第六章-沉淀2分析課件

6-4斜板（管）沉淀池一淺層沉淀理論

1904年，Hazen提出沉淀效率公式E=ui/Q/A。E是ui與Q/A的函數(shù)，與池深、流速、沉淀時間無關(guān)，因此得出最經(jīng)濟(jì)的池子是:只要滿足表面負(fù)荷率而采用最小池深，以不造成過大的底泥沖刷為度。ui合理進(jìn)行混凝EQ中途取水EA水平分格，減小池深Ｅ

二斜板、斜管沉淀池沉淀效率高的原因1)增加沉淀面積A，縮短沉降距離h，從而提高了顆粒的去除率。當(dāng)某一池子流量一定，池面積一定時，則可算出最小顆粒的截留速度u0＝Q/A。

如果在池中增加水平隔板，將原來的水深分為四層，則每層水深為H/4，如果水平流速v及所要求去除的最小顆粒的沉速u0不變，則顆粒沉降軌跡的坡度不變。H/4L/4LHA＝BL從圖可以看出，在沉淀效率不變的情況下，由于分層后u0，v不變，而沉降距離減小到H/4，沉淀池的體積可減少至V/4。同樣，在沉淀效率Ｅ一定的情況下，即池長Ｌ不變，u0不變時，分層后由于沉降距離減為H/4，則水平流速v可以提高4倍。則即處理能力為原來的四倍。

如果顆粒沉速ui和流量Ｑ不變，由于沉淀池分層后，沉降距離減少為H/4，則沉淀面積增加了４倍。有更多的顆粒沉淀于池底，出水水質(zhì)更好。為了解決排泥問題，如果采用四層斜板，以代替水平隔板，則沉降距離亦為H/4，其投影面積仍為4A，因此在沉淀效率不變的情況下，其處理能力仍然可提高4倍。

2)斜板（管）內(nèi)的再凝聚，促進(jìn)絮凝顆粒的進(jìn)一步加大，從而提高沉降速度。

反應(yīng)后的水進(jìn)入斜管時與下滑的沉泥在斜管進(jìn)口處相接觸（過渡層），由于這一區(qū)域顆粒多，濃度大，增加了顆粒相互碰撞的機(jī)會，因而形成接觸絮凝的再凝聚現(xiàn)象。

3)創(chuàng)造了良好的沉淀條件，提高了沉淀效率。

判別水流狀態(tài)的Re，通常以小于500為層流，大于2000為紊流。平流式沉淀池的Re通常在4000～15000。而斜板（管）沉淀池由于斜板（管）的濕周大，水力半徑小，所以其Re只有幾百（斜板），斜管的Re為100～200，屬層流。

三斜板（管）沉淀池

原理

由沉淀效率公式可知：在原體積不變時，增加沉淀面積，可使顆粒去除率提高。斜板（管）沉淀池與水平面成一定的角度（一般60°左右）的板（管）狀組件置于沉淀池中構(gòu)成，水流可從上向下或從下向上流動，顆粒沉于斜管底部，而后自動下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面積明顯大于平流式沉淀池，因而可提高單位面積的產(chǎn)水量或提高沉淀效率。

斜管沉淀池是在沉淀池內(nèi)裝置許多直徑較小的平行傾斜管的新型沉淀池，是由淺池理論發(fā)展起來的。異向流斜管沉淀池應(yīng)用最多。

進(jìn)水區(qū)：配水渠（1～2m）＋配水花墻整流配水墻：為使水流均勻進(jìn)入斜管下的配水區(qū)，配水區(qū)高不小于1.5m?？p隙、柵條配水：縫隙前狹后寬v縫隙＝0.13m/s穿孔花墻：流速不大于反應(yīng)池出口流速，通常采用0.05～0.10m/s傾斜角度：傾角越小，沉淀面積越大，沉淀效率越高。對凝聚性顆粒而言，并非傾角越小沉淀效率越高。實(shí)驗認(rèn)為：逆向流斜管θ＝35～45°時效果最佳。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗為使排泥通暢，傾角應(yīng)為52°<θ<60°

傾斜長度：目前斜管長度，逆向流多采用800～1000mm

斜管長度由分離段和過渡段組成。過渡段采用200～250mm分離段采用600～800mm過渡段:分離段:

斜管、斜板區(qū)平面面積上的內(nèi)液面上升流速，亦稱溢流率或液面負(fù)荷。通常設(shè)計上升流速可采用：Ｖ上＝2.0～3.0mm/s當(dāng)傾角為60°時，其相應(yīng)的斜管（板）內(nèi)流速約為v0=2.5～3.5mm/sV0=Ｖ上/sinθ顆粒沉降速度ｕ0

指所需去除的最小顆粒的沉降速度，與水的性質(zhì)（如水溫、比重、粘滯度）沉降顆粒的性質(zhì)（如密度、形狀、分散性、結(jié)絨性）、形成絨體的因素有關(guān)。設(shè)計時，考慮到水質(zhì)變化等種種因素的影響，?。?＝0.3～0.4mm/s,上向流沉淀池以0.25～0.3mm/s居多。

斜板板距、斜管管徑ｄ斜板板距多采用100mm斜管管徑ｄ=25～50mm或70～100mm斜板（管）的材料及斷面形狀方形或正六邊形不銹鋼塑料或木

1)機(jī)械刮泥適用于大型斜板（管）沉淀池，管理簡單，勞動強(qiáng)度小，可以自由控制，可采用平底，降低池高。2)穿孔管排泥孔眼易堵塞，檢修不便，濁度高時，效果差。管長＜15m較好；常用管徑150～200mm

穿孔管間距：1.5～2.0m；孔眼直徑20～35mm

通過孔眼流速：2.5～4.0m/s孔眼間距隨孔徑而變化：100～400mm孔眼總面積為管徑截面積的60%～80%

穿孔管距池底約200mm斜板（管）沉淀池的排泥

斜板（管）沉淀池由于單位出水量增加，因而泥量亦相應(yīng)增加，比平流式沉淀池單位面積的積泥量增加好幾倍，積泥分布在整個底板上，比較均勻。

3)多斗排泥

適用于原水濁度不高的中小型沉淀池池底做成很多泥斗，每斗設(shè)一根排泥管，或2～4個斗為一組，設(shè)排泥管。排泥管最小管徑200mm，v=2m/s這種排泥增加了池深，因而增加了造價。斗深最好為1.0m，但不小于0.6m，傾角不小于45°，斗底尺寸為0.4x0.4

混凝沉淀：θ=60～45°

自由沉淀：θ=50～45°

斜板、斜管沉淀池的表面負(fù)荷率

表面負(fù)荷率是對沉淀池總平面積而言。表面積包括：

Ｆ’：斜管、斜板凈出口面積；

Ｆ’K：斜管、斜板板材所占面積（5%～10%)

ΔF：沉淀池的無效面積

表面負(fù)荷率為q=Q/F,v上＝Q/Ｆ’

集水區(qū)：

為保證斜管沉淀池出水均勻，可采用集水支槽（或穿孔管）和集水干渠組成。（與平流式沉淀池的相同）斜管出口至集水堰的高度（清水區(qū)的高度）h為1.0～1.5m。

斜管底部配水區(qū)高度不宜小于1.5m

要滿足進(jìn)入斜管區(qū)的水量達(dá)到均勻，并考慮排泥設(shè)施檢修的可能，據(jù)調(diào)查，一般在1.5～1.7m。

優(yōu)點(diǎn)停留時間短、沉淀效率高、占地面積小。缺點(diǎn)①斜板（管）運(yùn)行時易產(chǎn)生積泥和藻類滋生，積泥過多易發(fā)生坍塌事故，需定期放空清洗②斜板（管）材料費(fèi)用高③因水流在斜板間停留時間極短，斜板沉淀池的緩沖能力及穩(wěn)定性較差，對沉淀前的絮凝處理穩(wěn)定性要求較高1適用條件及參數(shù)選擇

1)大，中，小型水廠2)新建，改建，擴(kuò)建3)受場地限制，不能用平流沉淀池時4)原水渾濁度長期低于1000度5)水在斜管內(nèi)的停留時間宜為5.8～7.2min6)斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷宜采用7.2～9.0m3/(m2.h)

設(shè)計計算

1沉淀池面積A

（5-32）選定液面負(fù)荷（2.0~3.0mm/s），計算得到面積A。

2沉淀池總高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

（5-33）式中：h1為超高0.3mh2為清水層高度1.2~1.5mh3為斜管自身高度0.866mh4為配水區(qū)高度1.5mh5為污泥斗高度0.8m前面所討論的絮凝和沉淀屬于兩個單元過程：水中脫穩(wěn)雜質(zhì)通過碰撞結(jié)合成相當(dāng)大的絮凝體，然后在沉淀池內(nèi)下沉。澄清池則將兩個過程綜合于一個構(gòu)筑物中完成，主要依靠活性泥渣層達(dá)到目的。當(dāng)脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流與泥渣層接觸時，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。機(jī)械攪拌澄清池與水力循環(huán)澄清池均屬于泥渣循環(huán)型澄清池。6-5

澄清池澄清池工作原理：澄清池將混凝與沉淀兩個過程集中到一個處理構(gòu)筑物中進(jìn)行，在其中通過機(jī)械或水力作用懸浮保持著大量的礬花顆粒（泥渣層），其濃度一般在每升幾克，進(jìn)水中經(jīng)混凝劑脫穩(wěn)的細(xì)小顆粒與池中保持的大量礬花顆粒發(fā)生接觸凝聚反應(yīng)，被直接粘在礬花上，然后再在澄清池的分離區(qū)分離。

凈水原理泥渣層：大量、大顆粒絮凝體群加藥原水（脫穩(wěn)雜質(zhì)），進(jìn)入泥渣層，發(fā)生接觸絮凝。接觸絮凝：澄清池中所利用的高濃度的大絮凝體和粒徑上有顯著差異的微小絮凝體的接觸而絮凝的過程。接觸凝聚區(qū)：處于懸浮的紊動狀態(tài)，又叫泥渣懸浮區(qū)，為澄清池的中心、心臟。澄清池將絮凝與沉淀合二為一。

澄清池的特點(diǎn)：1混合、反應(yīng)、沉淀三個單元操作過程同在一池內(nèi)完成。2利用還具有良好吸附能力的沉淀泥渣，以加強(qiáng)混凝、反應(yīng)過程。3由于活化泥渣的利用，可節(jié)省投藥量。4澄清池內(nèi)，在沉淀分離區(qū)加設(shè)斜板，可提高沉淀效率。5澄清池的關(guān)鍵部位是接觸凝聚區(qū)，該區(qū)礬花中所含懸浮物濃度約在3～10g/l范圍內(nèi)，而且處于懸浮狀態(tài)，當(dāng)脫穩(wěn)膠粒隨水流通過泥渣層時，它便與泥渣顆粒接觸絮凝作用，便被泥渣層阻留下來，使水獲得澄清。所以澄清池是利用接觸絮凝的原理去除水中懸浮物的沉淀設(shè)備。

采用澄清池的地表水常規(guī)處理流程是：

原水（混合）澄清過濾消毒澄清池具有絮凝效率高，處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水率高等優(yōu)點(diǎn)澄清池分類：

機(jī)械攪拌澄清池泥渣循環(huán)分離型水力循環(huán)澄清池懸浮澄清池泥渣接觸過濾型脈沖澄清池

泥渣循環(huán)分離型澄清池：

泥渣在一定范圍內(nèi)循環(huán)利用，在循環(huán)過程中活性泥渣不斷與原水中的脫穩(wěn)膠粒進(jìn)行接觸絮凝作用，使雜質(zhì)從水中分離出來。泥渣接觸過濾型澄清池：

懸浮物在水中形成泥渣懸浮層，原水由下而上通過懸浮泥渣層，水中雜質(zhì)有充分機(jī)會與泥渣懸浮層的顆粒碰撞凝聚。泥渣懸浮層中的顆粒由于攔截水中雜質(zhì)顆粒而不斷變大，顆粒沉速變大提高，從而可以提高水流上升流速或產(chǎn)水量。

創(chuàng)造泥渣懸浮區(qū)正常工作的條件：

若原水不加藥劑，會使活性泥渣失去活性。條件：活性泥渣保持均勻分布的懸浮狀態(tài)，處于工作的穩(wěn)定狀態(tài)，控制大顆粒絮凝體總?cè)莘e3～10g/l。及時排泥。

設(shè)計要點(diǎn)

機(jī)械攪拌澄清池的優(yōu)點(diǎn)：①處理效果好，穩(wěn)定；②適用于大、中水廠

機(jī)械攪拌澄清池的缺點(diǎn)：①維修維護(hù)工作量較大；②啟動時有時需人工加土和加大加藥量。

2水力循環(huán)澄清池水力循環(huán)澄清池是借進(jìn)水噴射形成真空，引起高濃度泥渣回流并與加過藥劑的原水允分混合，促進(jìn)混凝反應(yīng)和接觸凝聚，加速泥水分離。水力循環(huán)澄清池的簡圖如圖5-25所示，水力循環(huán)澄清池現(xiàn)已很少使用。水力循環(huán)澄清池的優(yōu)點(diǎn)：不需機(jī)械攪拌，結(jié)構(gòu)簡單水力循環(huán)澄清池的缺點(diǎn)：反應(yīng)時間短，運(yùn)行不穩(wěn)定，泥渣回流控制較難，不能適應(yīng)水溫、水質(zhì)、水量的變化，只能用于小水廠。澄清池與沉淀池的區(qū)別1工藝過程不同（原理）沉淀池：主要靠重力澄清池：接觸絮凝，將絮凝、沉淀合二為一2泥渣利用情況沉淀池；沉到池底的泥渣沒有利用澄清池：充分利用污泥的剩余活性澄清池的運(yùn)轉(zhuǎn)管理抓兩個環(huán)節(jié)1投藥適量，不應(yīng)中斷，并能隨水量、水質(zhì)的變化及時調(diào)整；2排泥及時，掌握懸浮層濃度變化和泥渣濃縮室的積泥規(guī)律，按排泥周期、排泥時間及時排泥；方法：1）觀察懸浮泥渣層的界面上升到預(yù)定位置時，開始排泥。

2）從反應(yīng)室出口取樣，測定五分鐘泥渣沉降比達(dá)10～15%時，就需排泥。

6-6沉砂池

沉砂池的主要作用有：分離比重較大的無機(jī)顆粒；減輕磨損；減輕沉淀池的負(fù)荷.

沉砂池的主要類型：

平流式沉砂池曝氣沉砂池鐘式沉砂池

6-7豎流式沉淀池池形：有圓形、正方形的。為了池內(nèi)水流分布均勻，池經(jīng)一般采用4～7m，不大于10m，沉淀區(qū)柱形，污泥斗倒錐形。理論依據(jù)豎流式沉淀池中，水流方向與顆粒沉淀方向相反，其截留速度與水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的顆粒將懸浮在混合液中形成一層懸浮層，對上升的顆粒進(jìn)行攔截和過濾。因而豎流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。

輻流式沉淀池為圓形的扁平池子，由池中心進(jìn)水，水在池中沿半徑方向向四周流動，水中的懸浮物同時沉到池底，沉淀后的水有池四周流出。池底坡度不宜小于0.05。輻流式沉淀池主要適合于懸浮物濃度高、沉淀泥量大的水的沉淀處理，如高濁度水沉淀池、污水處理廠第一沉淀池和第二沉淀池等。

1設(shè)計參數(shù)

1）沉淀時間t2）

表面負(fù)荷q（m3/m2.h）

3）

Qmax

4）

H有效≤4m2設(shè)計要求

1）

D/H有效=6～12m2）池底坡度

3）機(jī)械刮泥、靜水壓力排泥（圓形）無機(jī)械刮泥、靜水壓力排泥（正方形）

4）進(jìn)、出水有三種布置方式

(1)中心進(jìn)水，周邊出水：輻流式

(2)周邊進(jìn)水，中心出水：向心式

(3)周邊進(jìn)水，周邊出水

5）刮泥機(jī)旋轉(zhuǎn)角度：1～1.5m/min（周邊線速）

6）穿孔擋板開孔面積為擋板處池斷面面積的10～20%6-9氣浮

氣浮凈水技術(shù)是當(dāng)今國際上正在積極研究與推廣的一種水處理技術(shù)。

比重和水接近的顆粒，如藻類，不宜沉淀，但如在水中通入大量微小氣泡，使其粘附在顆粒上，即可快速上浮，達(dá)到固液分離的目的，這是氣浮法的特點(diǎn)。氣浮池適用于原水濁度長期低于100NTU及含藻類等密度小的懸浮物的原水。1氣浮原理氣浮的原理是在水中加入大量的微小氣泡，并使其粘附在顆粒上，共同快速上浮，從而大大加快了顆粒的分離速度天然水中的無機(jī)顆粒，包括粘土和鋁鹽、鐵鹽混凝劑所產(chǎn)生的絮凝體，大多數(shù)是憎水性的顆粒，很容易黏附氣泡而使顆粒上浮。因藻類的密度接近于水，應(yīng)用氣浮法除藻比沉淀池或澄清池有明顯的優(yōu)勢。低溫低濁水也是常規(guī)處理效果不好的一種水，因為溫度和渾濁度都低的水，不容易混凝和沉淀，生成的礬花既小又輕，再加上水溫低時水的粘度增加，沉淀法就不易生效。

通常情況下絮凝反應(yīng)池另設(shè)置，但注意停留時間3浮渣的去除浮渣的含水率低，一般為90～95％，比沉淀池污泥含水率95～99％低得多，相應(yīng)浮渣的體積約為沉淀污泥的1/2～1/10。浮渣含水率還與原水中雜質(zhì)含量，排泥周期、季節(jié)有關(guān)。排渣方式：兩種1)水力排渣升高池中水位造成表面溢流而自然排渣（可連續(xù)或間歇）。其特點(diǎn)：沒有專門設(shè)備，無需養(yǎng)護(hù)維修，但耗水量較多，圍堰上水深要保持5mm以上，含水量宜95％以上，此時排渣耗水量約為制水量的0.8～1.6％，瑞典某水廠用關(guān)閉清水出口，以升高水位溢流排渣方法，其耗水量為1.5％。2)機(jī)械排渣借助于機(jī)械設(shè)備連續(xù)或間歇地將浮渣刮入排渣槽。水量損耗小，但對浮渣層攪動性較大，在刮板前堆積的浮渣容易翻落，造成浮渣沉降，影響出水水質(zhì)。針對水源水質(zhì)季節(jié)變化較大的水廠，如冬春季節(jié)濁度低，溫度低，藻類含量高，夏季濁度高，常采用沉淀池與氣浮池相結(jié)合的水處理工藝，即浮沉池氣浮池的主要設(shè)計要點(diǎn)如下：（1）用于渾濁度小于100NTU及含有藻類等密度小的懸浮物質(zhì)的原水；（2）接觸室上升流速，可采用10