第三讲 理想沉淀池原理、沉砂池和沉淀池

1、水处理工程水处理工程第四讲 格栅、沉砂池和沉淀池物理处理法格栅物理处理法格栅平面格栅、曲面格栅固定格栅、回转格栅粗格栅（1640mm）、细格栅（1.510mm）、超细格栅（0.21.5mm）人工清渣、机械清渣、水力清渣栅渣含水率：7080。沉砂池沉砂池沉砂池的功能沉砂池的功能：从废水中分离比重较大的无机颗粒（相对密度2.65，粒径0.2mm以上），如砂粒，炉灰渣、煤渣等。沉砂池位置和作用沉砂池位置和作用：设在泵站及沉淀池之前，保护水泵及管道免受磨损；使沉淀池中的污泥具有良好的流动性，能防止排放与输送管道堵塞；使无机颗粒和有机颗粒分离，便于分别处理和处置。设计原则： 数量不少于2个 按最大设计流

2、量选择 城市污水每10万m3污水的砂量为3m3（每m3污水0.03L） 沉砂含水率60，贮砂斗倾角不小于55度 超高不小于0.3m A A、平流式沉砂池、平流式沉砂池 B B、曝气沉砂池、曝气沉砂池 C C、旋流沉砂池、旋流沉砂池沉砂池的形式沉砂池的形式平流式沉砂池的水流部分，实际平流式沉砂池的水流部分，实际上是上是一个一个加深加宽的明渠加深加宽的明渠，两端设，两端设有闸板，以控制水流。有闸板，以控制水流。在池底部设在池底部设1-21-2个贮砂斗，下设排个贮砂斗，下设排砂管。开启贮砂斗的闸阀，即能将砂管。开启贮砂斗的闸阀，即能将沉砂排出。还可利用射流泵和螺旋沉砂排出。还可利用射流泵和螺旋泵排除

3、泥砂，或利用高地或将沉砂泵排除泥砂，或利用高地或将沉砂池筑于高地，也利于排砂。池筑于高地，也利于排砂。普通沉砂池的一大普通沉砂池的一大缺点缺点是其是其截流截流的沉砂中夹杂一些有机物的沉砂中夹杂一些有机物。对被有。对被有机物包覆的砂砾的截流效果不高，机物包覆的砂砾的截流效果不高，而且沉渣容易腐败发臭，难以处置。而且沉渣容易腐败发臭，难以处置。平流式沉砂池平流式沉砂池设计参数（设计参数（P326）水平流速：0.150.3m/s停留时间：3060s有效水深：1.2m，每格池宽不小于0.6m进水头部采用消能和整流措施池底坡度0.010.02沉砂中有机物的含量低于沉砂中有机物的含量低于5%5%，一般长期

4、存放不腐败。，一般长期存放不腐败。 水平流速水平流速0.1m/s0.1m/s过水断面旋流速度过水断面旋流速度0.250.250.4m/s0.4m/s停留时间大于停留时间大于2min2min宽深比宽深比1 11.51.5，长宽比，长宽比5 5每每m3m3水曝气量水曝气量0.10.10.2m30.2m3空气，曝气管孔径空气，曝气管孔径2.52.56mm6mm曝气沉砂池曝气沉砂池曝气的作用： 水力旋流使砂粒与有机物分离，沉渣不易腐败； 气浮油脂并吹脱挥发性物质； 预曝气充氧、氧化部分有机物，防止污水厌氧分解（脱臭）。曝气沉砂池的设计 （见书P329）平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板式沉

5、淀池平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板式沉淀池沉淀池沉淀池 平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流处，水流平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流处，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个串联。串联。平流式沉淀池平流式沉淀池平流式沉淀池示意图平流式沉淀池示意图平流式沉淀池由平流式沉淀池由进水区、沉淀区、出水区和污泥区四部分组成。进水区、沉淀区、出水区和污泥区四部分组成。 进水区的作用进水区的作用是使水流均匀分布在整个断面上，尽可是使水流均匀分布在整个断面上，尽可能减少扰动。能减少扰动。 入口流速小于

6、入口流速小于25mm/s25mm/s。 为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出污泥层面污泥层面0.5m0.5m以上。以上。 水流入沉淀池后应尽快消能，防止在池内形成短流或股水流入沉淀池后应尽快消能，防止在池内形成短流或股流。流。设置整流装置。设置整流装置。 进水区进水区 沉淀池沉淀池进口整流进口整流多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示：方法，沉淀池进水口布置形式如图示： 要降低沉淀池中水流的要降低沉淀池中水流的ReRe数和提高水流的数和提高水流的FrFr数，必须设数，必须设

7、法减少水力半径，采用导流墙，对平流式沉淀池进行纵法减少水力半径，采用导流墙，对平流式沉淀池进行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条件。向分格等，均可减小水力半径，改善水流条件。沉淀区的高度（有效水深沉淀区的高度（有效水深H H）与其前后有关处理构筑物）与其前后有关处理构筑物的高程布置有关，一般约的高程布置有关，一般约3-4m3-4m。沉淀区的长、宽、深之间相互关联，应综合考虑，还应沉淀区的长、宽、深之间相互关联，应综合考虑，还应核算表面负荷。一般，核算表面负荷。一般，L/B4L/B4， L/H10L/H10，每格宽度，每格宽度3-3-8m8m，不宜大于，不宜大于15m15m。沉淀区沉淀区出

8、水区出水区 沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。沉淀池常沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。沉淀池常见出水口布置形式。见出水口布置形式。 出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅控制池内出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅控制池内水面的高程，而且对池内水流的均匀分布影响极大。水面的高程，而且对池内水流的均匀分布影响极大。 应防止池内水流产生应防止池内水流产生偏流现象偏流现象。尽可能减少。尽可能减少单位堰长的过流量，因此堰的施工必须精心，单位堰长的过流量，因此堰的施工必须精心，尽量做的水平。尽量做的水平。及时排出沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水及时排出沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保

9、证出水水质的一项重要措施。质的一项重要措施。沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥及机械排泥。目沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥及机械排泥。目前基本都采用机械排泥，不需留存泥区，池底水平，略带坡前基本都采用机械排泥，不需留存泥区，池底水平，略带坡度以便放空。度以便放空。排泥方式：排泥方式： 刮泥：设置刮泥机（车），池底设计坡度刮泥：设置刮泥机（车），池底设计坡度0.01-0.020.01-0.02。 污泥泵污泥泵排泥；排泥； 静水压力排泥（静水压力静水压力排泥（静水压力1.5-2.0m1.5-2.0m水头，排泥管径不小于水头，排泥管径不小于200mm200mm）。）。 如设有多个泥斗时，

10、则无需刮泥装置，每个泥斗设独立的排泥管及如设有多个泥斗时，则无需刮泥装置，每个泥斗设独立的排泥管及排泥阀。排泥阀。污泥区（积泥区和排泥区） 污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，其深度可污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，其深度可取取0.3-0.5m0.3-0.5m，以减轻水流对存泥的搅动，也为存泥，以减轻水流对存泥的搅动，也为存泥留有余地。留有余地。沉淀池设计的一般原则沉淀池设计的一般原则 （书（书P335P335） 1 1、设计流量、设计流量 2 2、池数、池数 3 3、沉淀池设计经验参数、沉淀池设计经验参数缓冲区缓冲区若无沉淀数据可选取手册设计参数若无沉淀数据可选取手册设计参数沉淀区的长度沉淀

11、区的长度L L取决于水平流速取决于水平流速v v和停留时间和停留时间T T，即，即L=vL=v* *T T沉淀池的宽度决定物流量沉淀池的宽度决定物流量QQ，池深，池深H H和水平流速和水平流速v v，即，即B=Q/HB=Q/H* *v v沉淀区的长宽深之间的相互关系，应综合研究决定，并沉淀区的长宽深之间的相互关系，应综合研究决定，并核核算算表面负荷率表面负荷率, ,核算核算L/B4L/B4，L/H10L/H10。 有效水深有效水深3-4m3-4m，超高大于，超高大于0.3m0.3m，缓冲层高度，缓冲层高度0.3-0.5m0.3-0.5m。 进水挡板进水挡板 ：出水挡板出水挡板 ：污泥斗的倾角污

12、泥斗的倾角4545-60-60 。放大系数：根据试验数据进行放大。负荷缩小放大系数：根据试验数据进行放大。负荷缩小1.51.5倍倍,HRT,HRT增大增大1.751.75倍倍平流式沉淀池的几何尺寸计算平流式沉淀池的几何尺寸计算 进水区 沉淀区 出水区保护高度 沉淀高度 坡度污泥斗高度 （ 污泥斗底部尺寸）竖流沉淀池水流方竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水反，其截流速度与水流上升速度相等。流上升速度相等。竖流式沉淀池多为竖流式沉淀池多为圆形，直径介于圆形，直径介于4-7m4-7m之间。沉淀池的上部之间。沉淀池的上部为圆筒形的沉淀区，为圆筒形的沉淀区，下部为截头

13、圆锥状的下部为截头圆锥状的污泥区，中间为缓冲污泥区，中间为缓冲层。层。竖流沉淀池竖流沉淀池竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。速度与水流上升速度相等。 当颗粒发生自由沉淀时当颗粒发生自由沉淀时，其沉淀效果比平流式沉淀池中，其沉淀效果比平流式沉淀池中低得多。低得多。 当颗粒具有絮凝性时，当颗粒具有絮凝性时，则上升的小颗粒和下沉的大颗粒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。之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。 沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一沉速等于水流上升速度的颗

14、粒将在池中形成一悬浮层悬浮层，对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而沉降效率比平沉降效率比平流沉淀池高。流沉淀池高。竖流沉淀池特点竖流沉淀池特点沉淀池的设计：沉淀池的设计： （1 1）沉淀时间）沉淀时间t=1.5-2.5ht=1.5-2.5h； （2 2）表面负荷表面负荷q q0 0= 1.0-1.5m= 1.0-1.5m3 3/m/m2 2.h.h； 对应对应u u0 0=q=q0 0（参数选取）（参数选取） （3 3）有效水深有效水深H= qH= q0 0t t； 池径池径D D与有效水深（与有效水深（H H）的比值不超过）的比值不超过3 3：1 1。 （

15、4 4）池径）池径D D（4-7m4-7m） （5 5）中心管设计中心管设计 竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响。竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响。（中心管中心管设计参数）设计参数）中心管设计方法中心管设计方法 中心管沉速小于中心管沉速小于30mm/s30mm/s。缓冲层缓冲层: :反射板底距污泥表面为缓反射板底距污泥表面为缓冲层冲层, ,高度为高度为0.3 -0.5m 0.3 -0.5m 。污泥斗：污泥斗：贮泥斗贮泥斗倾角为倾角为4545-60-60，可采用可采用静压排泥或污泥泵排泥静压排泥或污泥泵排泥。 集水槽集水槽多采用平顶堰或三角形锯齿多采用平顶堰或三角形锯齿

16、堰，堰口最大负荷为堰，堰口最大负荷为1.5L/m1.5L/ms s。当。当池的直径大于池的直径大于7m7m时，为集水均匀，时，为集水均匀，还可设置辐射式集水槽。还可设置辐射式集水槽。 辐流式沉淀池辐流式沉淀池是 直 径 较 大是 直 径 较 大（20-30m20-30m）的）的圆池，最大直径圆池，最大直径可达可达100m100m。中。中心 深 度 为心 深 度 为 2 . 5 -2 . 5 -5.0m5.0m，周边深，周边深度为度为1.5-3.0m1.5-3.0m。辐流式沉淀池辐流式沉淀池中心进水周边进水 排泥方式：排泥方式： 辐流式沉淀池大多数采用机械刮泥，将污泥收集到中心泥斗，辐流式沉淀池

17、大多数采用机械刮泥，将污泥收集到中心泥斗，通过静压力或污泥泵排出，通过静压力或污泥泵排出，刮泥机一般每小时转刮泥机一般每小时转2-42-4周周。主要设计参数：主要设计参数： 1 1、有效水深、有效水深H H不大于不大于4m4m； 2 2、池直径、池直径D D不宜小于不宜小于16m16m，D/H=6-12D/H=6-12。 3 3、沉淀时间、沉淀时间 初沉池初沉池1-2h1-2h 二沉池二沉池1.5-2.5h1.5-2.5h 4 4、表面负荷、表面负荷q q0 0= 1.5-3.0 m= 1.5-3.0 m3 3/m/m2 2.h.h； 5 5、池底坡度为、池底坡度为0.05-0.100.05-

18、0.10； 中心泥斗坡度中心泥斗坡度0.12-0.160.12-0.16。进水区分离区出水区污泥区缓冲区清水区斜板斜板(管管)沉淀池沉淀池斜板（管）斜板（管）倾角倾角多采用多采用6060，斜板（管），斜板（管）长长一般在一般在1.0-1.0-1.2m1.2m左右，板间距一般不小于左右，板间距一般不小于50mm50mm。斜管管径。斜管管径25-35mm25-35mm。斜板材料：斜板材料：大多采用聚氯乙烯平板或波纹板；大多采用聚氯乙烯平板或波纹板；斜管斜管多为塑多为塑料片、波形石棉板、波形玻璃钢板粘合而成的蜂窝状管，料片、波形石棉板、波形玻璃钢板粘合而成的蜂窝状管，断面有正六边形、圆形、椭圆形等，常制成断面有正六边形、圆形、椭圆形等，常制成组装件组装件，便于，便于安装。安装。结构特点斜板沉淀池的结构形式：斜板沉淀池的结构形式： 包括：包括：异向流、同向流及横向流。异向流、同向流及横向流。进水方式：进水方式：大多采用异向流。大多采用异向流。斜板（管）上部斜板（管）上部清水区清水区为为0.7-1.0m0.7-1.0m，