水污染控制工程 沉降與氣浮

水污染控制工程沉降與氣浮第1頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮

自由沉淀

懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀,顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型

懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的。化學絮凝沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀

懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。

懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。一、顆粒的沉降類型第2頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮二、顆粒沉降動力學

分析的假定沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變顆粒為球形

顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響

靜水中懸浮顆粒開始沉淀時,因受重力作用產(chǎn)生加速運動,經(jīng)過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產(chǎn)生的阻力平衡時,顆粒即等速下沉第3頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力時，下沉；重力等于浮力時，相對靜止；重力小于浮力時，上浮。第4頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮1.懸浮顆粒在水中受到的力Fg

Fg是促使沉淀的作用力，是顆粒的重力與水的浮力之差：

式中：Fg——水中顆粒受到的作用力；

V——顆粒的體積；

ρS——顆粒的密度；

ρL——水的密度；

g——重力加速度。2.水對自由顆粒的阻力式中：FD——水對顆粒的阻力；

λ′——阻力系數(shù)；

A——自由顆粒的投影面積；

uS——顆粒在水中的運動速度，即顆粒沉速。懸浮顆粒在水中的受力分析第5頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮球狀顆粒自由沉淀的沉速公式當顆粒所受外力平衡時，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：第6頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮當顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過程中其周圍的繞流速度亦小時，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計，顆粒運動是處于層流狀態(tài)。在層流狀態(tài)下，λ′=24/Re，帶入式中，整理得自由顆粒在靜水中的運動公式（亦稱斯托克斯定律）：式中:μ——水的動力黏度。第7頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮由上式可知，顆粒沉降速度us與下述因素有關(guān)：斯托克斯定律:當ρs大于ρL時，ρs-ρL為正值，顆粒以us下沉；當ρs與ρL相等時，us=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀去除；ρs小于ρL時，ρs-ρL為負值，顆粒以us上浮，可用浮上法去除。us與顆粒直徑d的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。us與μ成反比，μ隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。第8頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮三、理想沉淀池分為：進口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個部分第9頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮沉淀區(qū)過水斷面上各點的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水斷面上；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認為已被去除。理想沉淀池的幾個假定：由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：第10頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮式中：v——顆粒的水平分速；

qv——進水流量；

A′——沉淀區(qū)過水斷面

面積，

H×b；

H——沉淀區(qū)的水深；

b——沉淀區(qū)寬度。當某一顆粒進入沉淀池后另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u一方面隨著水流在水平方向流動，其水平流速v等于水流速度顆粒運動的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v第11頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮

設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當顆粒沉速u≥u0時，無論這種顆粒處于進口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上圖中的跡線xy與x′y′。當顆粒沉速u<u0時，位于水面的顆粒不能沉到池底，會隨水流出，如左下圖中軌跡xy″所示；而當其位于水面下的某一位置時，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡x′y所示。說明對于沉速u小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會沉到池底被去除。第12頁/共124頁

在同一沉淀時間t，下式成立：故對于沉速為up（up

<u0）的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為：而沉淀池能去除的顆粒包括u≥u0以及up

<u0的兩部分，故沉淀池對懸浮物的去除率為：

設(shè)沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dx，其中的

的顆粒將會從水中沉到池底而去除。式中：x0——沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的比例；（1-x0）——沉速≥u0的顆粒去除率。水污染控制工程第五章沉降與氣浮第13頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮上頁圖的運動跡線中的相似三角形存在著如下的關(guān)系：

將上式帶入式中并簡化后得出

Q/A——反映沉淀池效力的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面負荷率，或稱沉淀池的過流率，用符號q表示：

第14頁/共124頁

理想沉淀池中，u0與q在數(shù)值上相同，但它們的物意義不同：u0的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時間內(nèi)通過的流量，單位是m3/（m2·h）。故只要確定顆粒的最小沉速u0，就可以求得理想沉淀池的過流率或表面負荷率。

理想沉淀池的沉淀效率與池的水面面積A有關(guān)，與池深H無關(guān)，即與池的體積V無關(guān)。第15頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮§5-2沉降試驗及沉降曲線

一、自由沉降試驗及沉降曲線

第16頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮例題5-1：某企業(yè)廢水中懸浮顆粒濃度為C0,利用一有效水深為120厘米的沉降柱進行沉降試驗，在沉降時間t時從取樣口采樣測得的懸浮顆粒濃度為C,其實驗數(shù)據(jù)列于表5-1中，問經(jīng)過24min沉降后，水中懸浮顆粒的去除百分率為多少？

表5-1沉降試驗結(jié)果時間t(分)010204080120160C/C010.980.860.650.310.160.09沉降試驗結(jié)果第17頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮第18頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮二、絮凝沉降試驗及沉降曲線

第19頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮等效曲線圖E5—指定的沉降時間和沉降高度所對應(yīng)的表觀去除效率第20頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮例題5-2:

圖5-6是某城市污水中懸浮顆粒的沉降試驗結(jié)果，試計算經(jīng)過30min沉降后，在2.0m深處的總?cè)コ?/p>

總結(jié)：沉降曲線的作用第21頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮沉淀處理工藝的四種用法

用于廢水的預(yù)處理，去除污水中的無機易沉物。如沉砂池：用于廢水進入生物裝置前的初步處理，去除懸浮有機物，減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機負荷。如初次沉淀池用于分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。如二次沉淀池將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費用等。如污泥濃縮池§5-3沉淀池及其設(shè)計

第22頁/共124頁沉淀池按使用功能分生物處理法中的預(yù)處理，去除約30%的BOD5，55%的懸浮物生物處理構(gòu)筑物后,是生物處理工藝的組成部分初次沉淀池二次沉淀池水污染控制工程第五章沉降與氣浮第23頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮沉淀池按水流方向分平流式輻流式豎流式池型：長方形一端進水,另一端出水貯泥斗在池進口池內(nèi)水流由下向上池內(nèi)水流向四周輻流池型:多為圓形,有方形或多角形池中央進水，池四周出水貯泥斗在池中央斜流式第24頁/共124頁沉淀池的流態(tài)平流式豎流式輻流式水污染控制工程第五章沉降與氣浮第25頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮第26頁/共124頁

沉淀池由五部分組成：進水區(qū)、出水區(qū)的功能是使水流的進入與流出保持平穩(wěn)，以提高沉淀效率。沉淀區(qū)是沉淀進行的主要場所。貯泥區(qū)貯存、濃縮與排放污泥。緩沖區(qū)介于沉淀區(qū)和貯泥區(qū)之間，避免水流帶走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分組成水污染控制工程第五章沉降與氣浮緩沖區(qū)第27頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮平流式沉淀池的結(jié)構(gòu)特點

第28頁/共124頁1-進水槽；2-出水；3-排泥管；4-擋流墻；5-浮渣槽；6-刮渣板；7-刮泥板

8-泥斗第29頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮平流式沉淀池的構(gòu)造特點（進水整流措施）a.溢流堰+穿孔墻b.潛孔+擋板c.底孔+擋板d.潛孔+穿孔墻第30頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮平流式沉淀池的構(gòu)造特點（出水裝置）第31頁/共124頁第32頁/共124頁第33頁/共124頁第34頁/共124頁平流式沉淀池的設(shè)計規(guī)范1.設(shè)計流量在合流制的污水處理系統(tǒng)中，當廢水是自流進入沉淀池時，應(yīng)按最大流量作為設(shè)計流量；當用水泵提升時，應(yīng)按水泵的最大組合流量作為設(shè)計流量。在合流制系統(tǒng)中,應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量校核，但沉淀時間應(yīng)不小于30min。

2.沉淀池的只數(shù)沉淀池的個數(shù)不應(yīng)少于2只。

3.沉淀池的有效水深

介于2.5~3m為宜。

4.沉淀池的幾何尺寸沉淀池的長寬比不小于4。池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.3~0.5m；貯泥斗的斜壁與水平面的夾角不小于45°，對于二次沉淀池，不小于50°；排泥管直徑不小于200mm（一般采用鑄鐵材質(zhì)）。第35頁/共124頁5.池底坡度采用單個貯泥斗時，取值在0.01~0.02范圍；采用多個貯泥斗時，池底橫向坡度采用0.05

。

6.沉淀池出水部分一般采用堰流,堰口保持水平。堰前設(shè)置的擋板，宜高出池內(nèi)水面0.15~0.2m，其淹沒深度為：進水處不小于0.25m，出水處不大于0.25m，擋板位置距進水口0.5~1.0m，距離出水口為0.25~0.5m。出水堰的負荷:對初沉池,應(yīng)不大于2.9L/(s·m);對二次沉淀池,一般取1.5~2.9L/(s·m)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質(zhì)。

7.貯泥斗的容積一般按不大于2d的污泥量計算。對二次沉淀池，按貯泥時間不超過2h計。

8.排泥部分沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數(shù)值如下：初次沉淀池不應(yīng)小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池應(yīng)不小于8.83kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池應(yīng)不小于11.77kPa（1.2mH2O）。第36頁/共124頁3.沉淀區(qū)有效容積V1或4.沉淀池長度L式中：v——最大設(shè)計流量時的水平流速,mm/s;一般不大于5mm/s。5.沉淀池總寬度b1.沉淀池的表面積A式中：Qmax——最大設(shè)計流量,m3/s；q——表面水力負荷,m3/(m2·h),初沉池一般取1.5~3m3/(m2·h)，二沉池一般取1~2m3/(m2·h)。或q=u02.沉淀區(qū)有效水深h2式中：t——沉淀時間,h,初沉池一般取1~2h,二沉池一般取1.5~2.5h。沉淀區(qū)有效水深h2通常取2.5~3m。平流式沉淀池的設(shè)計計算方法第37頁/共124頁7.污泥區(qū)容積對于生活污水，污泥區(qū)的總?cè)莘eV：

式中：S——每人每日的污泥量，L/(d·人),可參考教材表10-8；

N——設(shè)計人口數(shù)，人；

T——污泥貯存時間，d。6.沉淀池的個數(shù)n式中:b′——每個沉淀池寬度。

平流式沉淀池的長度一般為30~50m，為了保證污水在池內(nèi)分布均勻，池長與池寬比不小于4，以4~5為宜。平流式沉淀池的設(shè)計計算方法第38頁/共124頁平流式沉淀池的設(shè)計計算方法9.污泥斗的容積V1式中:S1——污泥斗的上口面積,m2；

S2——污泥斗的下口面積，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容積V2式中：L1——梯形上底邊長,m；

L2——梯形上底邊長，m。8.沉淀池的總高度h式中：h1——沉淀池超高,m;一般取0.3m；

h2——沉淀區(qū)的有效深度，m；

h3——緩沖層高度，m；無機械刮泥設(shè)備時,取0.5m；有機械刮泥設(shè)備時，其上緣應(yīng)高出刮板0.3m；

h4——污泥區(qū)高度，m；h4′——泥斗高度，m；h4″——梯形的高度，m。第39頁/共124頁平流式沉淀池的設(shè)計計算方法

。8.日產(chǎn)污泥量W1C1—進水的懸浮顆粒濃度（kg/m3）；C2—出水的懸浮顆粒濃度（kg/m3）；

—污泥含水率（%）；

—污泥的容重（kg/m3）第二種算法：當缺乏沉降試驗數(shù)據(jù)時，可根據(jù)沉降時間和水平流速進行計算。1.池長L2.沉淀區(qū)過水斷面積A

3.沉淀池總寬度B

h1—沉淀區(qū)有效水深

,m第40頁/共124頁水污染控制工程第五章沉降與氣浮例題5-3

某城市新區(qū)每天排放工業(yè)廢水和生活污水總量為12,000m3，混合污水中懸浮物質(zhì)濃度為280mg/L，擬通過一級沉淀處理去除懸浮固體，要求沉淀效率達到60%，初次沉淀污泥的含水率為97%，污泥容重約為1000kg/m3，沉降試驗結(jié)果如圖5-14所示，試設(shè)計一平流式沉淀池。第41頁/共124頁平流式沉淀池特點與適用條件1.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強；2.施工簡單，造價低優(yōu)點采用多斗排泥，每個泥斗需單獨設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械排泥，機件設(shè)備和驅(qū)動件均浸于水中，易銹蝕；配水不易均勻，出現(xiàn)死水區(qū)，影響容積利用率。缺點1.適用地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；2.適用于大、中、小型污水處理廠適用條件第42頁/共124頁豎流式沉淀池第43頁/共124頁豎流式沉淀池

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第44頁/共124頁

在豎流式沉淀池中，污水是從下向上以流速v做豎向流動，廢水中的懸浮顆粒有以下三種運動狀態(tài)：當顆粒屬于自由沉淀類型時，其沉淀效果（在相同的表面水力負荷條件下）豎流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低。當顆粒屬于絮凝沉淀類型時，由于在池中的流動存在著各自相反的狀態(tài)，就會出現(xiàn)上升著的顆粒與下降著的顆粒，上升顆粒與上升顆粒之間、下沉顆粒與下沉顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀。

當u>v時，顆粒將以u-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除；當u=v時，則顆粒處于隨遇狀態(tài)，不下沉也不上升；當u<v時，顆粒將不能沉淀下來，會被上升水流帶走。

水污染控制工程第五章沉降與氣浮豎流式沉淀池的工作原理第45頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮豎流式沉淀池的構(gòu)造

豎流式沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。一般用于廢水處理，幾乎不用于給水處理。第46頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

（1）豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3，通常取2。（2）沉淀池的直徑或邊長一般不大于10m，多介于4~7m之間。（3）中心管流速一般不大于30mm/s；廢水從反射板到喇叭口之間流出的速度一般不大于40mm/s。中心管及喇叭口、反射板的構(gòu)造與尺寸見圖6-16。喇叭口直徑和高度應(yīng)為中心管直徑的1.35倍，反射板直徑為喇叭口直徑的1.30倍，反射板表面與水平面的夾角一般為17°。

豎流式沉淀池的中心管如下圖所示。豎流式沉淀池的設(shè)計規(guī)范（4）設(shè)置反射板時，反射板底面距污泥表面高度（緩沖層高度）一般取0.3m；不設(shè)置反射板時，自喇叭口下緣至污泥表面的高度取0.6m；（5）排泥管下端距池底不超過0.2m，上端超出水面不低于0.4m；

第47頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮中心流速：無反射板：30mm/s有反射板：100mm/s流出速度：<40mm/s中心導流筒設(shè)計中心管尺寸第48頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

水污染控制工程第五章沉降與氣浮1.排泥方便，管理簡單；2.占地面積較小1.池深度大，施工困難；地下水位高的地區(qū)不適用；2.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；3.必須使用鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，造價較高；4.池徑不宜太大適用于處理水量不大的小型污水處理廠豎流式沉淀池特點與適用條件優(yōu)點缺點適用條件第49頁/共124頁輻流式沉淀池

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第50頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮輻流式沉淀池是一種直徑較大、有效水深較淺的大型沉淀池，池徑可達100m,池周水深1.5~3.0m。有中心進水、周邊進水。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機刮除，對輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機械有中心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊傳動式的刮泥機與吸泥機等。在給水處理和污水處理中均常見。

輻流式沉淀池的構(gòu)造及特點第51頁/共124頁輻流式沉淀池剖面

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

中心進水第52頁/共124頁水由中心管上的孔口流入，穿孔板的作用下，均勻地沿著池半徑向池子四周輻射流動。由于過水斷面不斷增大，因此水流速度逐漸減小。由于進水育澄清水之間的密度差異以及入流區(qū)流速較大的原因，只是進水趨向池底，產(chǎn)生紊流，影響沉淀效果。中心進水輻流式沉淀池的入流區(qū)在構(gòu)造上的特點

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第53頁/共124頁輻流式沉淀池剖面周邊進水第54頁/共124頁進水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻。進水擋板的下沿深入水面下約2/3深度處，距進水孔口有一段較長的距離，這有助于進一步把水流均勻地分布在整個入流渠的過水斷面上，而且廢水進入沉淀區(qū)的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。周邊進水輻流式沉淀池的入流區(qū)在構(gòu)造上的特點

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第55頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第56頁/共124頁第57頁/共124頁第58頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

水污染控制工程第五章沉降與氣浮1.處理量大，對溫度和流量的適應(yīng)能力大2.采用機械排泥，排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品，運行較好，管理較簡單；3處理效果好，對懸浮物多、沉渣量大的廢水適用.輻流式沉淀池特點與適用條件優(yōu)點1.池內(nèi)水流速度不穩(wěn)定；2.機械排泥設(shè)備復雜，費用高；3.對施工質(zhì)量要求較高，必須使用鋼筋混凝土缺點1.適用于地下水位較高的地區(qū)；2.適用于大、中型污水處理廠適用條件第59頁/共124頁斜流式沉淀池（斜板沉淀池）

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第60頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

斜流式沉淀池是根據(jù)淺池理論，在沉淀池的沉淀區(qū)加斜板或斜管而構(gòu)成。它由斜板（管）沉淀區(qū)、進水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。按斜板或斜管間水流與污泥的相對運動方向來區(qū)分，斜流式沉淀池有同向流、異向流和橫向流三種。污水處理中常采用異向流斜流沉淀池。異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60o角，長度通常為1.0m左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為80~100mm。斜板（管）區(qū)上部清水區(qū)水深為0.7~1.0m，底部緩沖層高度為1.0m。斜流式沉淀池的構(gòu)造第61頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮斜板沉淀池泥水流向（a）同向流；（b）異向流；（c）橫向流

（a）同向流；（b）異向流；（c）橫向流

第62頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮斜流式沉淀池的構(gòu)造第63頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第64頁/共124頁第65頁/共124頁斜流式沉淀池特點與適用條件

斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優(yōu)點，在給水處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，在廢水處理中應(yīng)用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠含油廢水的隔油等方面已有較成功的經(jīng)驗，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應(yīng)用。

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第66頁/共124頁沉淀池特點與適用條件池型優(yōu)點缺點適用條件平流式1.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強；2.施工簡單，造價低采用多斗排泥，每個泥斗需單獨設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械排泥，機件設(shè)備和驅(qū)動件均浸于水中，易銹蝕1.適用地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；2.適用于大、中、小型污水處理廠豎流式1.排泥方便，管理簡單；2.占地面積較小1.池深度大，施工困難；2.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；3.造價較高；4.池徑不宜太大適用于處理水量不大的小型污水處理廠輻流式1.采用機械排泥，運行較好，管理較簡單；2.排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品1.池水水流速度不穩(wěn)定；2.機械排泥設(shè)備復雜，對施工質(zhì)量要求較高1.適用于地下水位較高的地區(qū)；2.適用于大、中型污水處理廠第67頁/共124頁提高沉淀池沉淀效果的有效途徑沉淀池均存在去除率不高的問題，且占地面積較大，體積龐大提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法斜流式沉淀池對污水進行曝氣攪動回流部分活性污泥

曝氣攪動是利用氣泡的攪動促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產(chǎn)生自然絮凝。采用此法，可是沉淀效率提高5%~8%，1m3廢水的曝氣量約0.5m3左右。常在預(yù)曝氣池或生物絮凝池內(nèi)進行。

將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性，產(chǎn)生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。這一方法可以使沉淀效率比原來的沉淀池提高10%~15%，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100~400mg/L之間。第68頁/共124頁第四節(jié)沉砂池第69頁/共124頁沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的幾種形式

從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行

平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等

以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走第70頁/共124頁

平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡單，工作穩(wěn)定。

平流式沉砂池第71頁/共124頁污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時，污水在池內(nèi)的停留時間不少于30s，一般為30~60s；有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池寬不小于0.6m；池底坡度一般為0.01~0.02，當設(shè)置除砂設(shè)備時，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。

平流式沉砂池的系統(tǒng)參數(shù)

第72頁/共124頁

3.池總寬度b

式中：h2——設(shè)計有效水深。

4.貯砂斗所需容積V式中:X——城市污水的沉砂量,

一般采用30m3/(106m3污水）;

T——排砂時間的間隔,d;

kz

——生活污水流量的總變化系數(shù)。平流式沉砂池的計算公式

1.長度L

式中：v——最大設(shè)計流量時的速度，m/s；

t——最大設(shè)計流量時的停留時間,s。

2.水流斷面面積A式中：qvmax——最大設(shè)計流量，m3/s。第73頁/共124頁

7.池總高度h式中:h1——超高，m；

h2——有效水深,m;

h3——貯砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin

式中:qvmin——設(shè)計最小流量，

m3/s；

n1——最小流量時工作的沉砂池數(shù)目;Amin——最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。平流式沉砂池的計算公式

5.貯砂斗個部分尺寸計算設(shè)貯砂斗底寬b1=0.5m；斗壁與水平面的傾角為60o；則貯砂斗的上口寬b2為：貯砂斗的容積V1：式中:h’3——貯砂斗高度，m；

S1，S2——貯砂斗上口和下口的面積。6.貯砂室的高度h3

設(shè)采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，則第74頁/共124頁沉砂中含有機物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡以及加速污水中油類的分離等作用。曝氣沉砂池的特點：曝氣沉砂池是一個長形渠道，沿渠道壁一側(cè)的整個長度上，距池底約60~90cm處設(shè)置曝氣裝置；在池底設(shè)置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的坡度，以保證砂粒滑入砂槽；為了使曝氣能起到池內(nèi)回流作用，在必要時可在設(shè)置曝氣裝置的一側(cè)裝設(shè)擋板。曝氣沉砂池的構(gòu)造：第75頁/共124頁曝氣沉砂池剖面示意第76頁/共124頁曝氣沉砂池實景第77頁/共124頁水平流速一般取0.08~0.12m/s。污水在池內(nèi)的停留時間為4~6min；雨天最大流量時為1~3min。如作為預(yù)曝氣，停留時間為10~30min。池的有效水深為2~3m，池寬與池深比為1~1.5，池的長寬比可達5，當池長寬比大于5時，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板。曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，孔徑為2.5~6.0mm，距池底約為0.6~0.9m，并應(yīng)有調(diào)節(jié)閥門。曝氣沉砂池的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流和死角，在砂槽上方宜安裝縱向擋板，進出口布置，應(yīng)防止產(chǎn)生短流。。曝氣沉砂池的設(shè)計參數(shù)第78頁/共124頁§5.5隔油池

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第79頁/共124頁沉淀池特點與適用條件池型優(yōu)點缺點適用條件平流式1.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強；2.施工簡單，造價低采用多斗排泥，每個泥斗需單獨設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械排泥，機件設(shè)備和驅(qū)動件均浸于水中，易銹蝕1.適用地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；2.適用于大、中、小型污水處理廠豎流式1.排泥方便，管理簡單；2.占地面積較小1.池深度大，施工困難；2.對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；3.造價較高；4.池徑不宜太大適用于處理水量不大的小型污水處理廠輻流式1.采用機械排泥，運行較好，管理較簡單；2.排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品1.池水水流速度不穩(wěn)定；2.機械排泥設(shè)備復雜，對施工質(zhì)量要求較高1.適用于地下水位較高的地區(qū)；2.適用于大、中型污水處理廠第80頁/共124頁第六節(jié)氣浮法

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第81頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

水和廢水的浮上法處理是將空氣以微小氣泡形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于水即上浮水面，從水中分離，形成浮渣層。浮上法處理工藝必須滿足下述基本條件：必須向水中提供足夠量的細微氣泡；必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。第82頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

污水處理技術(shù)中，氣浮法固-液或液-液分離技術(shù)應(yīng)用的幾方面：（1）石油、化工及機械制造業(yè)中的含油污水（0.25~0.5微米的乳化油粒）（2）工業(yè)廢水處理：毛紡廠洗毛廢水所含的羊毛脂及洗滌劑；食品工業(yè)廢水中的油脂；洗煤車間的細煤粉（0.5~1.0mm)；造紙廢水中的紙漿；纖維工業(yè)廢水中的細小纖維等?？苫厥瘴鬯械挠杏梦镔|(zhì)（3）取代二次沉淀池，特別是用于易產(chǎn)生活性污泥膨脹的情況;

（4）剩余活性污泥的濃縮。得到的污泥含水率低，浮渣體積比濃縮污泥少2~10倍。第83頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

界面能E與界面張力的關(guān)系如下：式中：σ

——界面張力系數(shù)；

S

——界面面積。氣泡未與懸浮顆粒粘附前,顆粒與氣泡的單位面積上的界面能分別為σ水-?！?和σ水-氣×1，這時單位面積上的界面能之和E1為：當氣泡與懸浮顆粒粘附后，界面能縮小，粘附面的單位面積上的界面能E2及其縮小值ΔE分別為：這部分能量差即為擠開氣泡和顆粒之間的水膜所做的功，此值越大，氣泡與顆粒粘附得越牢固。水中的懸浮顆粒是否能與氣泡粘附，與水、氣、顆粒間的界面能有關(guān)。當三者相對穩(wěn)定時，三相界面張力的關(guān)系式為：式中：θ——接觸角（也稱濕潤角）。帶入上式得：第84頁/共124頁

上式表明，并不是水中所有的污染物質(zhì)都能與氣泡粘附，是否能粘附，與水的表面張力以及該類物質(zhì)的接觸角有關(guān)。當θ→0時，cosθ→1，ΔE→0，這類物質(zhì)親水性強（稱親水性物質(zhì)），無力排開水膜，不能與氣泡粘附，不能用氣浮法去除。當0<θ<90°時，雖有ΔE>0，可黏附，但黏附不牢，不宜用氣浮法去除。當90°<θ<180°時，較容易黏附，可用氣浮法去除。當θ→180°時，cosθ→-1，ΔE→2σ水-氣，這類物質(zhì)憎水性強（稱憎水性物質(zhì)），易與氣泡粘附，最易用氣浮法去除。σ水-氣越小，則ΔE越小，氣浮效果越差。微細氣泡與懸浮顆粒的粘附形式有氣顆粒吸附、氣泡頂托以及氣泡裹夾三種形式。

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第85頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮氣泡與懸浮顆粒的粘附形式第86頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

對于一般的疏水性懸浮物或細分散的親水性顆粒（d<0.5~1mm的煤粉、紙漿等），需投加化學藥劑，改變懸浮顆粒的表面性質(zhì)，增強顆粒與氣泡表面的粘附。

對于疏水性很強的懸浮物（如植物纖維、油珠、炭粉末等），直接采用氣浮法可獲得滿意的效果第87頁/共124頁化學藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

各種無機或有機高分子混凝劑，它們不僅可以改變污水中的懸浮顆粒的親水性能，而且還能使污水中的細小顆粒絮凝成較大的絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。第88頁/共124頁

浮選劑大多數(shù)由極性-非極性分子組成。當浮選劑的極性基被吸附在親水性懸浮顆粒的表面后，非極性基則朝向水中，這樣就可以使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細氣泡相粘附。但投加量要嚴格控制。浮選劑的種類有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等?；瘜W藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑第89頁/共124頁化學藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。第90頁/共124頁化學藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是暫時或永久性地抑制某些物質(zhì)的浮上性能，而又不妨礙需要去除的懸浮顆粒的上浮，如石灰、硫化鈉等（在以回收污染物為目的時采用）。第91頁/共124頁化學藥劑的投加對氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

主要是調(diào)節(jié)污水的pH，從而改變帶電狀態(tài)，改變其親水性；還可改進和提高氣泡在水中的分散度以及提高懸浮顆粒與氣泡的粘附能力，如各種酸、堿等。第92頁/共124頁按生產(chǎn)細微氣泡的方法分微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法加壓溶氣浮上法真空浮上法電解氣浮法分散空氣氣浮法溶解空氣氣浮法氣浮法的類型

水污染控制工程第五章沉降與氣浮第93頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

電解氣浮法是將正負極相間的多組電極浸泡在廢水中，當通以直流電時，廢水電解，正負兩級間產(chǎn)生的氫和氧的細小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達到分離的目的。若以鋁鐵鉛等金屬做陽極材料，會形成吸附能力強的氫氧化物，吸附、凝聚水中的細小懸浮顆粒，形成絮體，并與陰極產(chǎn)生的微氣泡粘附。。電解氣浮過程同時存在三種作用：電解氧化還原；電解混凝電氣浮。

電解氣浮法

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水污染控制工程第五章沉降與氣浮電解浮上法

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水污染控制工程第五章沉降與氣浮

電解氣浮法產(chǎn)生的氣泡小于其他方法產(chǎn)生的氣泡，故特別適用于易被撞碎的疏松絮狀懸浮物。電解浮上法的表面負荷通常低于4m3/(m2·h)。電解浮上法主要用于工業(yè)廢水處理方面，處理水量約在10~20m3/h。由于電耗高、操作運行管理復雜及電極鈍化、結(jié)垢等問題，較難適用于大型生產(chǎn)。

電解氣浮法特點

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水污染控制工程第五章沉降與氣浮微氣泡曝氣氣浮法或擴散曝氣氣浮剪切氣泡氣浮法壓縮空氣引入到靠近池底處的微孔板，并被微孔板的微孔分散成細小氣泡將空氣引入到一個高速旋轉(zhuǎn)混合器或葉輪機的附近，通過高速旋轉(zhuǎn)混合器的高速剪切，將引入的空氣切割成細小氣泡分散空氣浮上法

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水污染控制工程第五章沉降與氣浮微氣泡曝氣氣浮法剪切氣泡氣浮法-葉輪氣浮第98頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

射流器結(jié)構(gòu)示意圖剪切氣泡氣浮法-射流氣浮第99頁/共124頁

所產(chǎn)生的氣泡較大，上升速度快，對水的攪動劇烈，對廢水中較小的懸浮顆粒和衣被撞碎的疏松顆效果較差。微孔板的微孔易堵塞。分散空氣浮上法用于礦物浮選，也用于含油脂、羊毛等污水的初級處理及含有大量表面活性劑污水的泡沫浮選。分散空氣氣浮法適用條件第100頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮從溶解空氣和析出條件來看加壓溶氣氣浮法：空氣在加壓條件下溶解，常壓下使過飽和空氣以微小氣泡形式釋放出來。需要溶氣罐、空壓機或射流器、水泵等設(shè)備真空氣浮法：空氣在常壓下溶解，真空條件下釋放。溶解空氣氣浮法

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水污染控制工程第五章沉降與氣浮真空氣浮法第102頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮真空氣浮法的特點優(yōu)點：無壓力設(shè)備、動力消耗少；氣泡的形成以及氣泡與懸浮顆粒的粘附比較穩(wěn)定。缺點：常壓下，空氣的溶解度低，氣泡釋放有限；需要密閉設(shè)備維持真空，運行維護困難。應(yīng)用很少。第103頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮加壓溶氣氣浮法的基本原理空氣在水中的溶解度與壓力的關(guān)系空氣在水中的溶解度的表示單位體積水溶液中溶入的空氣質(zhì)量:g(氣)/m3(水)單位體積水溶液中溶入的空氣體積:mL(氣)/L(水)加壓溶氣氣浮第104頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮空氣在純水中的飽和溶解度第105頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

空氣在水中的溶解度與溫度、壓力有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，溫度越低、壓力越大，其溶解度越大。一定溫度下，溶解度與壓力成正比。

空氣從水中析出的過程分兩個步驟，即氣泡的形成過程與氣泡的增長過程。氣泡核的形成過程起決定性作用，有了相當數(shù)量的氣泡核，就可以控制氣泡數(shù)量的多少與氣泡直徑的大小。溶氣氣浮法要求在這個過程中形成數(shù)目眾多的氣泡核，溶解同樣空氣，如形成的氣泡核的數(shù)量越多，則形成的氣泡的直徑也就越小，越有利于滿足浮上工藝的要求。第106頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成壓力溶氣系統(tǒng)氣浮池

空氣釋放系統(tǒng)壓力溶氣罐溶氣釋放裝置加壓水泵附屬設(shè)備溶氣水管路空氣供給設(shè)備第107頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備

加壓水泵的作用是提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐，其壓力的選擇應(yīng)考慮溶氣罐壓力和管路系統(tǒng)的水力損失兩部分。第108頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備壓力溶氣罐的作用是使水與空氣充分接觸，促進空氣的溶解。溶氣罐的形式有多種，如下圖所示，其中以罐內(nèi)填充填料的溶氣罐效率最高。第109頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵

影響填料溶氣罐效率的主要因素為：填料特性填料層高度罐內(nèi)液位高布水方式溫度

填料溶氣罐的主要工藝參數(shù)為：過流密度：2500~5000m3/(m2·d)填料層高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（從罐底計）溶氣罐承壓能力：>0.6MPa空氣供給設(shè)備第110頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣系統(tǒng)加壓水泵壓力溶氣罐空氣供給設(shè)備附屬設(shè)備水泵壓水管裝射流器挾氣式溶氣方式有三種水泵吸氣式在經(jīng)濟和安全方面都不理想，已很少使用空壓機供氣是較早使用的一種供氣方式，使用較廣泛，其優(yōu)點是能耗相對較低壓力管裝射流器進行溶氣的優(yōu)點是不需另設(shè)空壓機，沒有空壓機帶來的油污染和噪聲水泵吸氣式空壓機供氣式第111頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

空氣釋放系統(tǒng)是由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。溶氣釋放裝置的功能是將壓力容器水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來，并能迅速、均勻地與水中的顆粒物質(zhì)粘附。常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。空氣釋放系統(tǒng)第112頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

氣浮分離系統(tǒng)—氣浮池第113頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮

氣浮分離系統(tǒng)—氣浮池第114頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮加壓溶氣氣浮的基本流程全溶氣氣浮部分溶氣氣浮回流加壓溶氣氣浮耗電量大，溶氣罐體積大，混凝劑消耗量較大；當水中懸浮物多時，易堵塞釋放器節(jié)省電耗；溶氣罐體積較小。但是，溶解的空氣量較少，要達到一定的空氣量，則需要在更高的壓力下運行節(jié)能，且釋放器不易堵塞第115頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮部分溶氣加壓氣浮法第116頁/共124頁

水污染控制工程第五章沉降與氣浮壓力溶氣氣浮法的設(shè)計計算——

設(shè)計規(guī)范1.反應(yīng)時間一般為10~15min。進入氣浮池接觸室的水流速度宜控制在0.1m/s以下。接觸室的水流上升速度一般取10~20mm/s,接觸室內(nèi)的水流停留時間不宜小于60s。2.氣浮分離室的水流速度（向下），一般可取1.5~2.5mm/s,相應(yīng)地，分離室的表面負荷可取5.4~9.0m3/m2.h。廢水在氣浮分離室的停留時間一般為10~20min。3.氣浮池的有效水深一般取2.0~2.5m，氣浮池的