废水的物理处理2沉淀.ppt

水污染控制工程,主讲教师包 海 峰：1-4周，主讲绪论和废水物理处理。欧阳文璟：5-8周，主讲化学、物理化学处理。贾 丹：9-16周，主讲废水的生物处理。考核方式 考试。期末采用闭卷笔试(笔试成绩占80%，平时成绩占20%)。无故旷课3次者平时成绩为0，累计出勤率少于2/3不准参加考试。,水污染控制工程主要学习内容 污水处理技术的基本术语、理论及理念；污水处理技术的基本计算方法；污水处理主要构筑物的构造及工作原理；污水处理技术的应用范围和运行特点。,第二章 废水的物理处理,废水的物理处理法的去除对象是漂浮物、悬浮物质。采用的处理方法与设备主要有：筛滤截留法：筛网、格栅、滤池与微滤机等；重力分离法：沉淀池、隔油池与气浮池等；离心分离法：离心机与旋流分离器等。,第一节 筛滤 第二节 水质水量调节第三节 沉淀与上浮（气浮）第四节 除油 第五节 过滤 第六节 离心分离与磁分离,第三节 沉淀（上浮）书P61-91,一、沉淀的基本理论 二、沉淀池,第三节 沉淀（上浮）,1、沉淀的定义 悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离的过程称为沉淀。实现悬浮颗粒与水分离的构筑物或设备称为沉淀池。(1)当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。沉 淀(2)当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。上 浮,2、沉淀去除的对象及构筑物 砂粒 化学沉淀 混凝絮体 生物污泥 污泥浓缩,3、位置及作用 A、作为处理系统的主体；B、工艺流程主体处理单元之前预处理；C、工艺流程主体处理单元之后；D、污泥处置。,（1）城市污水处理工艺:,（2）高浓度有机废水处理工艺:,（3）含铬废水处理工艺：,(1)自由沉淀 水中悬浮物颗粒浓度低，呈离散状态；互不干扰，各自完成沉淀过程。颗粒在下沉过程中的形状、尺寸、密度、不发生变化。例如：沉砂池 初沉池初期,一、沉淀的基本理论 根据悬浮物的性质、浓度及絮凝性，沉淀可分为四种类型：（自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀、压缩沉淀）,沉淀的类型,（一）,(2)絮凝沉淀 也称干涉沉淀，水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性能。在沉淀过程中互相碰撞发生凝聚，其粒径和质量均随沉淀距离增加而增大，沉淀速度加快。例如：二沉池；混凝沉淀。,(3)成层沉淀（区域沉淀、拥挤沉淀）水中悬浮物浓度较高，颗粒下沉受到周围其它颗粒的干扰，沉速降低，颗粒碰撞互相“凝聚”而共同下沉，形成一明显的泥、水界面。沉淀过程实质是泥、水界面下降的过程，沉淀速度为界面下降速度。如：二沉池的上部；污泥浓缩池上部。,(4)压缩沉淀 当悬浮物浓度很高、颗粒互相接触、互相支承，在上层颗粒的重力作用下将下层颗粒间的水挤出，使颗粒群浓缩。例如：二沉池污泥斗;浓缩池底部。,（二）悬浮物在静水中的沉淀 1、自由沉淀的假定条件 实际中水流状态、悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，影响颗粒沉淀的因素很多。为了解颗粒在水中自由沉降过程的动力学本质，进行如下假定：,颗粒为球形，沉淀过程中大小、形状和质量均不发生变化；液体为静止状态；颗粒沉淀不受容器器壁影响；颗粒沉淀仅受重力和水的作用。,(2)颗粒在静水中的运动情况 在静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运动，同时水的阻力也逐渐增大。经一很短时间后，当阻力F3增大到与颗粒的“重力F1和浮力F2之差”相等时，颗粒作等速下沉运动。等速沉淀的速度常称沉淀末速度，简称沉速。,(3)颗粒沉淀速度在等速沉淀情况下，F1-F2=F3，即:,层流状态下：,Stokes公式,由stocks公式 可知：,(4)影响沉淀速度的因素,A与颗粒、水的密度差成正比；当s时，u0,颗粒下沉；当s时，u0,颗粒上浮；当s=时，u=0,颗粒悬浮。,B与颗粒直径平方成正比；一般沉淀只能去除 d20m的颗粒。对于粒径较小的颗粒，可以通过混凝增大颗粒粒径，促进沉淀；,C.与水的粘度成反比；因粘度与水温成反比，故提高水温有利于加速沉淀。,D.实际应用时需加以修正；因污水中颗粒为非球形，故STOCKS公式不能直接用于工艺计算，需要加非球形修正。,(1)实验目的 实际废水中悬浮物颗粒粒径不均匀，形状各异，密度也有差异。通过沉淀试验：了解废水中悬浮物的沉淀特点；为工程设计提供参数。,2、自由沉淀实验,由于实际废水中悬浮物组成十分复杂，只能通过沉淀试验寻找沉淀设备的设计参数。,H,取样口,沉降柱,(2)实验方法沉柱编号:1 2 3n原水浓度：C0 C0 C0C0有效水深：H H HH取样时间：t1 t2 t3tn取样浓度：C1 C2 C3CnCi/C0=Xi X1 X2 X3Xn H/ti=ui u1 u2 u3un,颗粒沉降到取样口被认为去除；,沉降速度u：在指定时间t内，能从液面恰好沉到水深H处最小颗粒的沉速。u=H/t,Xi表示沉速uui的颗粒浓度与原始浓度的比值,(3)沉淀效率计算 uu0颗粒去除率：t0时间内，沉淀距离H,全部去除。,uu0颗粒去除：在t0时间内其沉淀距离为hH,有部分颗粒通过取样面被去除,去除比例为h/H;即：,X,去除率为(1-X0),X0表示沉速uu0的颗粒与全部颗粒的比。,uu0所有颗粒的去除率：某一颗粒与颗粒总量的比例为dx，被去除的颗粒为：沉速uu0所有颗粒的去除率应为：,在t0时间内，各种颗粒沉淀的总去除率为：,X,思考：沉降曲线与沉淀实验的水深有无关？,根据计算结果，可绘制E-t和E-u0关系曲线，称为沉降特性曲线,上述实验工作量太大，严格地说，经沉降时间t后，将有效水深内全部水样取出，测定剩余悬浮物浓度C,按下式计算效率E：,实验改进方法：(1)从有效水深的上、中、下部同时取相同数量水样混合后求出平均悬浮物浓度。(2)中部取样方法：可以假定悬浮物浓度沿深度呈直线变化，将取样口设在H/2处。,例题：某废水静止沉淀试验，有效水深为1.2m，c代表沉降时间t时取样中所含的悬浮物浓度，C0代表起始悬浮物浓度。求：沉速为3cm/min时悬浮颗粒的去除百分率。,解：与各沉降时间相应的颗粒沉速计算如下：,以u为横坐标，C/C0为纵坐标作图，如图所示：,已知：,当u0=3cm/min时，由图可见小于该沉速的颗粒与全部颗粒的重量比x0=0.67，积分式可由图解求出，等于图中各矩形面积之和，其值为：,0.1(0.5+1.0+1.3+1.6+2.0+2.4)+0.072.7=1.07故沉速为3cm/min时，总去除率为：E=（1-0.67）+1/31.07=0.69,u(cm/min),原水泥沙沉降主要数据如下表，取样口在水面下120cm处。表面负荷为43.2m3/m2.d。试按理想沉淀池条件，求该池可除泥沙颗粒约百分之几？（C0表示泥沙初始浓度，C表示取样浓度）。,解：U0=43.2m3/m2.d=0.03m/min,与各沉降时间相应的颗粒沉速计算如下：,以u为横坐标，C/C0为纵坐标作图，如图所示：,当u0=0.03m/min时，x0=0.545，由图可见小于该沉速的颗粒与全部颗粒的重量比积分式可由图解求出，等于图中各矩形面积之和，,另解：,1、何谓水体自净、氧垂曲线？试述在水体自净能力下，污水排 入水体后DO变化规律及原因。2、根据悬浮物的、及，沉淀可分为四种类型是。3、结合斯托克斯（stocks)公式简述影响沉淀速度的因素。4、如何理解沉速uu0的颗粒部分被去除，去除比例为u/u0？,习题：,你知道吗,3、絮凝沉淀 由于原水中含絮凝性悬浮物（如投加混凝剂后形成的矾花、生活污水中的有机悬浮物、活性污泥等），在沉淀过程中大颗粒将会赶上小颗粒，互相碰撞凝聚，形成更大的絮凝体，因此沉速将随深度而增加。悬浮物浓度越高，碰撞机率越大，絮凝的可能性就越大。,可见，悬浮物的去除率不仅取决于沉淀速度，而且与深度有关。絮凝沉淀的效率通常由试验确定。鉴于以上原因，试验用的沉淀柱的高度应当与拟采用的实际沉淀池的深度相同，而且要尽量避免矾花因剧烈搅动造成破碎，影响沉淀效果。,絮凝沉淀试验原理：采用多点取样法。在直径约，高约，且沿高度方向设有约5个取样口的沉淀筒中倒入浓度均匀的原水静置沉淀（尽量避免絮凝体因剧烈搅拌而破碎，影响沉淀效果），每隔一定时间，分别从各个取样口采样，测定水样的悬浮物浓度，计算表观去除率。以取样口高度h为纵坐标，沉淀时间t为横坐标，将各深度处的颗粒去除百分数的数据点绘制在坐标纸上，如图示。把去除百分数p相同的各点连成光滑曲线，称为等去处率曲线，如下图示。,等去处率曲线含义：当沉淀时间为t0时，对应沉速u0=H/t0，凡是uu0的颗粒能全部被去除，u0的颗粒只有部分被去除。沉淀时间为t0时，相邻两根曲线表示的数值之间的差别，反应出同一时间、不同沉淀深度的去除百分数的差别。相邻两根曲线范围内表示有一部分颗粒对于上一条曲线来说，已沉降下去了；而对下一条曲线来说，认为尚未沉淀下去。可以理解为这部分颗粒正介于两曲线之间，其平均沉速等于其平均高度除以沉淀时间t0。书P67例3-3,例题：某废水静止沉淀试验数据如表中所示。实验有关水深为1.2m，表中c代表沉降时间t时由取样口取样中所含的悬浮物浓度，C0代表起始悬浮物浓度。求沉速为3cm/min时悬浮颗粒的去除百分率。,解：与各沉降时间相应的颗粒沉速计算如下：,以u为横坐标，C/C0为纵坐标作图，如图所示：,当u0=3cm/min时，由图可见小于该沉速的颗粒与全部颗粒的重量比x0=0.67，积分式 可由图解求出，等于图中各矩形面积之和，其值为：0.10.5+0.10.1+0.11.3+0.11.6+0.12.4+0.072.7=1.07故沉速为3cm/min时，总去除率为 E=（1-0.67）+1/31.07=0.687,例题：某有机废水含悬浮物430mg/l，絮凝沉淀试验数据如表所示，试求该废水在1.8m深的沉淀池中沉淀1h的总悬浮物去处率。沉淀试验数据表,解：（1）描点绘制各取样口处的E-t曲线。,（2）取一组E，从上图中读取各取样口处达此E值所需要的沉淀时间t，列表,（3）按上表绘制等去除率曲线，见右图：,（4）按计算公式计算深度为1.8m，时间60min时总去除率：,4、成层沉淀与压缩,当悬浮物浓度较高时，颗粒互相干扰，小颗粒的沉速加快，大颗粒的沉速减慢。在沉淀初期，沿沉淀深度从上至下依次存在清水层、等速沉淀层、过渡层和压缩层。随沉淀时间延长，泥水界面下移，压缩层增厚,至某个时刻只剩下清水层和压缩层。如图所示。,图4-6 不同沉淀时间的总去除率,图4-7 成层沉淀试验界面变化,（三）理想沉淀池的沉淀原理,悬浮颗粒在静水中的沉淀试验与实际沉淀池差别比较大，为了分析悬浮颗粒在实际沉淀池中的运动规律及其沉淀效果，提出一种理想沉淀池的模式。理想沉淀池由流入区、沉淀区、流出区和污泥区四部分组成。,1.理想沉淀池的三种假定1）推流式水平流动，断面任意一点的水流速度均等于V；2）在流入区，颗粒没断面均匀分布，处于自由沉淀，悬 浮颗粒的水平流速等于V，沉降速度u固定不变；3）悬浮颗粒沉到池底即认为被除去。,2.理想沉淀池理论分析,1）从A点进入的颗粒中，肯定存在某一粒径的颗粒，刚好沉淀到池 底，该颗粒的沉降速度，称为截流沉速uo。2）如果颗粒的沉降速度uuo，能够沉到池底D点以前。3）如果沉速uuo，则出现两种情况，其中靠近水面的颗粒，无法 沉到池底，会被水带出；而另一部分接近池底的颗粒（离池底 高度小于h），能沉于池底。,2.理想沉淀池理论分析,有效长、宽、深分别为L、B和H的理想平流沉淀池，在沉淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。沉速u0的颗粒可全都除去所以,沉淀池的表面负荷率,表面负荷率(q)表示在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，或称“溢流率”,其数值等于截流沉速，但二者的含义却不同。,q=uo=Q/A,通过静置沉淀试验，根据要求达到的沉淀总效率，求出颗粒沉速后，也就确定了沉淀池的过流率。,理想沉淀池的综合分析结论,1）沉淀池的沉降效率只与设定的截流沉速（或沉淀池的 表面负荷）和悬浮颗粒的粒度分布有关，设定的截流 沉速越小、悬浮颗粒粒径越大，则沉降效率越高；2）沉淀池容积一定时，降低池深，则可增大表面积，进 而可降低表面负荷，提高沉淀池的沉降效率，这就是“浅池理论”，也是斜板（管）沉淀池的理论基础。,理想沉淀池的总去除率 所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于uo的颗粒的去除率为：沉速大于和等于u0的颗粒全部下沉去除率为（1-X0），因此理想沉淀池的总去除率为：式中X0沉速小于u0的颗粒重量占所有颗粒重量的百分率；,实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的，主要是由于池进口及出口构造的局限，使水流在整个横断面上分布不均匀，横向速度分布不匀比竖向速度分布不匀更降低沉淀效率。此外，池内水流往往达不到层流状态，由于紊流扩散与脉动，使颗粒的沉淀受到干扰。由于实际沉淀池受各种因素的影响，采用沉淀试验数据时，应考虑相应的放大系数。,注意事项：,注意问题,在实际设计沉淀池时，常采用对静态沉淀试验数据加修正系数的方法来确定设计参数，可按下式考虑：qd=1/1.25-1/1.75qo ud=1/1.25-1/1.75uo td=(1.5-2.0)to式中：qo、uo、to分别为静态沉淀试验的表面负荷、最小沉速和沉降时间；qd、ud、td分别为沉淀池的设计表面负荷、最 小沉速和沉降时间。,1、理想沉淀池由、和 四部分组成。2、理想沉淀池的三种假定(或四种)是什么？3、沉淀池表面负荷率(q)表示 或称“”,其数值等于，二者的含义有何不同？4、实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的，主要是由于实际池内，降低沉淀效率；池内存在，使颗粒的沉淀受到干扰。,习题：,你知道吗,二、沉淀池,沉淀装置根据沉淀对象的不同分为两类。1）沉淀池：主要用于沉淀有机固体。2）沉砂池：主要用于沉淀无机固体，其沉淀物主 要是沙粒、煤渣等。,1、沉砂池的类型 常用的沉砂池类型有平流式沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。,（一）沉砂池,沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的泥砂（密度相对较大，约2.65g/cm3的无机颗粒）。(？去除？)城市污水和一些工业废水常含有无机性泥砂，这些泥砂必将在废水处理装置内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是无机泥砂同化学沉淀物，生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。为了保证系统正常工作，减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损，减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。应在废水处理前预先除去泥砂。,平流式沉砂池,平流式沉砂池,基本构造 平流沉砂池的过水部分实际上是一个加深加宽了的明渠，通过闸板在其两端控制水量。在渠的底部设两个储砂斗，储砂斗下部设排砂管，排砂量由闸门控制。,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。,2、平流沉砂池设计参数,沉砂池的座数或分格数不应少于2个。废水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。最大流量时，污水在池内的停留时间30-60s。有效水深一般在，不超过1.2m，每格宽度不小于0.6m，超高不小于0.3m。池底坡度一般为。储泥斗的容积应按2日沉砂量计算，储砂斗壁面倾角不小于55o，排砂管直径不小于200mm。所沉泥砂的含水率近似为60，容重为15O0kg/m3。沉砂量：生活污水 0.01-0.02L/(P.d)；城市污水 0.3m3/105m3,2.65g/cm3的无机颗粒粒径大于0.2mm。,平流沉砂池外形尺寸的计算方法,3、曝气沉砂池,基本构造,平流沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理增加难度。另外，沉砂中的有机物在厌氧条件下，容易腐败发臭，难以处置。采用曝气沉砂池，可以克服以上缺点。,可使沉砂中有机物含量低于10%,曝气沉砂全景,曝气沉砂池的设计A、设计参数,旋流速度，水平流速0.1m/s；最大流量的停留时间1-3min；有效水深2-3m，宽深比1.0-1.5,长宽比5；曝气装置可采用穿孔曝气器，孔径 曝气量3空气/m3污水，曝气管距池底 0.6-0.9m。,B、外形尺寸的计算方法,4、钟式沉砂池,1984年由英国提出，钟式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。是利用可调速的转盘和叶片，调整转速，形成螺旋状环流，进行固夜分离。已有定型产品可供选择不用自己单独设计，根据处理流量查表取各部分尺寸。,5.多尔沉砂池,1984年美国提出，沉砂被旋转刮砂机刮到排砂坑，用往复齿耙把有机物洗 掉，洗下来的有机物随污水一起回流到沉砂池，沉砂池有机物含量10%，最大设计流速为0.3m/s。,多尔沉砂池设计参数表,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,6.除砂工艺及设备,砂水分离间,1、试述当废水中含有无机性泥砂时，为什么为先设置沉砂池加 去除。2、平流沉砂池的主要优、缺点是什么？如何改良？3、试述沉淀池的常规工艺位置、相应作用及常见类型（4种）？4、平流式沉淀池为 形，水在池内水平流动。分为、五个区域。,习题：,你知道吗,二、沉淀池,（一）沉淀池的位置及类型1）初次沉淀池：设置在沉砂池之后，作为化学处理与生 物处理的预处理，可降低污水的有机负荷。2）二次沉淀池：用于化学处理或生物处理后，分离化学 沉淀物、活性污泥或生物膜。3）污泥浓缩池：设在污泥处理段，用于剩余污泥的浓缩 脱水。按沉淀池内水流方向不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板（管）沉淀池。,平流沉淀池是污、废水从池的一端进入，从另一端流出，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单格或多格串联。池的进口端底部，或沿池长方向，设有一个或多个贮泥斗，贮存沉积下来的污泥。,（二）平流式沉淀池,1.运行方式,（二）平流式沉淀池,1.基本构造 平流式沉淀池为长方形水池，水在池内水平流动。由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲区、污泥区及排泥装置等组成。,1进水区：使水流均匀分布2沉淀区 一般24m3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,运行中的初沉池,运行中的初沉池,1.进水区 进水区的作用是使流量均匀分布在进水截面上，消能，防止短流，异重流及冲刷污泥，尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布在沉淀池的整个断面上。为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙 V0.15-0.2 m/s，洞口总面积也不宜过大。,沉淀池的进口应保证沿池宽均匀布水，入口流速小于25mm/s。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出泥层面0.5m以上。通常，沉淀池的进口是采用穿孔槽外加挡板(或穿孔墙)的方法，穿孔槽为侧面穿孔时，挡板是竖向的(见图4-10)，挡板应高出水面0.150.2m，伸入水面以下深度0.2m，距进口为0.51.0m。当进水穿孔槽为底部穿孔时，挡板是横向的，大致在1/2池深处。,平流式沉淀池的进出口装置形式,2.沉淀区 沉淀区的高度一般约24m，平流式沉淀池中应减少紊动性，提高稳定性。紊动性指标为雷诺数，稳定性指标为弗劳德数。能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法只能是降低水力半径R，措施是加隔板，使平流式沉淀池L/B4,L/H8，每格宽度应在38m，不宜大于15m。,3.出水区 均匀集水、拦截漂浮物。通常采用：溢流堰、锯齿堰、淹没孔口。孔口流速宜为0.60.7m/s，孔径2030mm，孔口在水面下15cm，水流应自由跌落到出水渠。,沉淀池的出口一般采用溢流堰，堰前应加设挡板，挡板淹没深度不小于0.25m，距出水口为0.250.5m。溢流堰大多数采用锯齿形堰(图4-12)，易于加工及安装，出水比平堰均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深50mm，齿距200mm，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。,出口锯齿形溢流堰,沉淀池的沉积物应及时排定。污泥的收集和排除方法很多，如在池进口端设置泥斗时，应设置刮泥车或刮泥机，将全池底的污泥集中到泥斗处排除。,运行中的初沉池出水堰,二沉池出水堰,堰:控制池内水位，均匀出水.须保证单位堰长上溢流量相等(堰顶严格水平)，不宜过大，否则滞泥。溢流堰最大负荷不宜大于2.9L/(m.s)(初沉池)和1.7L/(m.s)(二沉池)。若单宽流量不能满足，应增大堰长。增加堰长的方法举例：,4.存泥区及排泥措施 泥斗排泥：靠静水压力 1.5 2.0m，下设有排泥管，多斗形式，可省去机械刮泥设备（池容不大时）穿孔管排泥：需存泥区，池底水平略有坡度以便放空。机械排泥：带刮泥机，池底需要一定坡度，适用于3m以上虹吸水头的沉淀池，当沉淀池为半地下式时，用泥泵抽吸。还有一种单口扫描式吸泥机，无需成排的吸口和吸管装置。沿着横向往复行走吸泥。,设链带刮泥机的平流沉淀池,如沿池长设置多个排泥斗时，每一污泥斗应设独立的排污管及排泥阀，如左图所示。一般采用1.52.0m，排泥管直径不小于20Omm。静压力排泥靠1.5 2.0m静水压力。,多斗底的沉淀池,桥式刮泥机,影响平流式沉淀池沉淀效果的因素 1.沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响(1)进水的惯性作用；(2)出水堰产生的水流抽吸；(3)较冷或较重的进水产生的异重流；(4)风浪引起的短流；(5)池内存在的导流壁和刮泥设施等 2.凝聚作用的影响。由于实际沉淀池的沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响了沉淀效果，实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件。,2、平流沉淀池的工艺设计 设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间。应根据原水水质、沉淀水质要求、水温等设计资料、运行经验确定。停留时间一般采用13h。低温低浊水源停留时间往往超过2h。,2平流式沉淀池的设计,1）设计参数 可参照给水排水设计手册（05 城镇排水）沉淀池的个数或分格数2个；每格沉淀池的长宽比4，长深比8；沉淀池的有效水深，池超高0.3m；排泥管直径200mm，储泥斗斜壁与水平面夹角 45；进出水处设置的挡板,高出池内水面0.15-0.2m 淹没深度为：进水处0.25m，出水处0.25m 距进水口，距出水口。,1）设计参数（续）采用非机械排泥时，缓冲层高度取0.5m；采用 机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；最大水平流速：初沉池7mm/s，二沉池5mm/s；两次排泥的时间间隔T：机械排泥时可连续排或 4h一排；静水压力排泥时，初沉池2d，二沉池不小于2h；池底坡度：采用单个储泥斗时，取值 采用多个储泥斗时，池底横向坡度采用0.05。,1）设计参数（续）,城市污水沉淀池的设计参数,工业废水比较复杂，应取实际废水做沉降实验，取得数据后确定以下设计参数，即沉淀池水力停留时间、最小沉降速度、污泥量、污泥含水率等。若无实际资料，参照类似废水处理工程的运行资料。,2）外形尺寸的计算方法,第一种算法：当缺乏沉降实验数据时，可根据沉降时间和 水平流速进行计算。,1.根据经验选取平流式沉淀池的沉淀时间t，得到其体积V=Qt 2.选取沉淀池的深度H，用公式A=V/H得到沉淀池的面积A；3.选取沉淀池的水平流速v，用L=vt可以得到沉淀池的长度L；4.用公式B=A/L得到B；,2）外形尺寸的计算方法,第一种算法：当缺乏沉降实验数据时，可根据沉降时间和 水平流速进行计算。,第二种算法：当通过沉降试验取得基础数据时，可按表面 负荷法计算。,1.根据沉淀实验结果选取u0，用uo=Q/A可以计算得到沉淀池的面积A；2.选取沉淀时间t和沉淀池的水平流速v，用L=vt可以得到沉淀池的长度L；3.用公式B=A/L得到B；4.用公式H=Qt/A得到H；,第二种算法：当通过沉降试验取得基础数据时，可按表面 负荷法计算。,P82例3-4,例题：某厂排出废水量为300m3/h，悬浮物浓度(c0)为430mg/L,水温为29。要求悬浮物去除率为7O，污泥含水率为95。已有沉淀试验的数据如下图所示。试设计平流沉淀池。,解:由试验曲线知，去除率为70时，沉淀时间需65min，最小沉速为 1.7mh，设计时表面负荷缩小1.5倍，沉淀时间放大1.75倍，分别取1.13mh和114min(1.9h)。,沉淀区有效表面积,如采用二池，每池平面面积133m2，沉淀池有效深度,采用每池宽度B为4.85m，则池长,污泥容积(贮泥周期为2天计),污泥斗体积(四棱台形),用三个污泥斗，其总体积为,池总深度,当进水挡板距进口0.5m，出水挡板距出口为0.3m时，则单座池的总长为28.2m，而单池宽为4.85m。,沉淀池初步设计成果,1、试述平流沉淀池的计算方法及过程。2、试述竖流沉淀池的运行特点及运行过程。,习题：,你知道吗,（三）竖流式沉淀池,1基本构造 竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等。竖流沉淀池多为圆形、方形或多角形，但大多数为圆形，直径(或边长)一般在8m以下，常介于47m之间。沉淀池的上部为圆筒形的沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，二层之间为缓冲层，约0.3m。集水槽大多采用平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为 1.5L/ms。当池的直径大于7m时，为集水均匀，还可设置辐射式的集水槽与池边环形集水槽相通。,（三）竖流式沉淀池,2运 行 废水通常由设在池中央的中心管流入，在中心管的下端经反射板拦阻，均匀散开折向上流。水中沉速超过上升流速的悬浮颗粒则向下沉降到污泥斗中，清水从池的四周溢出并由集水槽收集，集水槽一般采用自由堰或三角形锯齿堰。为了避免漂浮物溢出池外，应在水面设置挡板。,（三）竖流式沉淀池,3沉淀效率分析 竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等。当颗粒发生自由沉淀时，其沉淀效果比在平流沉淀池中低得多。当颗粒具有絮凝性时，则上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。另一方面，沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而沉淀效率将比平流沉淀池更高。,4沉淀池的设计1）设计参数,池直径D/有效水深h23，否则将变成辐流式；沉淀池的直径或边长10m；中心管流速V030mm/s，V140mm/s；沉淀时间t=1.02.5h；沉淀区上升速度V=0.51mm/s；设置反射板时：缓冲层高度h4=0.3m；未设反射板时：h3=0.6m；排泥管下端距池底0.2m，上端超出水面0.4m；当沉淀池直径D7m时，应增设辐射式汇水支槽，排水槽堰口的最大负荷控制在1.5L/(ms)。,2）外形尺寸的计算方法,2）外形尺寸的计算方法,喇叭口直径d1=喇叭口高度=1.35do，反射板直径=1.3d1反射板的夹角=17,竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响，中心管及喇叭口、反射板的构造与尺寸如右图所示。,中心管直径do,do=(4f1/)0.5,P91例3-7,为了保证水能均匀地自下而上垂直流动，要求池直径(D)与沉淀区深度(h2)的比值不超过3:1。在这种尺寸比例范围内，悬浮物颗粒能在下沉过程中相互碰撞、絮凝，提高表面负荷。而且，由于采用中心管布水，难以使水流分布均匀，所以竖流沉淀池一般应限制池直径。,竖流式沉淀池,（四）辐流式沉淀池,辐流式沉淀池是直径较大(2030m)的圆池，最大直径达100m。中心深度为2.55.0m，周边深度为1.53.0m。废水从池中心进入，由于直径比深度大得多，水流呈辐射状向四周周边流动，沉淀后废水往四周集水槽排出。由于是辐射状流动，水流过水断面逐渐增大，水流速度逐步减小。,（四）辐流式沉淀池,辐流式沉淀池是一种圆形、直径较大而有效水深较浅的沉淀池。污水从下部流入中心管，经穿孔挡板均匀分配，向四周辐射汇集到出水槽后流出池外。下沉的污泥由刮泥机刮至池中心，经排泥管排出。为阻挡漂浮物质，出水槽堰口前端可加设挡板及浮渣收集与排出装置。,设计参数 1.沉淀时间t 2.表面负荷q（m3/m2.h）3.Qmax 4.H有效4m，池中心深度，池周深度。设计要求 1.D/H有效=612m 2.池底坡度0.05 3.机械刮泥、静水压力排泥（圆形）无机械刮泥、静水压力排泥（正方形）4.进、出水有三种布置方式(1)中心进水，周边出水：辐流式(2)周边进水，中心出水：向心式(3)周边进水，周边出水 5.刮泥机旋转角度：11.5m/min（周边线速）6.穿孔挡板开孔面积为挡板处池断面面积的1020%,2沉淀池的设计,对生活污水或与之相似的废水进行处理的表面负荷可采用23.6m3/m2h，沉淀时间为1.52.0h。,设计计算1.每座沉淀池表面积A1与池径D 2.有效水深h23.污泥量W（与平流式相同）4.污泥区容积,5.总高度（H）和周边处的高度（H）其中：h1为超高，h2为有效水深，h3为缓冲高度层，h4为底坡落差，h5为污泥斗高度。,P85例3-5,辐流式沉淀池大多采用机械刮泥(尤其在池直径大于20m时，几乎都用机械刮泥)，将全池的沉积污泥收集到中心泥斗，再借静压力或污泥泵排除。刮泥机一般是一种衍架结构，绕中心旋转，刮泥刀安装在行车架上，可中心驱动或周边驱动。此时，池底坡度为0.05，坡向中心泥斗，中心泥斗的坡度为0.120.16。,构造形式,出水构造 锯齿堰+档板 加长堰的方法 环状集泥、排泥 刮泥机刮泥(中心、周边驱动)，泥斗排泥 吸泥机吸泥、排泥,1、斜板（管）沉淀池按水流方向，可分为、三种形式。2、试述为何斜板（管）比平流式沉淀池去除效率高。,习题：,你知道吗,浅池原理,在理想沉淀池中，颗粒的运动轨迹可描述为：,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。实践中，采用浅池原理设计的沉淀池有斜板、斜管沉淀池,（五）斜板(管)沉淀池,（五）斜板(管)沉淀池,（五）斜板(管)沉淀池,1基本构造 斜板沉淀池按水流方向，可分为同向流、异向流、侧向流三种形式。其中，以异向流应用的最广，水流向上流动，污泥下滑。需要挖掘原有沉淀池潜力或建造沉淀池面积受限制时，常用到斜板(管)沉淀池。一般用于初次沉淀池，不宜用于二次沉淀池。,（五）斜板(管)沉淀池,1基本构造 斜板沉淀池按水流方向，可分为同向流、异向流、侧向流三种形式。其中，以异向流应用的最广，水流向上流动，污泥下滑。,目前在实际工程中应用的是异向流斜板（管）沉淀池。,斜管（板）沉淀池优缺点 优点：1.沉淀面积增大；2.沉淀效率高，产水量大；3.水力条件好，Re小，Fr大，有利于沉淀；缺点：1.由于停留时间短，其缓冲能力差；2.对混凝要求高；3.维护管理较难，使用一段时间后需更换斜 板（管）,提高效果的原因,a.沉淀面积增大，表面负荷降低；b浅池中水流为层流状态，减少了水流及外界因素造成的紊流；c水流状态稳定，利于颗粒沉降。缺点：因H小，排泥问题难解决，易堵塞。（因此，对于悬浮物浓度高的沉淀池一般不推荐使用斜板）,2沉淀池的设计1）设计参数（异向流沉淀池）,用于初次沉淀池时，表面负荷可取4-6m3/m2h 停留时间30min；斜板(管)长度，斜板(管)间距=50-150mm；斜板(管)与水平面的夹角一般为60；缓冲层高度，入流区高度 出流区高度。,2）外形尺寸的计算方法,清水区面积A=Q/q式中：q表面负荷，平流式沉淀池推荐值的2倍。沉淀池高度H=h1+h2+h3+h4+h5 式中：h1沉淀池超高=0.3m；h3斜板(管)沉淀区高度，根据斜板(管)长度和倾角计算。,沉淀池类型的选择,1.废水量大小,废水量大平流式、幅流式沉淀池,废水量小竖流式、斜流式沉淀池,沉淀池类型的选择,