污水的物理处理沉淀池和浮力浮上法.ppt

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1、1,10-4 沉淀池,2,内容提要,一、概论,二、沉淀池的一般设计原则及参数,三、平流式沉淀池,四、竖流式沉淀池,五、辐流式沉淀池,六、斜板沉淀池,七、提高沉淀池沉淀效果的有效途径,3,沉淀池,4,沉淀池,还有：斜流式,5,沉淀池流态,平流式,6,竖流式,7,辐流式,8,斜板斜管沉淀池,9,进水区,沉淀池组成,出水区,沉淀区,贮泥区,缓冲区,使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。,悬浮固体的分离,存放污泥的地方，起到贮存、浓缩与排放的作用。,介于沉淀区和贮泥区之间，以避免水流带走沉在池底的污泥。,10,流出装置,流入装置,11,沉淀池特点与适用条件,12,13,1、设计流量2、沉淀池

2、的只数3、沉淀池的经验设计参数4、沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系 5、沉淀池的几何尺寸6、沉淀池出水部分7、贮泥斗容积8、排泥部分,二、沉淀池的一般设计原则及参数,14,沉淀池的设计流量与沉砂池相同。(1)在合流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；(2)当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量；(3)在合流制系统中应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。,1、设计流量,15,2、沉淀池的只数,3、沉淀池的经验设计参数,对城市污水处理厂，沉淀池的只数应不少于2只。,对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，

3、可参照表10-5的经验参数选用。,表10-5 城市污水处理厂沉淀池设计参数,16,4、沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系,表10-6 有效水深H、沉淀时间t与q的关系,17,5、沉淀池的几何尺寸,沉淀池超高不少于0.3m；有效水深宜采用；缓冲层高采用0.30.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜少于60，圆斗不宜少于55；排泥管直径不少于200mm；坡向泥斗的底板坡度，平流式沉淀池不宜小于0.01，辐流式沉淀池不宜小于0.05。,一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的负荷为：初沉池，应不大于2.9L/sm；二沉池，一般取1.52.9 L/sm。有时亦可采用多槽出水布置，以提高出水水

4、质。,6、沉淀池出水部分,18,7、贮泥斗容积,一般按不大于2日的污泥量计算。对二沉池，按贮泥时间不超过2小时计。,8、排泥部分,沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：初沉池应不小于14.71 kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池应不小于8.83 kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池应不小于11.77kPa（1.2mH2O）。,19,三、平流式(horizontal-flow)沉淀池,1、简介 池型呈长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。,20,21,2、平流式沉淀池的构造及工作特点,进水

5、区有整流措施，保证入流污水均匀稳定 地进入沉淀池。进水出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高 度，保证沉淀池内水流的均匀分布。锯齿形 三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。出水沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相 等，对于初沉池一般为250m3/（md），二沉 池为130250 m3/（md）。,22,2、平流式沉淀池的构造及工作特点,为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节 装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮 渣收集和排除装置。多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。每个 贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互 不干扰，保证

6、沉泥的浓度。,23,24,25,26,(1)沉淀区的表面积A,式中：qVmax最大设计流量，m3/s；q表面水力负荷，m3/m2h，初沉池一般取1.53 m3/m2h，二沉池一般取12 m3/m2h；,3、平流式沉淀池的设计,27,(2)沉淀区有效水深h2,h2=q t,式中：t沉淀时间，初沉池一般取12h；二沉池一般取1.52.5h。h2沉淀区的有效水深通常取23m。,28,(3)沉淀区有效容积V1 V1Ah2 或 V1qVmaxt3600,(4)沉淀池长度L Lt3.6式中：最大设计流量时的水平流速 mm/s；一般不大于5 mm/s。,29,(5)沉淀池的总宽度b bA/L,(6)沉淀池的

7、只数n：n=b/b 式中：b每只沉淀池的宽度，平流式沉淀池的长度一般为3050m,为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不小于4，以45为宜。,30,(7)污泥区的容积V 对于生活污水：VSNT/1000 式中：S每人每日的污泥量，L/d人，可参考表10-5；N设计人口数，人；T污泥贮存时间，d。,31,(8)沉淀池的总高度h：,hh1+h2+h3+h4式中：h1沉淀池超高，m；一般取0.3m；h2沉淀区的有效水深，m；h3缓冲区高度，m；一般取：无机械刮泥设备时为0.5m 有机械刮泥设备时，其上 缘应高出刮泥板0.3m；h4污泥区高度，m；,32,(9)污泥斗的容积V1：,式中：S1污泥斗

8、的上口面积，m2；S2污泥斗的下口面积，m2；,(10)污泥斗以上梯形部分污泥容积V2：,式中：L1，L2梯形上下底边长，m。,33,四、竖流式沉淀池,竖流式沉淀池多呈圆形，也有采用正方形和多角形的。直径或边长一般在8m以下，多介于47m之间。竖流式沉淀池的直径与有效水深之比一般不大于3 沉淀池上部呈柱状部分为沉淀区，下部呈截头锥状的部分为污泥区，在二区之间留有缓冲层0.3 m。,34,35,36,中心导流筒设计,中心管流速不大于30mm/s；水从中心管喇叭口与反射板间流出的速度一般不大于40mm/s,37,38,五、辐流式沉淀池,辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m，池周水深1.5

9、3.0m。,有中心进水和周边进水2种型式。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械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。,39,1、中心进水辐流式沉淀池,40,入流废水由设在池中心的中心管上的孔口流入，在穿孔挡板的作用下(称为整流板)使污水在池内沿辐射方向流向池的四周，整流板的开孔面积为断面的1020。,41,辐流式沉淀池的工作情况与平流式沉淀池很相似，废水实际上是在辐射方向作水平流动；与平流式沉淀池的区别是水在辐流式池中的速度是变化的。废水在入流区附近的速度较大，而在池四周即出流区流速最小。故在入流区附近的沉淀效果较差，而在出流区沉淀效

10、果较好。,42,43,当进水中悬浮物含量较大，由于进水与澄清水的密度不同，在池中会形成异重流，进水趋向池底，容易造成短路，搅起沉泥，并随着连续排泥的底流一起排出池外。,为了克服这些缺点，提出了周边进水的向心辐流式沉淀池。它又可分为周边进水周边出水和周边进水中心出水2种类型。,44,2、向心辐流式沉淀池,周边进水中心出水,45,周边进水辐流式沉淀池的入流区在构造上的特点,进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水时的水头损失集中在孔口上，故布水比较均匀。进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，距进水孔口有一段较长的距离，这有助于进一步把水流均匀地分布在整个入流渠的过水断面上，而且废水进入沉淀区的流速

11、要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。,46,上海嘉定水质净化厂辐流式初沉池,47,周边进水周边出水,48,49,辐流式沉淀池刮泥机中心移动系统,50,3.辐流式沉淀池的设计参数,（1）池子直径与有效水深比值宜为612（2）池径不宜小于16m（3）池底坡度一般采用0.050.10（4）一般采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。（5）当池径较小（小于20m），也可采用多斗排泥。（6）进出水布置方式可分为：中心进水周边出水、周边进水中心出水、周边进水周边出水。,51,（7）池径小于20m，一般采用中心转动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m，一般采用周边转动的刮泥机，其驱动

12、装置设在木行架的外缘。（8）刮泥机旋转速度一般为13r/h，外周刮泥板的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。（9）在进水口周围应设置整流板，整流板的开孔面积为池断面积的1020（10）浮渣用浮渣刮板收集，刮渣板装在刮泥机木行架的一侧，在出水堰前应设置浮渣挡板。（11）周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。,52,六、斜板沉淀池,1、浅池理论2、构造3、池型4、斜流式沉淀池的设计与计算5、斜流式沉淀池在废水处理中的应用,内容,53,1、浅池理论,对于自由沉降，在理想沉淀池中颗粒的运动迹线可以用下述关系表达

13、：L/H=/u0,这一理论是由哈镇(Hazen)在1904年提出的,由该式可得出：当池长L与池的水平流速保持不变时，池深H越浅，则可截留的悬浮颗粒的沉速u0也越小，二者之间成正比。,54,斜板沉淀池就是根据浅池原理，将水流隔成浅池而进行设计的。上图即把一普通沉淀池沿深度方向分隔成3层。图a：当进水量Q保持不变时，则池长可以缩短为原来的1/3，亦即池面积只为原来的1/3。图b：当池容积保持不变时，则水平流速增加3倍。当颗粒沉速u0不变，则通过的水量可以提高到原来的3倍。,55,所以，如欲保持废水在池中的水平流速与颗粒沉速u0不变，将池分隔成n层以后，欲达到相同的颗粒去除效率，则池的容积可以相应缩

14、小到1/n(或流量增加到n倍)。,56,2、构造,斜流式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它有斜板(管)沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。,57,58,按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流、异向流和横向流3种。,(a)异向流,(b)同向流,(c)横向流,59,在污水处理中主要采用升流式异向流沉淀池。异向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径）一般为80100mm。斜板（管）区上部清水区水深为0.71.0m，底部缓冲层高度为1.0m。斜板(管)的材料要求轻质、坚固、无毒而价廉

15、，使用较多的有薄塑板、玻璃钢等。,60,聚丙烯斜管填料,61,62,蜂窝斜管填料粘接,63,64,玻璃钢斜管填料,65,小间距斜板填料 50mm,66,67,68,69,不锈钢斜板填料,70,不锈钢斜板填料,71,3、池型,普通沉淀池中加设斜板斜管即构成斜板斜管沉淀池。,图10-30平流式斜板沉淀池 图10-31辐流式斜板沉淀池,72,5、斜流式沉淀池在废水处理中的应用,优点：斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。,在给水处理中得到比较广泛的应用；在排水处理中主要用于各种沉淀和除砂作用，适用于进水口除砂，一般工业和生活给水沉淀、污水沉淀、隔油以及尾张浓缩等处理，即适用于新建工程

16、，又适用于现有旧池的改造，均能取得良好的经济效益。,73,缺点：斜板(管)上部在日光照射下，会大量繁殖藻类由于池子体积缩小，使单位面积上的泥量增加，如排泥不畅，特别是有机污泥将产生泛泥现象，使出水恶化。由于水流在斜板沉淀池中停留时间短，无缓冲余地，如混凝反应不善，或未根据来水水质、水量变化及时调整投药量，将很快地影响出水水质。板间距或管孔径较小，加上施工质量欠佳，造成变形，容易在板间或管孔内积泥和堵塞，给运行带来困难。,74,10-5 浮力浮上法,75,含油废水的来源,76,油的状态,77,78,79,80,油 污 染 对 环 境 的 危害,含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空

17、气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长，甚至是农作物枯死。,含油废水排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。,含油废水排入城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。,81,二、浮力浮上法,借助于水的浮力，使水中比重小于或接近于1的固态或液态污染物浮出水面，而予以分离的处理技术,统称为浮力浮上法。,根据分散相物质的亲水性强弱和密度大小，以及由此而产生的不同处理机理，浮力浮上法可分为自然浮上法、气泡浮上法和药剂浮选法三类。,1、概念,2、分类,82,(一)自然上浮,1、自然浮上法

18、概念,如果水中的粗分散相物质是比重小于l的强疏水性物质，那么可以依靠水的浮力使其自发地浮升到水面，这就是自然浮上法。由于自然浮上法主要用于粒径大于5060m的可浮油的分离，因而常称为隔油。,隔油池是用自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油的处理构筑物。目前常用的隔油池有平流式隔油池和斜板式隔油池两类。,2、隔油池,83,平流式隔油池,84,85,图10-32 平流式隔油池（1.配水槽;2.布水隔墙;3.进水阀;4.排渣阀;5.排泥管;6.链带式刮油刮泥机;7.刮油管）,86,大型隔油池应设置刮油刮泥机，以及时排油及排除底泥。隔油池的池底构造与沉淀池相同。表面一般设置盖板，冬季保持浮渣的温度，从而

19、保持它的流动性，同时可以防火与防雨。特点：构造简单，便于运行管理，油水分离效果 稳定。平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100150 m，相应的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似，按表面负荷设计时，一般采用1.2m3/（m2h)；按停留时间设计时，一般采用2h。,87,斜板式隔油池,88,不锈钢波纹填料,89,高效金属孔板波纹规整填料,90,孔板填料分块型,91,斜板式隔油池：废水由穿孔墙进入，然后自上而下通过斜板区。被分离的油粒沿波纹斜板的波峰底侧上浮，而泥渣则沿波谷向池底滑落。水面上的油层由集油管收集并送入油回收池，处理水则汇入集水槽后排出。由于提高了单

20、位池容的分离面积，在废水停留时间不大于30min的情况下，不仅可以分离粒径为60m以上的油粒，而且单位处理能力的池容只相当于平流式隔油池的1/21/4。,92,（二）气浮(Air Flotation),1、气浮概念,如果分散相物质是乳化油或弱亲水性悬浮物，就需要在水中产生细微气泡，使分散相粒子粘附于气泡上一起浮升到水面，这就是气泡浮上法，简称气浮。,2、实现气浮分离必须具备的基本条件：,(1)必须在水中产生足够数量的细微气泡；(2)必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态 悬浮体；(3)必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。,93,3、气浮法分类,94,(1)分散空气浮上法/布气法,布气法用于含油

21、脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水。,95,根据气泡在水中析出时所处压力的不同，溶气气浮又可分为：加压溶气气浮和真空气浮两种类型。,(3)溶解空气浮上法,96,加压溶气浮上法,溶气法中，加压溶气气浮法效果最好，使用最多！,加压溶气法的主要设备为：水泵、溶气罐、气浮池。空气注入溶气罐可用空气压缩机或射流器。,空气在水中的溶解度与温度、压力有关。在一定范围内，温度越低、压力越大,其溶解度越大,一定温度下，溶解度与压力成正比。,97,溶气罐的作用是在一定压力（一般MPa）下，保证空气能充分地溶于废水中，并使水、气良好混合。,溶气罐,填充式溶气罐，装有填料，可加剧紊流程度，提高液相的分

22、散程度，不断更新液相与气相界面，从而提高了溶气效率。,98,减压阀,减压阀的作用将压力溶气水减压后迅速将溶于水中的空气以极为细小的气泡形式释放出来。保持溶气罐出口处压力恒定，从而可以控制出罐后气泡的粒径和数量。微气泡的直径和数量对气浮效果有很大影响，一般要求微气泡直径在20-100微米。,99,气 浮 池,气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。,100,加压溶气浮上法流程分类：,根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同，基本流程有以下三种：,(1)全流程溶气气浮法（DAF with total aera

23、tion of flow)(2)部分溶气气浮法(DAF with partial aeration of flow)(3)部分回流溶气气浮法（DAF with recycle aeration of flow）,101,102,特点：,（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会。（b）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小。（c）全部废水经过压力泵，所需的压力泵和溶气灌较较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。,103,b.部分废水加压和溶气流程,部分进水加压溶气气浮法流程,104,（a）与全流程溶气气浮法相比，所需的压力泵小，因此动力消耗低。（b）气浮池

24、大小和全流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。,特点：,105,部分回流溶气浮选流程,c.部分回流溶气浮选法,106,特点：,（a）加压的水量少，动力消耗省；（b）加药系统与溶气系统分开，减少了混凝剂对加药溶气系统的腐蚀；并可减少加药量。（c）浮选过程中的不促进乳化；（d）矾花形成好，后絮凝也少；（e）减压释放器不易堵塞；（f）缺点是浮选池的容积较前两种流程大。,107,部分回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选（混凝）剂，处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳，所以部分回流（回流比50%）加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。,现代气浮理论认为：,1

25、08,(三)浮选,如果分散相物质是强亲水性物质，就必须首先投加浮选药剂，将粒子的表面性质转变成为疏水性的，然后再用气浮法加以除去。这种把投加浮选药剂与气浮结合起来的水处理方法就是药剂浮选法，简称浮选。,109,三、气浮/浮选法的应用及主要优缺点,(1)分离废水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；(2)回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等；(3)代替二沉池；分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；(4)分离回收含油废水中的可浮油和乳化油；(5)分离回收以分子或离子状态存在的污染物，如表面活性物质和金属离子。,应用：,110,(1)气浮设备完成固液分离的速率比沉降设备高，故占地较少，节省基建投资；(2)产生的泡沫含水量比沉降污泥低，一般在96%以下，比沉淀池污泥体积少210倍；(3)对活性污泥法产生的污泥进行浓缩，不仅效率较高而且可以消除污泥膨胀，这是因为气浮过程可以增加水中的溶解氧。(4)对那些很难用沉降法去除的低浊度含藻水，气浮法处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；(5)可以回收利用有用物质；(6)气浮法所需药剂量比沉淀法节省。,优点：,111,(1)运行费较沉降法高，电耗也较高；(2)维修管理较沉降法麻烦和复杂;(3)目前使用的溶气水减压释放器易堵塞；浮渣怕较大的风雨袭击。,主要缺点：,