第三章混凝沉淀和澄清之二

第四节沉淀的基本理论一、分类根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，范围：1．自由沉淀：悬浮物质浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互不碰撞，呈离散状态，各自独立地完成沉淀过程。颗粒形状、尺寸、质量不变。如沉砂池中砂粒、浓度低的污水在初沉池。2．絮凝沉淀（干扰沉淀）：悬浮物浓度在50～500mg/l，颗粒间可能互相碰撞产生絮凝作用，使粒径与质量加大，沉速不断加快。如活性污泥在二沉池。3．拥挤沉淀（分层沉淀）：浓度＞500mg/l，沉淀中相邻颗粒互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒无法超越沉速小的颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀，清水与浑水间形成明显的交界面，沉淀显示为界面下沉。如二沉池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。4．压缩沉淀：浓度大。颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，使污泥得到浓缩。如活性污泥在二沉池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。活性污泥在二沉池中沉淀实际是依次进行，只是各类沉淀出现时间不同。二、各种沉淀类型分析（一）自由沉淀低浓度离散性颗粒在水中沉淀，开始时加速下沉，水流阻力不断增加，短暂时间后达到与重力平衡，颗粒开始匀速下沉。1．公式根据牛顿第二定律，得出dyCguygD34粒径有关阻力系数，与液体密度颗粒密度dCDygRe下面表示沉速公式及适用条件公式名称Re范围阻力系数CD粒径范围（mm）沉速公式斯托克斯＜1（层流）24/Re0.001~0.12181gduyg阿兰1～1000（过渡）eR100.1~2.0dguyyg3122])(2254[牛顿103～2.5×104（紊流）0.4＞2.0dgyuyg83.12．应用（1）已知d，推求u=?（2）已知u，反推d=?3．结论4．沉淀规律（去除率）（二）絮凝沉淀（三）拥挤沉淀1．外观现象和沉淀过程分析基本特征：水沉降过程中出现清浑交界面，整个过程就是界面下沉过程2．界面沉降的重要特性－相似性3．肯奇沉淀理论及应用（压缩沉降的计算）（四）压缩沉淀三、理想沉淀池（一）工作过程分析1．什么是理想沉淀池？符合三个假定：（1）颗粒处于自由沉淀状态。（2）水流沿水平方向作等速流动。（3）颗粒沉到池底即认为被去除，不再返回水流中。2．工作情况包括四个区：流入区、沉淀区、流出区和污泥区。截留速度u0：指从池顶开始下沉能全部去除的颗粒中最小颗粒的沉速。3．u0与表面负荷率q的关系AQq表示单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，也称作单位面积产水量。hmm23/0utHBLtHBLAtVAQqHBLQtV数值相等，意义不同。（二）去除率（三）结论1．沉淀池出水中的颗粒沉速均小于截留速度u02．去除的颗粒中包括原水中全部沉速≥u0的颗粒及一部分ui＜u0的颗粒，这部分颗粒各自的去除率为%100/%1000AQuuuEii3．小于u0的某一种颗粒，其去除率E只与q和ui有关，而与其它因素无关（如H、L、t、v）。四、影响实际沉淀池沉淀效果的因素1．进、出口对沉效的影响2．不正常流型对沉效的影响3．水流的紊动性和稳定性对沉效的影响4．其他因素对沉效的影响五、判别指标1．水流的紊动性Re2．水流的稳定性Fr第五节沉砂池作用：去除比重较大的无机颗粒位置：泵站、倒虹管前；初次沉淀池前一、平流沉砂池（一）构造入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。优点：结构简单、处理效果较好。缺点：沉砂中约夹杂15％的有机物，使沉砂后续处理增加难度。（二）设计计算1．设计参数是按去除砂粒直径大于0.2mm，比重为2.65而定的。（1）设计流量（2）水平流速0.15~0.30m/s（3）停留时间30～60s（4）有效水深0.25~1.0m，每格池宽大于0.6m（5）沉砂量生活污水按0.01~0.02L/人d城市污水1.5~3.0m3/105m3水（6）沉砂池超高不宜小于0.30m2．计算公式（1）水流部分长度LL＝Vt（2）水流断面积A＝Qmax/v（3）池总宽度B＝A/h2（4）沉砂斗容积（5）沉砂池总高度H＝h1+h2+h3（6）验算（三）排砂装置重力排砂与机械排砂二、曝气沉砂池使沉砂中的有机物含量低于10％三、涡流沉砂池利用水力涡流，使泥砂和有机物分开。第六节沉淀池作用：去除悬浮物质位置：絮凝池后初沉池二沉池分类：平流式辐流式竖流式一、平流式沉淀池（一）构造1．进水区：使水流均匀分布2．沉淀区一般3～4m3．出水区：使水均匀流出4．缓冲层：避免已沉淀污泥被水搅起以及缓冲冲击负荷。5．集泥排泥区：贮存、浓缩和排除污泥（二）平流沉淀池的设计二、斜板（管）沉淀池即在沉淀池装置一些平行倾斜的板或管。（一）提高沉效的原理1．增加了沉淀面积，缩短了沉降距离2．水力条件的改善也有利于沉效的提高3．接触絮凝作用有利于沉效的提高（二）斜板（管）沉淀池的分类1．常用的斜板（管）断面正方形、正多边形、矩形、平行板等2．池型分类（1）异向流（2）同向流（3）横向流（三）影响斜板（管）沉淀效率的主要因素及设计指标1．倾角θ020106040306050＝滑泥板～＝沉淀板同向流～＝横向、异向流2．长度L异向流L＝800～1200mm，一般取1000mm同向流L1＝2000～2500mm，L2＝500mm3．d、Pd=25~35mm异向流、横向流P＝50～150mm，一般取100mm同向流P＝35mm4．V、q异向流、横向流q＝7.6~20m3/m2h同向流q＝30~50m3/m2h5．进水方向（四）设计计算三、辐流式沉淀池（一）构造按进、出水的布置方式，分周边进水周边出水周边进水中心出水中心进水周边出水圆形或正方形d=6~60m，池周边水深1.5~3.0m，适用于大水厂。（二）设计四、竖流式沉淀池圆形D＝4～7m＜10m（一）构造污水从中心管自上而下流入，经反射板折向上升，澄清后的水由池四周的堰口溢出池外（集水槽），污泥靠静水压力h(1.5~2.0m)，由排泥管排出。只有u≥v的颗粒才能去除，去除率比平流、辐流式少。池深较大，适用于中、小水厂。（二）设计第七节除油池一、概述1．来源：来源于石油、石油化工、钢铁、焦化等企业2．油类在水中存在形式（1）浮油：100μm，易浮于水面，形成油膜或油层（2）分散油：10～100μm，悬于水中，不稳定，静置一定时间形成浮油。（3）乳化油：10μm，0.1~0.2μm，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液。（4）溶解油：小，是溶于水的油微粒。3．危害：阻碍大气复氧等。二、除油装置1．隔油池（1）平流式隔油池（2）平行板式（3）倾斜板式（4）小型隔油池2．除油罐第八节澄清池一、概述（一）发展由来及净水原理1．由来AQuEi/＝－澄清池－斜板不变，EuEQAi2．净水原理泥渣层：大量、大颗粒絮凝体群加药原水（脱稳杂质），进入泥渣层，发生接触絮凝。接触絮凝：澄清池中所利用的高浓度的大絮凝体和粒径上有显著差异的微小絮凝体的接触而絮凝的过程。接触凝聚区：处于悬浮的紊动状态，又叫泥渣悬浮区，为澄清池的中心、心脏。澄清池将絮凝与沉淀合二为一。（二）创造泥渣悬浮区正常工作的条件若原水不加药剂，会使活性泥渣失去活性。条件：活性泥渣保持均匀分布的悬浮状态，处于工作的稳定状态，控制大颗粒絮凝体总容积3～10g/l。及时排泥。（三）澄清池与沉淀池的区别1．工艺过程不同（原理）沉淀池：主要靠重力澄清池：接触絮凝，将絮凝、沉淀合二为一2．泥渣利用情况沉淀池；沉到池底的泥渣没有利用澄清池：充分利用污泥的剩余活性二、分类（一）泥渣悬浮型1．悬浮澄清池2．脉冲澄清池（二）泥渣循环型1．机械搅拌澄清池2．水力循环澄清池