水質(zhì)工程學(xué)第4章沉淀

第4雜質(zhì)顆粒在靜水中的沉淀第4沉砂池、平流式沉淀池斜板、斜管沉淀池澄清池水中造粒輻流式沉淀池氣浮雜質(zhì)顆粒在靜水中的沉淀一、概二、沉淀類型的三、理想沉淀池的沉淀沉淀法的處理對象：懸浮根據(jù)懸浮物質(zhì)的性質(zhì)、濃度和絮凝能，沉淀可以分為1、自由2、絮凝3、成層4、壓縮1、自由定義顆粒在沉淀過程中互不干擾，其形狀、2、絮凝定義顆粒在沉淀過程中發(fā)生絮常見于；混凝沉淀后、生物污泥的沉3、成層沉淀（擁擠沉淀定義沉淀過程中絮凝的懸浮物形成層狀物，縮池、化學(xué)凝聚沉4、壓縮沉定義沉淀過程中最后懸浮顆粒相聚于水底相支撐，互相擠壓，發(fā)生進(jìn)一步沉降4、壓縮沉二、沉淀類型的（一）、自由（二）、絮凝（三）、成層沉淀（擁擠沉淀（四）、壓縮（一）、自由1、自由沉淀的數(shù)學(xué)2、自本小節(jié)思自由沉淀1FFAG圖4-1水中顆粒沉降時受的力1假設(shè)顆粒是球形，其在水中所受到的重力 A6

d3→0所受到的水的阻0η——阻力根據(jù)牛頓第二定律可

F 0ud2 d2d3du

d3→0

0u26力隨下d度而增加，當(dāng)合力為零時，4速度 0u2u 4g→

（4- 1

Re

＝?

?

，通過實驗，把觀察到的u值代入（4-1）、10得η與Re值，點繪見1010 η=24/Re10

η=10/Re10.40.1-

- -

10 10 10圖16

10 10 10 10 10 10雷諾數(shù)ReηRe（1、自由沉淀的數(shù)學(xué)斯篤克當(dāng)Re<1時：呈層流狀4)Re代入（4-1），得斯篤克 u1→ gd

1、自由沉淀的數(shù)學(xué)牛 0u 30

0 當(dāng)1<Re<1000時，屬于過渡區(qū)，η* *

10代入得（4-1）得

0)

（4- 1上述式子有何意了解影響顆粒沉速的因素（顆粒粒徑）由顆粒沉降速度求??水處理中的沉降實驗球法測定2、自由沉淀在ti時，從底部取樣，測計算顆粒沉速hh沉速<ui顆粒占全部的百分率

t=tC

t=tC2自由繪制p-u曲線（顆粒粒度分布曲線實驗筒

沉速圖4-6顆粒沉速累積曲線2自由沉淀在時間顆粒沉速u0，相應(yīng)殘余顆hp0(1)沉速u≥u0的顆粒全部去除hi(2)沉速ut 顆粒部去除 C去除比例=2自由顆粒全部去除率

p0 1/u000沉速2自由沉淀特點:在沉淀過程中，顆粒變大，沉淀變大P CiC0水深水深(二)絮凝沉由圖可1、曲線斜率隨著深度增加而增大。這符合絮凝粒隨沉淀深度增加而顆粒粒徑增大，沉速加大的特況不完全是這樣，但是這樣是偏(二)絮凝計算P：對于某一沉速而言，根據(jù)凝聚性百uu分?jǐn)?shù)h/ 值線，可以得出總的去除uuP

0( p

h2/t0(

p h3/t0( pu u505

6h4/t0(6

p 沉降時間凝聚性顆粒的去除百分?jǐn)?shù)計算一、擁擠沉淀特淀水交（層濃況濁水沉

分層清水4個沉淀表現(xiàn)為界面沉，而不是單顆粒沉，沉速用界面沉(三)擁擠沉淀——成層沉淀與壓縮沉一、擁擠沉淀清水層（渾液面-- 下降層 等速下過渡層 顆粒濃 顆粒沉 (三)擁擠沉淀——成層沉淀與壓縮沉一、擁擠沉淀分區(qū)條件：顆粒最大粒徑/最小粒徑發(fā)生在混凝后的礬花活性污泥高濃度泥沙(三)擁擠沉淀——成層沉淀與壓縮沉二、擁擠沉降過程 等速沉降區(qū)C0 濃度

C-D段是淤積區(qū)段，壓實過t

H

d時間

渾液面的沉降(三)擁擠沉淀——成層沉淀與壓縮沉二、擁擠沉降過程 交界面C交界面0t

Ht

d(三)擁擠沉淀——成層沉淀與壓縮沉a-c段：直線，界面等速下降，速度一vt=(H0-c-d段：下凹曲線，界面下沉速率逐漸變vt=(Ht-三、理想沉淀池<3NTU，特殊情況<6NTU。①顆粒處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的三、理想沉淀池沉淀出水沉淀出水ⅡⅢⅠ16-4原水進(jìn)入沉淀池，在進(jìn)水區(qū)被均勻分配在A-B上其水平流速為

（4-17h0u≥u0的顆?？梢匀咳コ?，u<u0的顆粒只能部去除對用直線Ⅲ代表的一類顆粒而言，流速v和u0淀時間有兩式相等，代入（4-17）

thu

（4- LB Ehi–Ch0–C h0

根據(jù)相似關(guān)系

h

即h

同理

u

h

–（ 將式（B）和（C）代入（A）得特定顆粒去除率 u將（4-18）代入上式

E

uQAQA理想沉 流速、沉淀時間）無關(guān) ）— 真理論 QE一定，Ui越大，表面負(fù)荷Q/A越大，即產(chǎn)水量↑;或Q/A變,但E增大,Ui↑,ui與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強混凝工藝Ui一定，A↑，則E↑，或產(chǎn)水量Q↑↑，q( t(1.5~沉砂池、平流式沉淀池平流式沉淀沉砂池工作原理自由沉功能主要是去除水中砂粒、煤渣 較的無機顆粒 保證措施：流速控沉砂池設(shè)置位平流式沉砂池、豎流式沉砂池、曝氣沉砂多爾常用的有：平流式沉砂池、曝氣沉砂沉砂池平流沉沙最大流速0.3m/s,最小流速最大流量時的停留時間不少于30s,一般沉砂池4.2.1沉砂池曝氣沉沉砂池曝氣沉砂旋流速度：0.25~0.3最大流量時的T：1~3min平流速：0.1平流式沉淀池一、沉淀池的二、沉淀池的適用三、沉淀池的四、實際平流式沉淀池影響沉淀效果平流式沉淀池一、沉淀池的沉淀池按水流方向分為輻沉淀池按在污水處理流程中的位置分為二次沉淀平流式沉淀池 二沉 分高碑店污水處理廠二沉池三、平流式沉淀池沉淀出沉淀出水ⅡⅢⅠ污泥16-4想沉淀池工作狀三、沉淀池的構(gòu)造按功能一個沉淀池可以1、流入?yún)^(qū)2、流出區(qū):這兩個區(qū)域是使水均勻流3、沉淀區(qū):工作區(qū)，可沉顆粒與污水分離域4、污泥區(qū):污 、濃縮、排出的區(qū)平流式沉淀池四、實際平流式沉淀池影響沉淀效果的因水流： 生原(1)進(jìn)水的慣性；(2)出水堰的水流抽吸；(3)進(jìn)水異重流；()()①進(jìn)水區(qū)——通常采用穿孔花墻②出水區(qū)出水——溢流堰（施工難）、淹沒孔制單位堰長的出水量 給水：<300m3/(m初沉<2.9L/(m1.5-2.9L/(m

二沉平流沉淀 整流措 圖16-12穿孔 圖16-13出水口布出水 2-淹沒式孔出水整流出水支出水支沉淀區(qū)水力條件要減少紊動Re提高穩(wěn)定性--- 數(shù)Fr＝v2/Rg，宜大于10-5ReFr措施R↓，是池中縱向分格或加斜板、斜管↑，從而提高沉淀效適宜范圍V＝10-25mm/s（給水V＝5－7mm/s（污水四、實際平流式沉淀池影響沉淀效實際池中水流流速分布不均勻，存斜板、斜管沉淀池發(fā)展歷史1904年Hazen1945年Camp認(rèn) 為1959 開始應(yīng)用斜1972年中國漢陽正式應(yīng)4.3、斜管沉淀池普通沉淀池的缺懸浮物質(zhì)的去除率不高（一般只有體積龐大、占地面積4.3、斜管沉淀池改善措施思1、改善懸浮物的沉淀1、投加混凝劑、助凝劑等化學(xué)藥2、斜板斜管沉4.3、斜管沉淀池內(nèi)容1、淺池沉降的24.3、斜管沉淀池1、淺池沉降的原1）QA增大,則可以減小u0,那么就可的懸浮物沉下,提高沉淀效率4.3、斜管沉淀池若將水深為H的沉淀池分隔為n個深為H/n,n4.3、斜管沉淀池改善了水力R

紊動

Fr 增大，水力半徑R（面積／濕周）減小，從而降低了雷諾數(shù)Re，使其遠(yuǎn)小于500(在30~300之間4.3、斜管沉淀池在工程應(yīng)用上，采用分層4.3、斜管沉淀池斷面形狀：圓形、矩形、方形、多邊除圓形以外，其余斷面均可同相鄰斷面共用一條塑料片正六角4.3、斜管沉淀池水力半徑 斜R≤d/3斜管徑一般25~35mm材質(zhì)輕質(zhì)，無毒、堅紙質(zhì)蜂窩、薄塑料板（硬聚氯乙烯、聚丙烯、玻璃鋼、不銹4.3、斜管沉淀池構(gòu)造與(4.3斜管沉淀池1)異向流θ＝60度為防污泥堵塞或斜板變形，板間距以80～120mm為宜用于給水處理時，不小于50mm清水區(qū)≥1.0m,布水區(qū)≥1.5m絮疑500池

配圖1616斜管沉淀池示意4.3、斜管沉淀池少，適用于低濁水的沉橫向使用少，不能適應(yīng)渾水異重流，下部易4.3、斜管沉淀池斜板、斜管沉淀池的優(yōu)缺沉淀面積增大，水深降低，產(chǎn)水量增q＝9~11m3/(m2平流式q<2m3/(m2層流狀態(tài)Re<200，平流式4.3斜管沉淀池缺點1\單位面積上的泥反泥現(xiàn)象,使出水水 2,,常用于給水處理和污水隔側(cè)向流斜板沉淀池4.33.計算△最大沉降軌跡從1l 1l 斜板中過水流QvLBsinθv 設(shè)池內(nèi)共有n塊斜4.3lL lL 將L1、L2和v代

l n

4.3斜板、斜管沉淀池4、其他形式的沉高密度沉淀池（）:實例：百年老廠--50×104m3/d的南市水廠和規(guī)模為36×104m3/d的楊樹浦水廠及臨江水廠（20萬m3/d）、水源九廠（34萬m3/d）斜板、斜管沉淀池1）高密度沉斜板、斜管沉淀池 出，我國上世紀(jì)八十年代后期引進(jìn)消化應(yīng)用，迷宮4052迷宮（翼片）斜板沉淀池:在斜板的沿水流垂直方向上，添了許多翼片，創(chuàng)造了一個有利于絮體加速分離的小間距斜板沉淀設(shè)備（哈工 ）新型多層多格沉淀池 自來 、哈工大九通水 （總工程 08年7月26日順利通過科最小的占地面積：占地面積是平流池的1／25更低的出水濁度：均穩(wěn)定在0.5~3.5NTU 更理想的性價比。節(jié)省投資及運行費澄清池*一、概二、加速澄清澄清池*一、概1、澄清池特澄清池將絮凝和沉淀過程綜合于一個構(gòu)澄清池*4、澄清池分類：泥渣懸浮型、泥渣循懸浮澄清，。 進(jìn) 澄清室

泥渣濃縮室

澄清室1圖16－18 懸浮澄清池流123456澄清池* Ⅰ

Q 出Q 排泥9放空、排泥機械攪拌澄清池剖面泥示意圖管；2-三角配水槽；3-透氣管；4-投藥管；5-攪拌槳；6-提升葉輪；7-集水槽管；9-泥渣濃縮室；10-排泥閥；11-放空管；12-排泥罩；13-攪拌軸；一絮凝室；Ⅱ-第二絮凝室；Ⅲ-導(dǎo)流室；Ⅳ-分離室4.4澄清池二、機械攪拌澄清池*發(fā)展史：1920 infilco公司發(fā)明1935年有工程1965年我國開始使機械攪拌澄清池的優(yōu)①對原水的水量、水質(zhì)和水溫的變化適性較強，處理效果需機械設(shè)備并增加維修工作，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜澄清池*二、機械攪拌澄清池*是否設(shè)置機械刮泥裝置，應(yīng)根據(jù)水池泥設(shè)備;<1千mg/l，短時間內(nèi)≧3千mg/l可不刮泥處理效b、D池<15m，且懸浮物含量<1千mg/l，并池底做成≦45°斜坡時，可不設(shè)澄清池三、水力循環(huán)澄集集水出出排 進(jìn)水力循環(huán)澄清池示意1-進(jìn)水管；2-噴嘴；3-喉管；4-喇叭口；5-第一絮凝室；6-第二絮凝室；7泥渣濃縮室；8-分離室澄清池三、水力循環(huán)澄自六十年代在國內(nèi)推廣應(yīng)用，<7500m3/d，現(xiàn)已很少使用，已建的進(jìn)行了造（增加斜板）優(yōu)點：不需機械攪拌，結(jié)構(gòu)缺點：反應(yīng)時間短，運行不穩(wěn)定，泥渣澄清池四、脈沖澄32最高水位1最低水位6 懸浮層 懸浮層采用真空泵脈沖發(fā)生器的澄清池的剖面圖123456781956年法國首先工作特點是澄清池的上升流速發(fā)生周期性的變化脈沖澄清池的特點如下有利懸浮還可以防止顆粒在池底沉水中造粒原水中造粒實驗法發(fā)現(xiàn)在利用有機高分子絮凝過程由系，。1941922年水中造粒原學(xué)者提出：結(jié)團西安建筑科技大學(xué)在流 發(fā)展了該理論水中造粒水中造?？刂埔蚧瘜W(xué)條件：脫穩(wěn)電位-15~-反應(yīng)動力學(xué)條件：保證快速混合擴散相對穩(wěn)定的流化床頂部固液界水中造粒自我造粒型流集水輻流式沉淀池輻流式沉淀池（圓形）水沿徑向流動，使水廠預(yù)沉池（高濁度水沉淀輻流式沉淀池類型：按進(jìn)、出水布置方·中心進(jìn)水，周邊出水輻流式沉淀·周邊進(jìn)水，中心出水向心輻流式沉淀·周邊進(jìn)水，周邊出水向心輻流式沉淀輻流式沉淀池中心進(jìn)水，周邊出水輻流式（圓形 水深適用于小水量，配水條件差，需機械維修，做初沉池輻流式沉淀池出水堰示幅流式沉淀池刮設(shè)計參數(shù)設(shè)計步驟

沉淀時間表面負(fù)荷H有效由q設(shè)A＝Qmax/(nq設(shè)沉淀池有效水深H有效＝q設(shè)t沉淀池總高度

D 4 h3:緩沖層高

h2:有效水深h4:沉淀池底坡落差 h5:污泥斗高度由于過水?dāng)嗝媸亲兓?，水流速度由大→顆粒在池中的沉降軌 曲沉淀軌跡： h分d件 (Rr21流速變化(Rr212 rrV h

Q4.6 4.62.周邊進(jìn)水中心出水向心輻流式：進(jìn)水?dāng)啻?，進(jìn)水易均4.6周邊進(jìn)水周邊出水向心輻流式：向心式的表面負(fù)荷可提高約14.6直徑 機械排泥,池底坡度設(shè)計要求：另詳《室外排水設(shè)計規(guī)范GB50014-2006,第6.5.12條氣浮氣浮的理論基氣浮設(shè)氣浮在一、氣浮過二、懸浮物與氣泡的附著三、氣泡的穩(wěn)一、氣浮過定義：氣浮是一種固－液和液－液分離的方法SS 如：給水處理中除藻廢水處理中去除纖維、懸浮物、油類、脂二、懸浮物與氣泡的附著界面張力與界如圖4-θ濕接θ>900水性θ<900水界面能WS：界面面積;σ：界面張附著前:W1=σ水氣+σ水粒（假設(shè)S為附著后:W2=σ4.7.1界面能的減少△Ｗ=W1-W2=σ水氣+σ水粒－σ三個力之間的平衡關(guān)σ水粒=σ氣粒+σ水氣COS(180°-θ)△W越大，推動力越大，越易氣浮4.7.1氣浮與潤濕接觸角的由界面能的減少值△Ｗ=σ水氣(1-θ→0COSθ→10能氣θ<900,COSθ<1σ水氣，顆粒附著不牢--θ>900,△Ｗ>σ水氣，易氣浮―疏水θ→1800,△Ｗ=2σ水氣，最易被4.7.1親水性顆粒與氣泡的粘對于親水性顆粒的氣浮，表面需改性性加浮選劑（浮選劑分三大類：捕收三、氣泡的穩(wěn)氣浮中要求氣泡具有一定的分散度和穩(wěn)定性氣泡粒徑在100μm左右為氣泡的潔凈水中氣泡常不能達(dá)到氣浮要求的極細(xì)分散度潔凈水表面張力大，氣泡有自動降面自由能的傾向，即氣泡合并穩(wěn)定性不好缺乏表面活性物質(zhì)的保護(hù)，氣泡易破滅、破加混凝劑→壓縮雙電硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵一、氣浮分二、加壓溶氣氣浮設(shè)一、氣浮電解氣浮散氣氣浮溶氣氣浮氣浮設(shè)一、氣浮1、電解氣浮法負(fù)極：產(chǎn)生氧氣，微氣泡氣泡小于溶氣法和散氣法但電耗有豎流式和平流式裝一、氣浮1、電解氣浮法4.7.2一、氣浮散氣氣浮葉輪氣浮法4.7.2氣浮設(shè)擴散板曝氣氣浮4.7.24.7.2335264圖8-- 擴散板曝氣氣浮1--入流液；2--空氣進(jìn)入；3--分離柱；4--微孔陶擴散板；5--浮渣；6--出流液4.7.2氣浮2）葉輪氣浮法適用于處理水量不大,污染物濃度高的廢空6 7 2364 進(jìn) 5 1

圖8-7葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意 4.7.2氣浮設(shè)溶氣氣4.7.2氣浮設(shè)設(shè)備流程簡4.7.2氣浮設(shè)二、加壓溶氣氣氣浮工回流加壓溶氣法4.7.2氣浮設(shè)全溶電耗高，但氣浮 7348 渣5 水圖8- （含填料層）；5-減壓閥；6-氣浮池；74.7.2氣浮設(shè)部分溶氣法7壓 8浮 52 2出 4.7.2回流加壓溶氣法適用于SS高的原7348165 出水圖8-11 回流加壓溶氣方式流程示意1234-壓力溶氣罐（含填料層）56789-集水管及回流清水管4.7.2壓力溶氣系統(tǒng)包括加壓水泵、壓力溶氣備及其他附屬設(shè)4.7.2壓力溶氣系統(tǒng)空氣釋放系統(tǒng)氣浮池4.7.2空氣在水中的溶解度遵循亨利定律V＝KTP（L-氣/m3gm3-水）：空氣所受的絕對mmHgKT：實際氣浮操作