水處理之沉淀

關于水處理之沉淀2格柵安裝位置：

格柵一般斜置在進水渠道或進水泵站集水井的進口處。去除對象：

用以截留水中粗大的懸浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及處理構筑物的管道。第2頁,共63頁，2024年2月25日，星期天3流速：0.4~0.9m/s，既防止固體沉積，又防止穿透水頭損失：0.08~0.15m

柵條的間隙粗格柵（40-150mm）細格柵（1.5-10mm）中格柵（10-40mm）格柵分類第3頁,共63頁，2024年2月25日，星期天4回轉(zhuǎn)格柵第4頁,共63頁，2024年2月25日，星期天5微濾機孔徑10至35μm第5頁,共63頁，2024年2月25日，星期天6均化（調(diào)節(jié)池）P239-246

目的：減少和控制廢水水質(zhì)（污染物濃度）及水量的波動，以便為后續(xù)處理提供最佳條件。方式在線調(diào)節(jié)離線調(diào)節(jié)第6頁,共63頁，2024年2月25日，星期天7在線調(diào)節(jié)離線調(diào)節(jié)第7頁,共63頁，2024年2月25日，星期天8調(diào)節(jié)池容量設計P241例5-2（課后復習）設計按計算的110~120%第8頁,共63頁，2024年2月25日，星期天9流量調(diào)節(jié)BOD調(diào)節(jié)第9頁,共63頁，2024年2月25日，星期天10第10頁,共63頁，2024年2月25日，星期天11沉淀的基礎理論重力分離

:是依靠廢水中懸浮物密度與水密度差來分離廢水中固體懸浮物的方法。當懸浮物的密度大于水的密度時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物(sludge)。當懸浮物的密度小于水的密度時，懸浮物將上浮到水面形成浮渣（scum）。第11頁,共63頁，2024年2月25日，星期天12第12頁,共63頁，2024年2月25日，星期天13沉淀過程的類型

根據(jù)廢水中可沉降物質(zhì)顆粒的大小、凝聚性能的強弱及其濃度的高低，按觀察到的現(xiàn)象可把沉淀可分為四種類型：自由沉淀

(discretesettling)

絮凝沉淀

(flocculantsettling)

成層沉淀(干涉沉淀）(zone,hinderedsettling)

壓縮沉淀

(compressionsettling)第13頁,共63頁，2024年2月25日，星期天14自由沉淀的特點懸浮固體濃度不高、不具有凝聚性固體顆粒不改變形狀和尺寸沉降速度后保持不變。水從上到下逐步變清沉砂池、初沉池前期第14頁,共63頁，2024年2月25日，星期天15絮凝沉淀的特點固體濃度也不高，但具凝聚性顆粒互相碰撞、粘合，形成較大的絮凝體顆粒尺寸變化；沉降速度變化給水混凝沉淀、初沉池后期、二沉池前期第15頁,共63頁，2024年2月25日，星期天16成層沉淀懸浮顆粒的濃度較高每個顆粒受周圍顆粒干擾，沉速降低，顆粒群結合成整體，各自保持相對不變的位置共同下沉。水與顆粒群之間有明顯的分界面，該界面下沉的過程。高濁水沉淀、二沉池第16頁,共63頁，2024年2月25日，星期天17壓縮沉淀懸浮物的濃度很高固體顆?；ハ嘟佑|，互相支承，下層顆粒間隙中的水被擠出界面粒群與水之間也有明顯的界面，但顆粒群部分比成層沉降時密集沉淀池底部，污泥濃縮池第17頁,共63頁，2024年2月25日，星期天18自由沉淀及其理論基礎假設：（1）顆粒為球形，不可壓縮，也無凝聚性，沉降過程中其大小、形狀和質(zhì)量等均不變；（2）水處于靜止狀態(tài)；（3）顆粒沉降僅受重力和水的阻力作用。第18頁,共63頁，2024年2月25日，星期天19自由沉淀基礎浮力Fb重力Fg合力Fn=Fg-Fb=(ρp-ρ)gVs

浮力重力阻力Fd當Fn=Fd時，顆粒將以等速下沉。對球形均質(zhì)顆粒有：其中阻力系數(shù)Cd

隨Re而改變第19頁,共63頁，2024年2月25日，星期天20阻力系數(shù)CDRe<1,層流顆粒沉速(Stokes)1<Re<103，過渡區(qū)103<Re<105，紊流區(qū)第20頁,共63頁，2024年2月25日，星期天21Stokes公式分析密度差顆粒直徑，二次方成正比。d>20μm水溫升高，降低粘度第21頁,共63頁，2024年2月25日，星期天22顆粒自由沉淀實驗H取樣口X懸浮污沉淀累積分布曲線

Xi表示沉速u＜ui的顆粒濃度與原始濃度的比值殘余顆粒百分數(shù)第22頁,共63頁，2024年2月25日，星期天23在t0時間內(nèi)，各種顆粒沉淀的總去除率為：

X第23頁,共63頁，2024年2月25日，星期天24第24頁,共63頁，2024年2月25日，星期天25第25頁,共63頁，2024年2月25日，星期天26理想沉淀池(1)進出水均勻分布到整個橫斷面，懸浮物在流入?yún)^(qū)沿水深均勻分布；(2)懸浮物在沉淀區(qū)等速下沉；(3)懸浮物在沉淀過程中的水平分速等于水流速度，水流是穩(wěn)定的；(4)懸浮物落到池底污泥區(qū)，即認為已被除去，不再浮起。第26頁,共63頁，2024年2月25日，星期天27u<u0的顆粒u<u0的顆粒入流區(qū)沉降區(qū)污泥區(qū)u>u0的顆粒u=u0的顆粒u=u0的顆粒vu第27頁,共63頁，2024年2月25日，星期天28沉淀池中顆粒沉降過程分析因為：u0t=H，

vt=L，有u0=H/t，t=L/v；又因為：Q=vBH，所以H＝Q/(vB)，所以有：HLu0v長為L，有效水深為H，寬為B的沉淀池，表面積為A=LB第28頁,共63頁，2024年2月25日，星期天29q0的物理意義是：在單位時間內(nèi)通過沉淀池單位面積的流量，稱為表面負荷或溢流率，用q0表示。表面負荷的量綱m3/(m2·s)或m3/(m2·h)。表面負荷q0的數(shù)值等于顆粒沉速u0(m/s)

。表面負荷設計：q取0.65~0.85q0，t取1.25~1.5t0。

u0=Q/A=q0沉淀效率與表面積有關，而與池深、時間、池體積無關第29頁,共63頁，2024年2月25日，星期天30思考表面負荷與沉淀速率的區(qū)別與聯(lián)系？第30頁,共63頁，2024年2月25日，星期天31斜板（管）沉淀理想沉淀池中，顆粒的運動軌跡可描述為：當L、v不變時，H越小，則可截留的顆粒的u0越小。此即淺池原理。

采用淺池原理設計的沉淀池可大大縮短停留時間第31頁,共63頁，2024年2月25日，星期天32第32頁,共63頁，2024年2月25日，星期天33第33頁,共63頁，2024年2月25日，星期天34第34頁,共63頁，2024年2月25日，星期天35在相同沉淀效率下，提高了處理能力表面負荷可達9~11m3/(m2h)第35頁,共63頁，2024年2月25日，星期天36第36頁,共63頁，2024年2月25日，星期天37絮凝沉淀去除率與沉速、時間和水深有關第37頁,共63頁，2024年2月25日，星期天38第38頁,共63頁，2024年2月25日，星期天39影響沉淀效果因素水流流態(tài)，常采用雷諾數(shù)Re和弗勞德數(shù)Fr表示進水區(qū)能量消散。如穿孔墻，布水均勻密度流，如主要由水溫差造成風效應有效途徑減小水力半徑第39頁,共63頁，2024年2月25日，星期天40導流墻水力半徑=過水斷面/潤濕周清水池排氣孔第40頁,共63頁，2024年2月25日，星期天41第41頁,共63頁，2024年2月25日，星期天42沉淀池三種流態(tài)平流式豎流式輻流式第42頁,共63頁，2024年2月25日，星期天43平流式沉淀池示意圖平流式沉淀池沉淀區(qū)出水區(qū)污泥區(qū)進水區(qū)第43頁,共63頁，2024年2月25日，星期天44平流式沉淀池的構造及工作特點（進水）整流墻浸沒孔擋流板第44頁,共63頁，2024年2月25日，星期天45平流式沉淀池的構造及工作特點（出水）第45頁,共63頁，2024年2月25日，星期天46第46頁,共63頁，2024年2月25日，星期天47第47頁,共63頁，2024年2月25日，星期天48污泥區(qū)靜壓排泥1.5~2m排泥管直徑大于200mm第48頁,共63頁，2024年2月25日，星期天49設計要點沉淀區(qū)：長寬比大于4，長深比不小于8,

水平流速，給水10~25mm/s

初沉池不大于7

二沉池不大于5出水區(qū)溢流堰負荷：給水，小于5.8L/(ms)

初沉池，不大于2.9

二沉池，不大于1.7第49頁,共63頁，2024年2月25日，星期天50表面負荷（重要）！第50頁,共63頁，2024年2月25日，星期天51豎流式沉淀池v0v1v1,小于20mm/sv0，小于30mm/s第51頁,共63頁，2024年2月25日，星期天52構型平面多為圓形或正方形，D(或邊取)<10m（若太大有什么問題？），一般4~7m，徑深比小于3中心管進水(設反射板)進水口以上為沉淀區(qū)，以下緩沖、浮泥區(qū)排泥:靜水壓力，排泥管

中小型水廠或污水廠第52頁,共63頁，2024年2月25日，星期天53沉淀效率豎流沉淀池的表面負荷率=上升流速vu>v

(去除)沉下u<v帶出u=v懸浮對自由沉淀去除率低于基本類型絮凝沉淀情況較復雜（顆粒相互碰撞，加速絮凝作用，去除率提高；接觸凝聚、截留、過濾等作用均存在）

表面負荷小于1mm/s，沉淀時間大于1.5h第53頁,共63頁，2024年2月25日，星期天54輻流式沉淀池表面負荷提高1倍第54頁,共63頁，2024年2月25日，星期天55第55頁,共63頁，2024年2月25日，星期天56第56頁,共63頁，2024年2月25日，星期天57特點輻流式沉淀池是大型沉淀池，池徑可達100m,池周水深1.5~3.0m，徑深比不小于6。有中心進水、周邊進水、周進周出、旋轉(zhuǎn)臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機刮除。有中心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊