水处理之沉淀

《水处理工程》沉淀(Sedimentation)2格栅安装位置：格栅一般斜置在进水渠道或进水泵站集水井的进口处。去除对象：用以截留水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及处理构筑物的管道。3流速：0.4~0.9m/s，既防止固体沉积，又防止穿透水头损失：0.08~0.15m栅条的间隙粗格栅（40-150mm）细格栅（1.5-10mm）中格栅（10-40mm）格栅分类4回转格栅5微滤机孔径10至35μm6均化（调节池）P239-246目的：减少和控制废水水质（污染物浓度）及水量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。方式在线调节离线调节7在线调节离线调节8调节池容量设计P241例5-2（课后复习）设计按计算的110~120%9流量调节BOD调节1011沉淀的基础理论重力分离:是依靠废水中悬浮物密度与水密度差来分离废水中固体悬浮物的方法。当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物(sludge)。当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成浮渣（scum）。12污水格栅沉砂池初沉池好氧二沉池排水浓缩池消化污水格栅沉砂池初沉池好氧二沉池排水浓缩池消化废水沉淀调节池厌氧沉淀池好氧沉淀池排水浓缩池脱水废水沉淀调节池厌氧沉淀池好氧沉淀池排水浓缩池脱水药剂废水混合反应池沉淀池排水浓缩池脱水药剂废水混合反应池沉淀池排水浓缩池脱水13沉淀过程的类型根据废水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把沉淀可分为四种类型：自由沉淀(discretesettling)絮凝沉淀(flocculantsettling)成层沉淀(干涉沉淀）(zone,hinderedsettling)压缩沉淀(compressionsettling)14自由沉淀的特点悬浮固体浓度不高、不具有凝聚性固体颗粒不改变形状和尺寸沉降速度后保持不变。水从上到下逐步变清沉砂池、初沉池前期15絮凝沉淀的特点固体浓度也不高，但具凝聚性颗粒互相碰撞、粘合，形成较大的絮凝体颗粒尺寸变化；沉降速度变化给水混凝沉淀、初沉池后期、二沉池前期16成层沉淀悬浮颗粒的浓度较高每个颗粒受周围颗粒干扰，沉速降低，颗粒群结合成整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。水与颗粒群之间有明显的分界面，该界面下沉的过程。高浊水沉淀、二沉池17压缩沉淀悬浮物的浓度很高固体颗粒互相接触，互相支承，下层颗粒间隙中的水被挤出界面粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集沉淀池底部，污泥浓缩池18自由沉淀及其理论基础假设：（1）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；（2）水处于静止状态；（3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。19自由沉淀基础浮力Fb重力Fg合力Fn=Fg-Fb=(ρp-ρ)gVs浮力重力阻力Fd当Fn=Fd时，颗粒将以等速下沉。对球形均质颗粒有：其中阻力系数Cd随Re而改变20阻力系数CD24DeCR2118ppugdRe1,层流24/DeCR颗粒沉速(Stokes)1Re103，过渡区103Re105，紊流区21Stokes公式分析密度差颗粒直径，二次方成正比。d20μm水温升高，降低粘度2118ppugd22颗粒自由沉淀实验H取样口沉速uuuxdxxxx+dxx1-x沉速u的颗粒与全部颗粒的重量比X悬浮污沉淀累积分布曲线Xi表示沉速u＜ui的颗粒浓度与原始浓度的比值残余颗粒百分数23在t0时间内，各种颗粒沉淀的总去除率为：00001xuExdxu（）沉速uuuxdxxxx+dxx1-x沉速u的颗粒与全部颗粒的重量比X242526理想沉淀池(1)进出水均匀分布到整个横断面，悬浮物在流入区沿水深均匀分布；(2)悬浮物在沉淀区等速下沉；(3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。27uu0的颗粒uu0的颗粒入流区沉降区污泥区uu0的颗粒u=u0的颗粒u=u0的颗粒vu28沉淀池中颗粒沉降过程分析因为：u0t=H，vt=L，有u0=H/t，t=L/v；又因为：Q=vBH，所以H＝Q/(vB)，所以有：HLu0v长为L，有效水深为H，宽为B的沉淀池，表面积为A=LBAQLBQt1vBQtHu029q0的物理意义是：在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，称为表面负荷或溢流率，用q0表示。表面负荷的量纲m3/(m2·s)或m3/(m2·h)。表面负荷q0的数值等于颗粒沉速u0(m/s)。表面负荷设计：q取0.65~0.85q0，t取1.25~1.5t0。u0=Q/A=q0沉淀效率与表面积有关，而与池深、时间、池体积无关30思考表面负荷与沉淀速率的区别与联系？31斜板（管）沉淀理想沉淀池中，颗粒的运动轨迹可描述为：0uvHL当L、v不变时，H越小，则可截留的颗粒的u0越小。此即浅池原理。采用浅池原理设计的沉淀池可大大缩短停留时间32333435在相同沉淀效率下，提高了处理能力表面负荷可达9~11m3/(m2h)3637絮凝沉淀去除率与沉速、时间和水深有关3839影响沉淀效果因素水流流态，常采用雷诺数Re和弗劳德数Fr表示进水区能量消散。如穿孔墙，布水均匀密度流，如主要由水温差造成风效应有效途径减小水力半径40导流墙水力半径=过水断面/润湿周清水池排气孔4142沉淀池三种流态平流式竖流式辐流式43平流式沉淀池示意图平流式沉淀池沉淀区出水区污泥区进水区44平流式沉淀池的构造及工作特点（进水）整流墙浸没孔挡流板45平流式沉淀池的构造及工作特点（出水）464748污泥区静压排泥1.5~2m排泥管直径大于200mm49设计要点沉淀区：长宽比大于4，长深比不小于8,水平流速，给水10~25mm/s初沉池不大于7二沉池不大于5出水区溢流堰负荷：给水，小于5.8L/(ms)初沉池，不大于2.9二沉池，不大于1.750表面负荷（重要）！51竖流式沉淀池v0v1v1,小于20mm/sv0，小于30mm/s52构型平面多为圆形或正方形，D(或边取)10m（若太大有什么问题？），一般4~7m，径深比小于3中心管进水(设反射板)进水口以上为沉淀区，以下缓冲、浮泥区排泥:静水压力，排泥管中小型水厂或污水厂53沉淀效率竖流沉淀池的表面负荷率=上升流速vuv(去除)沉下uv带出u=v悬浮对自由沉淀去除率低于基本类型絮凝沉淀情况较复杂（颗粒相互碰撞，加速絮凝作用，去除率提高；接触凝聚、截留、过滤等作用均存在）表面负荷小于1mm/s，沉淀时间大于1.5h54辐流式沉淀池表面负荷提高1倍555657特点辐流式沉淀池是大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.5~3.0m，径深比不小于6。有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除。有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。58澄清池原理：在澄清池一个构筑物中，可完成了混合、絮凝反应、沉淀分离等几个阶段。澄清池中起接触絮凝作用的是呈悬浮状态的泥渣层。去除对象：含SS较低废水中的悬浮物处理效果：出水浊度一般小于20度流程中的设置位置：常用于给水处理中，过滤之前5960曝气沉砂池(aeratedgritchamber)普通沉砂池的最大缺点是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，而对被少量有机物包覆的砂粒截留效果也不高。使用曝气沉砂池能够在一定程度上克服上述缺点。61曝气沉砂池剖面图曝气管集砂槽62隔油池（自学）油在废水中的状态：悬浮态，油珠粒径大，占60~80%乳化态，油珠粒径0.5~25um溶解态，几个mg/L。63作业已知平流沉淀池的长度L=20m，池宽B=4m，池深H=2m。今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm，斜板长度l=1m，倾角60度。如不考虑斜板厚度，当废水中悬浮颗粒的截留速度u0=1m/h，求改装后沉淀池的处理能力与原有池子比较提高多少倍？改装后沉淀池中水流的雷诺数Re为多少？与原有池子的Re相差多少倍？