合及氧化，生成擁有凝集、吸附及共沉作用的多核羥基絡(luò)合物和膠狀氫氧化物，有益于水中懸浮物的去除。但因為存在電耗較高，電極板易結(jié)垢等問題，當前該法主要用于中小規(guī)模的工業(yè)廢水辦理。

電解裝置拜見第六章。

分別空氣的方法和設(shè)施好多。

①經(jīng)過由粉末冶金、素燒陶瓷或塑料制成的微孔板(管)，將壓縮空氣分別為吝嗇泡。氣泡大小與微孔孔徑及水的表面張力相關(guān)

r1/21/4RLG(4-66)式中r——氣泡半徑，mm；

R——擴散板微孔半徑，mm；

LG——水氣界面張力，10-5N/cm；

——經(jīng)驗系數(shù)，采納ε＝6。

這種方法簡單易行，但產(chǎn)生的氣泡較大(直徑1-10mm)、微孔板(管)易擁塞。

②將空氣引入一個高速旋轉(zhuǎn)的葉輪鄰近，經(jīng)過葉輪的高速剪切運動，將空氣吸入并分別

為吝嗇泡(直徑1mm左右)。葉輪氣浮設(shè)施如圖4-31所示。在氣浮池底部設(shè)有葉輪1，葉輪

直徑多為200～600mm，葉輪經(jīng)過轉(zhuǎn)軸3由池頂?shù)碾姍C驅(qū)動，轉(zhuǎn)速多用900～1500r/min。葉

輪上邊裝有帶導向葉片6的固定蓋板2。葉輪與導向葉片間距5～8mm。蓋板與葉輪間距

10mm(空氣吸進口)，蓋板上開孔12～18個，孔徑20～30mm，作循環(huán)進水孔。

葉輪氣浮池一般采納正方形，邊長不超出葉輪直徑的6倍。當辦理規(guī)模較大時，可在一

個氣浮池中設(shè)多個葉輪。氣浮池的工作水深一般為2.5-4m，氣浮時間15-20min。

NqHkW102(4-67)葉輪所需軸功率式中q表示一個葉輪能吸入的水氣混淆物量，可按下式計算：qQm3/s(4-68)Q——辦理水量，m3/s；m1式中m——平行工作的葉輪個數(shù);α——曝氣系數(shù)，取實驗值O.35;H——氣浮池的靜水壓力，亦即葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的揚程，其值用下式計算：Hav2a——壓力系數(shù)，等于2g(4-69)式中0.2～0.3；v——葉輪圓周線速度，m/s。式(4-67)中ρ表示氣水混淆物的容重，一般為670kg/m3；η為葉輪效率，可取0.2～0.3。葉輪氣浮合用于懸浮物濃度高的廢水，如用于洗煤廢水及含油脂、羊毛等廢水的辦理，

也用于含表面活性劑的廢水泡沫浮上分別，設(shè)施不易擁塞。

③利用射流器或水泵吸入和分別空氣，這種方法設(shè)施簡單，但受設(shè)施工作特征的限制，

吸肚量不大，一般不超出進水量的10％(V％)。

溶氣氣浮是使空氣在必定壓力下溶于水中并呈飽和狀態(tài)，而后使廢水壓力忽然降低，這

時溶解的空氣便以渺小的氣泡從水中析出并進行氣浮。用這種方法產(chǎn)生的氣泡直徑約為

20～100μm，并且可人為地控制氣泡與廢水的接觸時間，因此凈化成效比分別空氣法好，應(yīng)

用寬泛。

依據(jù)氣泡從水中析出時所處的壓力不一樣，溶氣氣浮又可分為兩種方式：一種是空氣在常

壓或加壓下溶于水中，在負壓下析出，稱為溶氣真空氣??；另一種是空氣在加壓下溶入水中，

在常壓下析出，稱為加壓溶氣氣浮。后者寬泛用于含油廢水的辦理，往常作為隔油后的增補

辦理和生化辦理前的預(yù)辦理。

溶氣真空氣浮的主要特色是氣浮池在負壓下運轉(zhuǎn)，所以空氣在水中易呈過飽和狀態(tài)，析

出的空肚量取決于溶解空肚量和真空度。這種方法的長處是溶氣壓力比加壓溶氣法低，能耗

較小，但其最大弊端是氣浮池結(jié)構(gòu)復雜，運轉(zhuǎn)保護都有困難，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用不多。

加壓溶氣氣浮按溶氣水不一樣有所有進水溶氣、部分進水溶氣和部分辦理水溶氣三種基本

流程。所有進水加壓溶氣流程的系統(tǒng)配置如圖4-32所示。所有原水由泵加壓至0.3～0.5MPa，

壓入溶氣罐，用空壓機或射流器向溶氣罐壓入空氣。溶氣后的水氣混淆物再經(jīng)過減壓閥或釋

放器進入氣浮池進口處，析出氣泡進行氣浮。在分別區(qū)形成的浮渣用刮渣機撇除。這種流程

的弊端是能耗高，溶氣罐較大。若在氣浮以前需經(jīng)混凝辦理時，則已形成的絮體必然在壓縮

和溶氣過程中破裂，所以混凝劑耗量許多。當進水中懸浮物多時，易擁塞開釋器。

在部分進水溶氣和部分辦理水溶氣兩種流程中，用于加壓溶氣的水量只分別占總水量的

30％～35％和10％～20％。所以，在相同能耗的狀況下，溶氣壓力可大大提升，形成的氣

泡更小，更均勻，也不損壞絮凝體.

不論何種流程，其主要設(shè)施有加壓泵、溶氣罐隨和浮池。消肚量、析出氣泡的大小及均

勻性與壓力、溫度、溶氣時間、溶氣罐及開釋器結(jié)構(gòu)等要素相關(guān)。空氣在水中的溶解度

V與壓力

p

的關(guān)系切合亨利定律。

VKTPL/m3H2O(4-70)式中K——溶解度系數(shù)，與溫度相關(guān)；Tp——溶氣的絕對壓力，以mmHg計。

空氣在水中的溶解速度與空氣和水的混淆接觸

程度，水中空氣溶解的不飽和程度等要素相關(guān)。在靜

止或遲緩流動的水流中，空氣的擴散溶解相當遲緩

(見圖4-33)。生產(chǎn)上溶氣時間一般采納2～4min。

溶氣罐是一個密封的耐壓鋼罐，罐上有進氣管、排氣管、進水管、出水管、放空管、水位計和壓力表?？諝馀c水在罐內(nèi)混淆、溶解。為了提升溶肚量和速度，罐內(nèi)常設(shè)若干隔板或填料。操作壓力0.3～0.5MPa。供氣方式可采納在水泵吸水管上吸入空氣、在水泵壓水管上設(shè)置射流器或采納空氣壓縮機供氣。溶氣水經(jīng)過減壓開釋裝置，頻頻地遇到縮短、擴散、碰撞、擠壓、旋渦等作用，其壓力能快速消逝，水中溶解的空氣以極細的氣泡開釋出來。當前已有多種形式的減壓開釋裝置在使用中，如針形閥、WRC噴嘴、TS型(或TJ型)開釋器、一般截止閥等。

空氣從水中析出的過程大概可分為兩個步驟，即氣泡核的形成過程與氣泡的增添過程。

此中第一個步驟起決定性作用?？煞裥纬煞€(wěn)固分其余氣泡取決于廢水的表面張力。因為形成氣泡，意味著增大水氣界面積，所以表面張力愈小，愈簡單形成穩(wěn)固的氣泡，氣泡直徑也愈

小。溶氣開釋氣泡的大小可由下式計算

2LGrp1p2(4-71)式中r——析出氣泡的最小半徑，cm；21、2——分別為溶氣水開釋前后的壓力，；10-5N／cmppLG意義同前。

2．懸浮物與氣泡附著

懸浮物與氣泡附著有三種基本形式：氣泡在顆粒表面析出，氣泡與顆粒吸附以及聚體中

裹夾氣泡。

氣泡可否與懸浮顆粒發(fā)生有效附著主要取決于顆粒的表面性質(zhì)。假如顆粒易被水濕潤，

則稱該顆粒為親水性的，如顆粒不易被水濕潤，則是疏水性的。顆粒的濕潤性程度常用氣液固三相間相互接觸時所形成的接觸角的大小來解說。在靜止狀態(tài)下，當氣、液、固三相接觸

時，在氣液界面張力線和固液界面張力線之間的夾角(對著液相的)稱為均衡接觸角，用θ表示。θ＜90°者為親水性物質(zhì)，θ＞90°者為疏水性物質(zhì)，這可從圖4-34中物質(zhì)與水接觸面積的大小清楚地看出。不論物質(zhì)的濕潤性怎樣，在三相接觸點上，

三個界面張力老是處于均衡狀態(tài)，即

LSLGcos180GS(4-72)當氣泡與顆粒共存于水中時，在其附著前，單位

界面面積上的界面能之和為Wl＝σLs+σLG，附著后，

單位附著面積上的界面能相應(yīng)減小為W2=σGS，其界面

能降低的數(shù)值為

W=Wl-W2=σLS+σLG-σGS(4-73)

將式(4-72)代入，整理得

W=σLG(1-cosθ)(4-74)由式(4-74)可見，(1)當顆粒完整被水濕潤時，0,cos1,W0，顆粒不可以與氣泡相粘附，所以也就不可以用氣浮法辦理。(2)當顆粒完整不被水濕潤時，180,cos1,W2LG顆粒與氣泡粘附密切，最易于用氣浮法去除。(3)對σLG值很小的系統(tǒng)，固然有益于形成氣泡，但W很小，不利于氣泡與顆粒的粘附。若要用氣浮法分別親水性顆粒(如紙漿纖維、煤粒、重金屬離子等)，就一定投加適合的藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，這種藥劑往常稱為浮選劑。浮選劑大部分由極性-非極性分子所構(gòu)成，其極性端含有-OH，-COOH，-SOH，-NH，≡N等親水基團，而非極性端主假如烴32鏈。比如肥皂中的實用成分硬脂酸C17H35COOH，它的-C17H35是非極性端，疏水的，而-COOH是極性端，親水的。在氣浮過程中，浮選劑的極性基團能選擇性地被親水性物質(zhì)所吸附，非極性端則朝向水，進而使親水顆粒表面變成疏水表面。浮選劑的種類好多，如松香油、石油及煤油產(chǎn)品，脂肪酸及其鹽類，表面活性劑等。對不一樣性質(zhì)的廢水應(yīng)經(jīng)過試驗，選擇適合的品種和投加量，必需時可參照礦冶工業(yè)浮選的資料。二、氣浮設(shè)施及其設(shè)計計算

．氣浮池

當前常用的氣浮池均為敞式水池，與一般積淀池結(jié)構(gòu)基真相同，分平流式和豎流式兩種。

平流式氣浮池池深一般為1.5～2.0mm,不超出2.5m。池深與池寬之比大于0.3。氣浮池表面

33

平流式氣浮池的結(jié)構(gòu)表示如圖4-31所示。反響絮凝后的原水與載氣水充分混淆后，均

勻散布在氣浮池的整個池寬上。為了防備進口區(qū)水流對顆粒上調(diào)的擾亂，在氣浮池的前部均

設(shè)置隔板，使已附著氣泡的顆粒向池表面浮升。隔板與水平面夾角約60°，板頂離水面約

0.3m。在隔板前面的部分稱為接觸區(qū)，在隔板后邊的則稱為分別區(qū)。在接觸區(qū)隔板下端的水

流上漲流速一般可取20mm/s左右，而隔板上端的上

升流速則一般為5～20mm/s，接觸室的逗留時間不

少于2min。分別區(qū)的作用是使附著氣泡的顆粒與水

分別，并上調(diào)至池面。顆粒的上調(diào)速度依據(jù)附著氣

泡后的視密度可由式(4-3)估量，也可實測獲取。另

一方面，清水從分別區(qū)的底部排出，產(chǎn)生一個向下

流速。明顯，當顆粒上調(diào)速度大于向下賤速時，固-

液能夠分別；當顆粒上調(diào)速度小于向下賤速時，顆

粒則下沉而隨水流排出。所以，分別區(qū)的大小實質(zhì)

上受向下賤速的控制。設(shè)計時向下賤速可取1.0～

3.0mm/s。

浮集于水面的浮渣的厚度與浮渣性質(zhì)和刮渣周

期相關(guān)。有時浮渣厚度可達數(shù)十厘米，而有的則很

薄，且很易破裂，一般都用機械方法刮渣。刮渣機

的水平挪動速度為5m/min。采納逆水流方向刮渣可

防備浮渣下沉。采集的浮渣如泡沫好多，可經(jīng)加熱辦理消泡。

豎流式氣浮池如圖4-35所示。池高度可取4～5m，長寬或直徑一般在9～10m之內(nèi)。中央進水室、刮渣板和刮泥耙都安裝在中心轉(zhuǎn)軸上，依賴電機驅(qū)動以相同速度旋轉(zhuǎn)。

、溶肚量與溶氣水量的估量

在加壓溶氣系統(tǒng)設(shè)計中，常用的基本參數(shù)是氣固比(G/S)，即空氣析出量G與原水中懸浮固體量S的比值，定義為Gqa1a2SQc0(4-75)式中q——加壓溶氣水量，m3/h，如所有進水加壓，則q＝Q；a1和a2——分別為溶氣罐內(nèi)隨和浮池出水中的空氣溶解量,mg/L；c0——廢水中欲除掉的污染物濃度，mg/L。

依據(jù)亨利定律，上式可寫為Gqa0fp1SQc0（4-76）式中a——個大氣壓下空氣在水中的飽和溶解度，mg/L，其值與溫度相關(guān)(見表4-6)；0——溶氣水中空氣的飽和系數(shù)，其值與溶氣罐結(jié)構(gòu)、溶氣壓力和時間相關(guān)，一般為

0.5～0.8；

p——溶氣罐中的絕對壓力，kg/cm2.

試驗表示，參數(shù)G/S對氣浮成效影響很大。

三種廢水的氣浮試驗結(jié)果如圖4-36所示。由圖可見，對

同一種廢水,G/S值增大，出水懸浮物濃度降低，浮渣固體含

量提升；而不一樣的廢水，其氣浮特征不一樣。所以，適合的G/S

值應(yīng)由試驗確立，當無實測數(shù)據(jù)時，一般可采納0.005～0.060，

原水的懸浮物含量高時，取下限，低時則取上限。

依據(jù)試驗或公式計算確立G/S值后，可用下式計算所需要的空肚量0VV0G/Sc0a1mg/LH2O(4-77)f當確立了氣固比G/S和溶氣壓力p后，可由式(4-76)計算溶氣水量q。第五節(jié)

化學

積淀

化學積淀法是向水中投加某些化學藥劑，使之與水中溶解性物質(zhì)發(fā)生化學反響，生成難

熔解合物，而后經(jīng)過積淀或氣浮加以分其余方法。這種方法可用于給水辦理中去除鈣、鎂硬

度，廢水辦理中去除重金屬(如Hg、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu等)和某些非金屬(如As、F等)離

子態(tài)污染物。

化學積淀法的工藝流程和設(shè)施與混凝法相近似，主要步驟包含：(1)化學積淀劑的配制

與投加；(2)積淀劑與原水混淆、反響；(3)固液分別，設(shè)施有積淀池、氣浮池等；(4)泥渣

辦理與利用。

一、基來源理

物質(zhì)在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取決于物質(zhì)和溶劑的天性，

也與溫度、鹽效應(yīng)、晶體結(jié)構(gòu)和大小等相關(guān)。習慣上把溶解度大于1g/100gH2O的物質(zhì)列為

可溶物，小于0.1g/100gH2O的，列犯難溶物，介于二者之間的，列于微溶物。利用化學沉淀法辦理水所形成的化合物都是難溶物。

在必定溫度下，難熔解合物的飽和溶液中，各離子濃度的乘積稱為溶度積，它是一個化學均衡常數(shù)，以Ksp表示。難溶物的溶解均衡可用以下通式表達

AmBn固mAnnBm(4-78)KSPAnmnBm

若，AnmnAnmBmnBm<KSP溶液不飽和，難溶物將持續(xù)溶解；＝Ksp，溶液達飽AnmBmn和，但無積淀產(chǎn)生；＞K,將產(chǎn)生積淀，當積淀完后，溶液中所余的離子濃度sp仍保持AnmBmn＝Ksp關(guān)系。所以，依據(jù)溶度積，能夠初步判斷水中離子能否能用化學沉淀法來分別以及分其余程度。若欲降低水中某種有害離子A，(1)可向水中投加積淀劑離子C,以形成溶度積很小的化合物AC，而從水中分別出來；(2)利用同離子效應(yīng)向水中投加同離子B，使A與B的離子積大于其溶度積，此時式(4-78)表達的均衡向左挪動。若溶液中有數(shù)種離子共存，加入積淀劑時，必然是離子積先達到溶度積的優(yōu)先積淀，這種現(xiàn)象稱為分步積淀。明顯，各樣離子分步積淀序次取決于溶度積和相關(guān)離子的濃度。難熔解合物的溶度積可從化學手冊中查