水处理之沉淀

1、 水处理工程水处理工程沉淀沉淀 (Sedimentation) 2格栅格栅安装位置： 格栅一般斜置在进水渠道或进水泵站集水井的进口处。去除对象： 用以截留水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及处理构筑物的管道。3流速：0.40.9 m/s，既防止固体沉积，又防止穿透水头损失：0.080.15 m 栅条的间隙粗格栅（40-150 mm）细格栅（1.5-10 mm）中格栅（10-40 mm）格栅分类格栅分类4回转格栅回转格栅5微滤机微滤机孔径10至35m6均化（调节池）均化（调节池）P239-246 目的：减少和控制废水水质（污染物浓度）及水量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。方式在线调节离线

2、调节7在线调节在线调节离线调节离线调节8调节池容量设计调节池容量设计P241例5-2（课后复习）设计按计算的110120%9流量调节流量调节BOD调节调节1011沉淀的基础理论沉淀的基础理论重力分离 : 是依靠废水中悬浮物密度与水密度差来分离废水中固体悬浮物的方法。当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物(sludge)。当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成浮渣（scum）。12污水污水格栅格栅沉砂池沉砂池初沉池初沉池好氧好氧二沉池二沉池排水排水浓缩池浓缩池消化消化污水污水格栅格栅沉砂池沉砂池初沉池初沉池好氧好氧二沉池二沉池排水排水浓缩池浓缩池消化消化废

3、水废水沉淀沉淀调节池调节池厌氧厌氧沉淀池沉淀池好氧好氧沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水废水废水沉淀沉淀调节池调节池厌氧厌氧沉淀池沉淀池好氧好氧沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水药剂药剂废水废水混合反应池混合反应池沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水药剂药剂废水废水混合反应池混合反应池沉淀池沉淀池排水排水浓缩池浓缩池脱水脱水13沉淀过程的类型沉淀过程的类型 根据废水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把沉淀可分为四种类型： 自由沉淀 (discrete settling) 絮凝沉淀 (flocculant settling) 成层沉淀(干涉沉淀

4、）(zone, hindered settling) 压缩沉淀 (compression settling)14自由沉淀的特点自由沉淀的特点悬浮固体浓度不高、不具有凝聚性固体颗粒不改变形状和尺寸沉降速度后保持不变。水从上到下逐步变清沉砂池、初沉池前期15絮凝沉淀的特点絮凝沉淀的特点固体浓度也不高，但具凝聚性颗粒互相碰撞、粘合，形成较大的絮凝体颗粒尺寸变化；沉降速度变化给水混凝沉淀、初沉池后期、二沉池前期16成层沉淀成层沉淀悬浮颗粒的浓度较高每个颗粒受周围颗粒干扰，沉速降低，颗粒群结合成整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。水与颗粒群之间有明显的分界面，该界面下沉的过程。高浊水沉淀、二沉池17压

5、缩沉淀压缩沉淀悬浮物的浓度很高固体颗粒互相接触，互相支承，下层颗粒间隙中的水被挤出界面粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集沉淀池底部，污泥浓缩池18自由沉淀及其理论基础自由沉淀及其理论基础 假设：（1）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；（2）水处于静止状态；（3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。19自由沉淀基础浮力浮力Fb重力重力Fg合力合力Fn= Fg -Fb=(p- )gVs 浮力浮力重力重力阻力阻力Fd当Fn = Fd时，颗粒将以等速下沉。对球形均质颗粒有：其中其中阻力系数阻力系数Cd 随随Re而改变而改变20阻力系数阻力系数CD

6、24DeCR2118ppugdRe1,层流24/DeCR颗粒沉速(Stokes)1Re103，过渡区103Re20m水温升高，降低粘度2118ppugd22颗粒自由沉淀实验颗粒自由沉淀实验H取样口沉速uuuxdxxxx+dxx1-x沉速u 的颗粒与全部颗粒的重量比X悬浮污沉淀累积分布曲线 Xi表示沉速表示沉速uui的颗粒的颗粒浓度与原始浓度的比值浓度与原始浓度的比值残余颗粒百分数23 在t0时间内，各种颗粒沉淀的总去除率为： 00001xuExdxu（）沉 速 uuuxdxxxx+dxx1-x沉 速 u 的 颗粒 与 全 部 颗 粒的 重 量 比X242526理想沉淀池理想沉淀池(1)进出水均

7、匀分布到整个横断面，悬浮物在流入区沿水深均匀分布；(2)悬浮物在沉淀区等速下沉；(3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。27uu0的颗粒的颗粒uu0的颗粒的颗粒u=u0的颗粒的颗粒u=u0的颗粒的颗粒vu28沉淀池中颗粒沉降过程分析沉淀池中颗粒沉降过程分析因为：u0t=H， vt=L，有 u0=H/t，t=L/v；又因为：Q=vBH，所以 HQ/(vB)，所以有：HLu0v长为L，有效水深为H，宽为B的沉淀池，表面积为A=LBAQLBQt1vBQtHu0 29q0的物理意义是：在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，称为

8、表面负荷或溢流率，用q0表示。表面负荷的量纲m3/(m2s)或m3/(m2h)。表面负荷q0的数值等于颗粒沉速u0(m/s) 。表面负荷表面负荷设计：q取0.650.85q0，t取1.251.5t0。 u0=Q/A=q0沉淀效率与表面积有关，而与池深、时间、池体积无关30思考思考表面负荷与沉淀速率的区别与联系？31斜板（管）沉淀斜板（管）沉淀理想沉淀池中，颗粒的运动轨迹可描述为： 0uvHL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32333435在相同沉淀效率下，提高了处理能力表面负荷可达911 m3/(m2 h)3637絮凝

9、沉淀絮凝沉淀去除率与沉速、时间和水深有关3839影响沉淀效果因素影响沉淀效果因素水流流态，常采用雷诺数Re和弗劳德数Fr表示进水区能量消散。如穿孔墙，布水均匀密度流，如主要由水温差造成风效应有效途径减小水力半径40导流墙导流墙水力半径=过水断面/润湿周清水池排气孔4142沉淀池三种流态沉淀池三种流态平流式平流式竖流式竖流式辐流式辐流式43平流式沉淀池示意图平流式沉淀池示意图平流式沉淀池平流式沉淀池沉淀区出水区污泥区进水区44平流式沉淀池的构造及工作特平流式沉淀池的构造及工作特点（进水）点（进水）整流墙浸没孔挡流板45平流式沉淀池的构造及工作特点平流式沉淀池的构造及工作特点（出水）（出水）464

10、748污泥区污泥区静压排泥1.52 m排泥管直径大于200 mm49设计要点设计要点沉淀区：长宽比大于4，长深比不小于8, 水平流速，给水1025 mm/s 初沉池不大于7 二沉池不大于5出水区溢流堰负荷：给水，小于5.8 L/(m s) 初沉池，不大于2.9 二沉池，不大于1.750表面负荷表面负荷（重要）！（重要）！51竖流式沉淀池竖流式沉淀池v0v1v1,小于小于20 mm/sv0，小于，小于30 mm/s52构型构型平面多为圆形或正方形，D(或边取)v (去除)沉下uv带出u=v悬浮 对自由沉淀去除率低于基本类型 絮凝沉淀 情况较复杂（颗粒相互碰撞，加速絮凝作用，去除率提高；接触凝聚、

11、截留、过滤等作用均存在） 表面负荷小于1 mm/s，沉淀时间大于1.5 h54辐流式沉淀池辐流式沉淀池表面负荷提高1倍555657特点特点辐流式沉淀池是大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.53.0m，径深比不小于6。有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除。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。58澄清池澄清池原理：在澄清池一个构筑物中，可完成了混合、絮凝反应、沉淀分离等几个阶段。澄清池中起接触絮凝作用的是呈悬浮状态的泥渣层。去除对象：含SS较低废水中的悬浮物处理效果：出水浊度一般小于20度流程中的设置位置：常用于给水处理中，过滤之前5960 曝气沉砂池曝气沉砂池(aerated grit chamber)普通沉砂池的最大缺点是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，而对被少量有机物包覆的砂粒截留效果也不高。使用曝气沉砂池能够在一定程度上克服上述缺点。61曝气沉砂池剖面图曝气沉砂池剖面图曝气管曝气管集砂槽集砂槽62隔油池（自学）隔油池（自学）油在废水中的状态：悬浮态，油珠粒径大，占6080%乳化态