沉淀和澄清处理

1、第三章 沉淀和澄清处理3.1 平流式沉淀池3.2 斜管（板）沉淀池3.3 辐射式沉淀池3.4 集水系统设计3.5 澄清池 熟悉影响平流式沉淀池效果的因素，掌握其构造及设计计算方法； 掌握斜板（管）沉淀池的设计计算方法； 熟悉澄清池的特点； 掌握澄清池的分类，几种常见澄清池的性能特点、优缺点及其适用条件； 了解常见澄清池的设计计算方法。基本教学要求基本教学要求3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池一、影响平流式沉淀池沉淀效果的因素n 沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响 主要为短流的影响，产生的原因有： 进水的惯性作用； 出水堰产生的水流抽吸； 较冷或较重的进水产生的异重流； 风浪引起的短流； 池内存在

2、的导流壁和刮泥设施等。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 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。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池二、基本构造 平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、排泥区、出水区等四部分。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 配水的问题 穿孔花墙 为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙v0.150.2 m/s，洞口总面积也不宜过大。 条形孔3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 排泥问题 斗式重力排泥：靠静水压力 1.52.0 m，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

3、，池底水平略有坡度以便放空；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 底阀排泥：一般尽量少用。 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；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 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。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 出水问题通常采用： 溢流堰（施工难） 淹没孔口（容易找平） 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。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 集水槽问题 沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水

4、，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前集水槽一般采用指形槽，主要包括： 穿孔集水槽 三角堰集水槽3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 为了不使流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，降低流量负荷。堰口溢流率一般小于500m3/(md)，目前我国增加堰长的办法如下图。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池三、设计要点 混凝沉淀时，出水的悬浮物含量不超过20 mg/L； 分格数不少于2个； 混凝沉淀水平流速一般在1025mm/s，自然沉淀不超过3mm/s； HRT（Hydraulic Retention Time，水力停留时间/沉淀时间）宜采用1.53h；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 有效水深

5、33.5m，总池深一般在44.5m，超高0.30.5m。L/B 4，L/H 10，每格宽度或导流墙间距为38m最大不宜超过15m； 采用吸泥机排泥时，底部可平坡，人工排泥时，底部应设一定的坡度，纵坡0.02，横坡0.05； 进水端宜采用穿孔花墙配水，花墙距进水端的间距不小于12m，在距底部0.30.5m处不设穿孔；出水端宜采用溢流堰集水，溢流率q0不宜超过300m3/(md)；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 防冻可加盖或采用全封闭式； 排空管段放空时间不大于6h，管道直径 水力条件参数：Fr 110-4110-5。0.50.7BLHdT3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池四、设计计算 设计平流沉

6、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。n 各参数间的关系Lvt0Hu t00QuqA3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 设计计算方法 实验计算法：根据沉淀实验结果选取u0。 经验计算法：根据经验选取平流式沉淀池的沉淀时间t。n 其他参数 出水渠起端水深：3221.73QhgB式中：Q沉淀池的流量，m3/s； B渠道宽度，m。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池一、基本构造 斜管（板）沉淀池应用最多的是上向流式斜管沉淀池和侧向流式斜板沉淀池，上向流式斜管沉淀池如下图所

7、示，主要包括配水区、斜管区、积泥区、清水区等四部分。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池二、设计要点 颗粒的沉降速度 斜管：0.30.5mm/s； 斜板：0.160.3mm/s。 出水浊度10NTU左右，表面（液面）负荷： 斜管：5.09.0m3/(m2h)，斜管内沉淀时间25min； 斜板：6.012m3/(m2h)。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 斜管、斜板的倾角宜采用60； 管径与板距： 斜管管径： 2535mm（3040mm） 斜板板距： 50150mm（80100mm） 斜管长度为1.0m，单层斜板板长不宜大于1.0m；3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 有效系数

8、：斜管或斜板中过水面积与总面积之比，=0.920.95； 整流设施，穿孔流速一般不大于0.150.20m/s； 底部配水区高度： V形槽或斗式排泥时，配水区高度一般为1.21.5m； 机械排泥时，配水区高度一般采用1.5m。 清水区高度不宜小于1.0m； 水力条件参数：Re500；Fr 110-3110-4。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池三、设计实例【已知】设计水量Q=15000m3/d，液面上升流速v=3.5mm/s，颗粒沉降速度u0=0.4 mm/s，采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚=0.4mm，管的内切圆直径d=25mm；斜管倾角=60，沉淀池的有效系数=0.95。3.2 斜管（板

9、）沉淀池斜管（板）沉淀池【设计计算】 清水区面积215000 1.05 8640051.4m0.0035QAv 斜管区面积251.454.1m0.95AA 斜管区尺寸：BL=9.0m6.0m3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 斜管内流速204.04mm/ssin60vv ，取5mm/s 斜管长度，l1取1.0m 校核e14R31dvvR 500，满足设计要求；23 24r3(5 10 )F4.1 10(25/4) 109.81vRg ，介于110-3 110-4，满足设计要求。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 管中沉淀时间1321.0200s3.33min5 10ltv ，在25

10、min范围内，满足设计要求。 池高12345HHHHHH式中：H1斜管区高度，H1=l1sin60=0.867m0.9m； H2池子超高，取0.3m； H3清水区高度，取1.0m； H4配水区高度，取1.2m； H5排泥槽高度，一般1.0m以内，取1.0m。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池一、基本构造 包括进水管、出水管、沉淀区、污泥区、排泥装置等部分。3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池二、分类 中心进水周边出水出水出水槽排泥水力吸泥装置进水排泥刮泥机出水出水槽进水进水槽a.中心进水周边出水b.周边进水中心出水c.周边进水周边出水进水排泥出水穿孔挡板刮泥机

11、出水槽3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 周边进水周边出水出水出水槽排泥水力吸泥装置进水排泥刮泥机出水出水槽进水进水槽a.中心进水周边出水b.周边进水中心出水c.周边进水周边出水进水排泥出水穿孔挡板刮泥机出水槽3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 周边进水中心出水出水出水槽排泥水力吸泥装置进水排泥刮泥机出水出水槽进水进水槽a.中心进水周边出水b.周边进水中心出水c.周边进水周边出水进水排泥出水穿孔挡板刮泥机出水槽3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池三、设计计算 详见设计手册及后续污水处理构筑物设计。3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池四、常用沉淀池比较3.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池3.4 集水系统设计集水

12、系统设计一、集水槽布置 布置形式可分为：表面集水槽、指形槽（条形槽）、环形槽等。穿孔集水管集水渠（平顶堰）3.4 集水系统设计集水系统设计肋形集水槽指形集水槽环形集水槽辐射集水槽3.4 集水系统设计集水系统设计二、集水方式 可分为：淹没孔口（穿孔管）、三角堰、薄壁堰、平顶堰等。平顶堰三角堰3.4 集水系统设计集水系统设计淹没孔口薄壁堰3.4 集水系统设计集水系统设计三、设计计算n 集水设计 淹没孔口 特点：圆孔，施工时易达到平整要求，集水均匀。 每个孔口流量：12qgh式中：流量系数，0.62； h堰上水头，即孔口中心线上水头，m，一般取0.05m3.4 集水系统设计集水系统设计 三角堰 特点

13、：多个三角堰排列；分段制作，安装时需调平。 一般情况下：三角堰口90，堰口高0.1m，宽0.2m。 每个三角堰流量：2.511.4qh式中：h堰口上水头，即三角堰堰口 底部至上游水面的高度，m3.4 集水系统设计集水系统设计 薄壁堰 特点：加工简单，但安装时必须堰顶标高一致。 单位长度薄壁堰流量：1.512qmgh式中：m流量系数，详见设计手册； h堰上水头，m。3.4 集水系统设计集水系统设计n 集水槽设计 设计要求 按平面布置确定集水槽条数：沉淀池按单宽水力负荷 m3/(hm)； 矩形池集水槽中心距1.21.8m； 圆形池集水槽可用环槽、环形槽+辐射槽； 集水槽宽度：按每条1.21.5Qi

14、计算； 一般槽底为平坡，方便施工； 堰（口）或孔口上水头h一般按0.050.07m计。3.4 集水系统设计集水系统设计 集水槽深度确定 最优水力断面下，槽宽为：0.40.9bq式中：q为每根集水槽的流量，并且应考虑20%的超载系数，m3/s 集水槽起端实际水深为：321.73qqhgb式中：q每根集水槽的流量，并且应考虑20%的超载系数，m3/s b集水槽宽度，m。3.4 集水系统设计集水系统设计 则集水槽深度为：H=h1+h2+h3+hq式中：h1超高，0.20.3m； h2堰上水头； h3跌水高度，0.10.2m； hq设计水深。3.4 集水系统设计集水系统设计四、设计实例【已知】设计水量

15、Q=2000m3/d，液面上升流速v=3.5mm/s，颗粒沉降速度u0=0.4 mm/s，采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚=0.4mm，管的内切圆直径d=25mm；斜管倾角=60，沉淀池的有效系数=0.95。3.4 集水系统设计集水系统设计【设计计算】n 采用两侧淹没式孔口集水槽集水 集水槽的根数N=2 集水槽的中心距 L=B/N=3.1/2=1.55m 集水槽流量 q0=Q/N=0.012m3/s，考虑20%的超载系数q=1.2q0=0.0144m3/s。3.4 集水系统设计集水系统设计 槽中水深h2 首先计算槽宽b0.40.40.90.9 0.01440.162mbq 为便于施工，b取0.2m

16、。 其次，计算槽中起点水深 槽中终点水深 为便于施工，槽中水深统一按0.25m计。10.750.75 0.20.15mhb21.251.25 0.20.25mhb3.4 集水系统设计集水系统设计 集水槽高度 H=h2+0.05+0.05+0.15=0.5m 孔眼计算A. 所需孔眼总面积由 可得，2qgh20.01440.023m20.622 9.8 0.05qgh3.4 集水系统设计集水系统设计B. 单孔面积0 采用孔径25mm的圆孔或3020mm的椭圆孔。 圆孔： 椭圆孔：C. 孔眼的数量 圆孔，n=46.5个，取46个； 椭圆孔，n=48.8个，取48个。22010.00049m4d200

17、.000471mab0n3.4 集水系统设计集水系统设计D. 集水槽每边孔眼数n为23个（圆孔）；E. 孔眼中心距S0=L/n3.4 集水系统设计集水系统设计n 采用三角出水堰集水槽集水 详见给水排水设计手册第三册。3.4 集水系统设计集水系统设计3.5 澄清池澄清池一、澄清池的特点 絮凝沉淀于一体，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使水获得澄清的现象，称为接触絮凝。3.5 澄清池澄清池二、澄清池的分类3.5 澄清池澄清池三、几种澄清池性能特点及优缺点n 机械搅拌澄清池3.5 澄清池澄清池u 优点 处理效率高、单位面积产水量较大； 适应性强、处理效率稳定；

18、 采用机械刮泥设备后，对高浊度水（3000mg/L）处理也有一定的适应性。3.5 澄清池澄清池u 缺点 需要一套机械搅拌设备； 加工和安装要求精度高； 维护、检修较麻烦。3.5 澄清池澄清池u 适用条件 进水悬浮物一般小于3000mg/L，短时间内允许达500010000mg/L； 一般为圆形池子； 适用于大、中型水厂。3.5 澄清池澄清池n 水力循环澄清池3.5 澄清池澄清池u 优点 无搅拌设备； 构造简单。u 缺点 投药量大，要消耗较大的水头； 对水质、水量的变化适应性较差。3.5 澄清池澄清池u 适用条件 进水悬浮物一般小于2000 mg/L，短时间内允许达5000 mg/L； 一般为圆形池子； 适用于大、中型水厂。3.5 澄清池澄清池n 脉冲澄清池3.5 澄清池澄清池u 优点 虹吸式机械设备较为简单； 混合充分，布水较均匀； 池深较浅，便于布置，也适用于平流式沉淀池的改造。3.5 澄清池澄清池u 缺点 真空式要一套真空设备，较为复杂； 虹吸式的水损较大，周期难以控制； 操作管理要求较高。3.5 澄清池澄清池u 适用条件 同机械搅拌澄清池； 可建成圆形、矩形或方形； 适用于大、中、小型水厂。3.5 澄清池澄清池n 悬浮澄清池3.5 澄清池澄清池u 优点 构造简单； 能处理高浓度水