水污染控制工程沉淀（39页)ppt课件

1、水污染控制工程下主讲：成官文.教学要求：1.掌握沉淀实际，了解各种沉淀类型的内在联络和区别，并学会分析沉淀池的影响要素。2.了解各种沉淀池的适用范围，掌握其相关的工程设计，并结合流膂力学了解其设计要求。第三章污水的物理处置.概述生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物，其进入水处置构筑物会沉入水底或浮于水面，对设备的正常运转带来影响，使其难以发扬应有的效果，必需予以去除。物理处置的去除对象：漂浮物、悬浮物。物理处置方法：筛滤、重力分别、离心分别。筛滤：筛网、格栅去除漂浮物、纤维状物质和大块悬浮物 滤池、微滤机去除中细颗粒悬浮物。重力分别：沉砂池、沉淀池去除不同密度、不同粒径悬浮物、隔油池

2、与气浮池去除密度小于1或接近1的悬浮物。离心分别：离心机、旋流分别器去除比艰苦、刚性颗粒。本章主要就城市生活污水处置中运用的格栅、沉砂池、沉淀池进展讲授。.一、格栅1.格栅:是一组平行的金属栅条、带钩的塑料栅条或金属筛网组成。安装地点：污水沟渠、泵房集水井进口、污水处置厂进水口及沉砂池前。设置目的：根据栅条间距，截留不同粒径的悬浮物和漂浮物，以减轻后续构筑物的处置负荷，保证设备的正常运转。栅渣：被截留的污染物，其含水率7080，容重750kg/m 3 。分类：平面格栅和曲面格栅又称回转式格栅。2.平面格栅1格栅设计主要依托水量大小、栅渣量多少来确定机械清渣、人工清渣。机械清渣采用回转式、或栅条

3、置于外侧耙头抓渣适于水量大、渣多或机械程度、自动化程度较高时采用；人工清渣适于水量小、少栅渣，当栅渣多为纤维状物质而难于用耙清楚时，也多采用定时吊起栅渣人工去除。.2设计参数B、L、e和b的相关尺寸见p55表31。长度L：取决于水深，以200mm为一级增长值。当L1000mm时，框架应加横向肋条。栅条材质为A 3钢制，栅条偏向1/1000，总偏向2mm。栅条间隙e：10、15、20、25、30、40mm细格栅；50、60、70150mm中或粗格栅。 a.水泵前：人工清渣e 20mm；对大中型泵站，采用机械清渣，e 20150mm。 b.污水处置系统前：人工清渣e2540mm，机械清渣e1525

4、mm。污水处置厂前可设粗细二道格栅，粗格栅e50150mm，细格栅e1540mm；当提升泵站前格栅e 25mm时，泵后可不住设格栅。 c.格栅数量：当每日渣量0.2 m 3时，普通采用机械清渣，格栅台组数不宜少于2台。假设仅为1台时，应另设一条人工清渣格栅备用。.d.格栅安装角度：普通4575,对人工清渣，为省力普通角度60 ；对机械清渣，角度普通6075 ,特殊时为90 ；对回转式普通6090 。e.流速：栅前渠道流速V0.40.9m/s，过栅流速0.61.0m/s，经过格栅水头损失宜采用0.080.15m。f.高度：设水深h，格栅水头损失h1 ，栅前渠道超高h2普通采用0.3m，那么后槽总

5、高度H h1h2h。格栅任务台高度：高出栅前最高设计水位0.5m任务台宽度：人工清渣1.2m，机械清渣1.5m。g.栅条断面外形、尺寸：正方形2020mm；圆形=20；长方形1050mm，迎水面半园矩形1050mm。.3设计参数栅槽宽度：知B或Qmax 、水深h、流速V，那么栅条间隙数：nAmax(sin) 0.5 /ehv，Ben(n-1)，栅条数n1，栅宽s。格栅的水头损失： h1Rh。R为倍数，普通取3。 h0V sin /2g， (s/e) 4/3，为阻力系数；对圆形1.79，矩形2.42，迎面半园1.83，迎反面半园1.67。栅槽总高度：H h1h2h， h2为超高。栅槽总长度：L

6、L1L21.00.5H1 /tg ， 式中：L1(BB1)/2tg1，L2 L1/2， H1 h2h L1为进水渠渐宽部分长度；L2为渠出水渐窄处长度。 1为渠道展开角，普通20 ； B1为进水渠宽度。 0.5与1.0为格栅前后的过渡段长度。每日栅渣量：W Amax W186400/K总1000(m 3 /d)。式中： W1为栅渣量(m 3 /10 3 m 3污水)，普通取0.010.1。粗格栅取小值，中格栅取中值，细格栅取大值。 K总为生活污水变化系数，见p59表33。例题：见p59例31。.二、沉淀实际1.沉淀类型：沉淀是实现固液分别或泥水分别的重要环节，由于沉淀的对象和空间不同，其沉淀方

7、式也各异自在沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、紧缩沉淀。自在沉淀：指SS浓度不高，沉淀过 程中颗粒间互不碰撞、呈单颗粒状 态，各自独立地完成沉淀过程。如 沉砂池和初沉池中的沉淀。絮凝沉淀(干涉沉淀)：当SS浓度较 高(50500mg/L)时，沉淀过程中颗 粒间能够相互碰撞产生絮凝作用， 使颗粒粒径与质量逐渐加大，沉速 加快。如活性污泥在二沉池中的沉 淀。.区域沉淀成层、拥堵沉淀：因SS过大，沉淀过程中相邻颗粒间相互妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自坚持相对位置不变，颗粒群以整体向下速度沉降，并与上清液构成明晰的固液界面。如二沉池中下部的沉淀。紧缩沉淀：颗粒间相互支撑，上层颗粒在重力作

8、用下挤压下层颗粒间的间隙水，使污泥得到浓缩。如二沉池泥斗和浓缩池的过程。2沉淀类型分析1自在沉淀：假设颗粒为球形，由牛顿第二定律得： mdu/dtF1F2F3 。 式中 ； F1为重力，Vgg； F2为浮力，Vgy。 F3为下沉摩擦阻力，CA y u 2 /2。带入整理得：u (g y )gd 2/18，即斯托 克斯公式。.可见沉速u与g y以及d 2成正比，与成反比。但由于污水中的颗粒为非球形，直接采用斯托克斯公式会油很大误差，需求修正。详细修正方法如下：多个沉降柱实验法：见p63，沉降柱68个，d80100mm，h15002000mm，出水口位于1200mm处，出泥口在底部，进水SS浓度为

9、C0，经沉淀t1 、t2、t3 ti tn时，分别在18号沉淀柱取水样100ml，得出水SS浓度C1 C8，并作出t的关系曲线以及ui的关系曲线见图39。沉速ui是指在沉淀时间ti内能从水面恰好下沉到水深H处的最小颗粒的沉淀速度。对于u ui的颗粒，可在时间ti内全部沉淀去除；而对u ui的颗粒，在时间ti内能否被沉淀去除取决于颗粒所在位置，因此此方法存在误差。.沉降柱修正实验法：实验方法同前，在每根沉降柱上开多个取样口，取H以上一切取样口的水样。设水样中的SS浓度为Ci ，那么出水中的剩余SS的比例为PiCi/ C0 ，SS实践在ti时的去除率为1 Pi，作的P0 ut曲线，凡沉速ut u0

10、H/t的一切颗粒都能够去除，其去除率为1 P0 ；而沉速ut u0H/t的颗粒能被去除的比例为ut / u0 ，其在t时辰去除该颗粒的效率为ut / u0 dp；故总去除率为(1 P0 )+ ut / u0 dp 。所以% (100 P0 )+ 100/ u0 ut dp 。例题 见p65例32.2絮凝沉淀实验思绪同前，柱略高略粗，取样口间距500mm，取样时间间隔5或10min，那么SS在ti时的去除率为(1 Ci/ C0 ) 100% 。记算去除率，并记录与表中见表36。详细计算见例33，首先计算临界沉速，后在图上作中间曲线，找出其与t时辰的交点，计算对应沉速，后计算去除率。 1 u1/

11、u0(1 2 u2/ u0 (2 3.3)区域沉淀和紧缩沉淀安排在第八章讲解。.3.理想沉淀池原理从上面分析可以看出，沉淀实际与实践沉淀池的运动规律有所差距，为合理表征实践沉淀形状，提出了“理想沉淀池概念。实际假设条件： a.污水在池内沿程度方向作等速流动，速度为v。 b.在流入区颗粒沿AB断面均匀分布，并处于自在沉淀形状， 其程度分速等于v。 c.颗粒沉到池底即以为被去除。.1平流式理想沉淀池平流式理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和底部的污泥区。从图中可以看出，必存在一种从A点进入、以流速为u0 的颗粒，最后刚好在出水口D点沉入池底污泥区。根据几何类似原理，那么u0 /v=H/L，即u0

12、vH/L。所以凡沉速大于u0者全部沉入池底代表I轨迹的颗粒；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以上者，均不能被去除代表轨迹的颗粒；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以下者，仍可以被去除代表虚线轨迹的颗粒。设沉速ut 0.15m/s进展验算，保证沉掉0.21mm的砂，而不去除有机物。VminQmin/n。 为单池过水断面面积。.2.曝气沉砂池可去除11的有机物构造：横断面呈矩形，底坡i0.10.5， 坡向砂槽；砂槽上方设曝气器，器安装 高度距池底0.60.9m。目的：a.使粘在砂粒上的污泥及有机物 更好分别经过摩擦作用实现，防止 泥沙沉于初沉池而影响污泥的处置。 b.送入空气，使无机颗粒甩向外侧而沉

13、淀。 c.预曝气，改善污水水质，减轻分发气味。设计参数： a.旋流速度：0.250.3m/s； b.程度流速：0.060.12 3m/s； c.水力停留时间：13min； d.池深：23m；宽深比11.5；长宽比5；池长1420m。 e.曝气量：0.10.2 m3 空气/m3污水或35 m3 空气/m2 h 。.计算 a.池总有效容积：v60 Qmaxt，t为最大设计流量时的水力停留时间。 b.程度断面面积 A Qmax/v，v为最大设计流量时的程度流速. c.池总宽：BA/H，H为有效水深。 d.池长LV/A。 e.曝气量：q=3600DQmax，q为每小时的曝气量，D为单位污水量所需气量。

14、检验 水的流态：旋流。其旋流速度VV12V221/2 。 污水每旋转一周推进的间隔：Lr2rtg，式中r0.5倍池宽， 即旋流半径； 为旋转角，tgV1/V2。 根据实验必需旋转3周V 0.35m/s时，能获得较好的效果。故要求V1 tL 3Lr。3.多尔沉砂池 自学。4.钟式沉砂池 自学。.四、沉淀池1.概述分类： 按工艺布置分：初沉池和二沉池。 初沉池是一级污水处置的主体构筑物，或作为二级处置的预处置，可去除4055的SS、2030的BOD，降低后续构筑物负荷。 二沉池位于生物处置安装后，用于泥水分别，它是生物处置的重要组成部分。经生物处置二沉池沉淀后，普通可去除7090的SS和6595的

15、BOD。 按池内水流流态分：平流式、辐流式和竖流式。构造：各种沉淀池均含有五个区：进水、沉淀、缓冲、污泥与出水区。.优缺陷和适用条件 平流式：沉淀效果好，耐冲击负荷与温度变化，施工简单，造价较低。但配水不易均匀，采用多个泥斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管，操作量大；采用链式刮泥设备，因长期浸泡水中而生锈。适用条件：大中型污水处置厂和地下水位高、地质条件差的地域。 竖流式：排泥方便，管理简单，占地面积少。但池深大，施工困难，对冲击负荷与温度变化顺应才干差，造价高，池径不宜过大，否那么布水不均。适于小型污水处置厂 辐流式：机械排泥，运转效果较好，管理较方便，排泥设备已定型。但排泥设备复杂，对施工质量

16、要求高。适于地下水位较高地域和大中型污水处置厂。普通规定： a.沉淀池数目不应少于2座，宜按并联运转设计。 b.沉淀池的超高h 0.3m，其缓冲层高度普通采用0.30.5m。c.初沉池应设撇渣设备。.d.有效水深H、沉淀时间t与外表负荷率的关系如下： 外表负荷率q 沉淀时间th m3 /m2 h H2.m 2.5m 3.0m 3.5m 4.0m 3.0 1.0 1.17 1.33 2.5 1.0 1.20 1.40 1.60 2.0 1.0 1.25 1.50 1.75 2.0 1.5 1.33 1.67 2.00 2.33 2.67 1.0 2.0 2.5 3.0 3.50 4.0 e. 污

17、泥区容积按 2d污泥量计算。采用机械排泥时，可按4h泥量计算；人工排泥应按每天排泥量计算。 初沉池排泥静水头1.5m；二沉 池排泥静水头为：活性污泥法 0.9m，膜法0.9m。. f.污泥斗斜壁与程度面倾角：方斗60，圆斗55 。 g.排泥管d 200mm，采用多泥斗时应设单独闸阀和排泥管。h.沉淀池入口和出口均采取整流措施，入流口设调理闸门，以调理流量；出口堰也如此。 i.重力排泥时，污泥斗的排泥管普通采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口，伸出水面，以便与大气连通；在水下0.91.5m处接程度排泥管，污泥借静水压力排出。.2.平流式沉淀池构造:由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥安装组

18、成。 流入有侧向配水槽、挡流板组成，起均匀布水的作用。挡板入水深度0.25m，高处水面0.150.2m，距流入槽0.51.0m。 流出由出水槽和挡板组成。流出槽为自在溢流堰，其要求程度，以保证出流均匀，控制沉淀池水位。堰口采用锯齿形，最大负荷2.9L/(m.s)初沉池、1.7L/(m.s)二沉池。为改善出水水质，可设多出水槽，以降低出水负荷。. 缓冲层：防止已沉淀污泥被水流搅起。污泥区： 储存、浓缩和排泥作用。排泥安装与方法：利用进水压力。底坡I0.010.02；机械刮渣速度1m/min初沉池。如二沉池采用平流式沉淀池，因污泥絮体含水率为99，密度接近1，不宜挂起，而只能采用泵抽吸p80图33

19、0，目前少用。设计参数 a.长宽比以35为宜，对大型沉淀池宜设导流墙；L/H=812，L普通3050m。 b.采用机械排泥时，池宽应根据排泥设备确定，此时底坡普通0.010.02；刮泥机行进速度1.2m/min，普通0.60.9 m/min. c.外表负荷：最大程度流速，初沉池3mm/s，二沉池5mm/s。.计算 当无沉淀实验资料时，按沉淀时间与外表负荷计算。 a.池子总面积： A3600.Qmax/q。 b.有效水深：h2qt。初沉池t12h，二沉池1.52.5hc.沉淀区有效容积：V1A h2或Qmax t。 d.沉淀区长度：L3.6vt，v为最大设计流量时的程度流速， 普通小于5mm/s

20、。 e.沉淀区总宽度：BA/L。 f.沉淀池座数 ： nB/b，b为每座宽度，普通510m。 g.污泥区容积：按人算，WSNt/1000。S为每人每天产泥量，取0.30.8L；N为人口数；t为二次清泥时间间隔d。按进出水SS浓度计算，W Qmax.24(C0C1).100t/r(100p) Qmax. (C0C1).86400.100t/Kzr(100p)。 h.池子总高度：H h1h2 h3h4 ， h1为超高，取0.3m； h3为缓冲层高度，无刮泥机时取0.5m，有那么取0.3m。 h4泥斗区高度。 i.泥斗容积：V2h4 (f1+f2+f10.5f20.5)/3。 f1为斗上口面积， f

21、2为斗下口面积。.而对有沉淀实验数据时 因u0q，A Qmax /q= Qmax / u0 h2qt= u0 t 其它计算同前。例题：p82例34.3.辐流式沉淀池构造：普通为圆形，可分为中心进水周边出水、周边进水周边出水二种。均由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥安装组成。流入区设穿孔整流板，穿孔率为1020。流出区设出水堰，堰前设挡板，拦截浮渣。设计参数 a.D/H普通取612，D 16m。 b.池底底坡0.050.1。采用机械刮泥时，假设D 20m，普通采用单臂中心传动刮泥机；反之采用周边传动刮泥机。刮泥机转速13周/h，或外周线速度3.0m/min，普通1.5m/min 。 c.

22、周边进水的沉淀效率高，起设计外表负荷可提高1倍左右，即34 m3 /m2 h 。 d.假设为静水压力排泥，其设计参见p84图334，要求排泥槽泥面低于沉淀池水面0.3m。.计算 a.沉淀池外表积、座数及单池直径：A1 Qmax /n.q ， D(4 A1 /) 0.5 。 b.沉淀池有效水深： h2qt。 c.池子总高度：H h1h2 h3h4 h5 ， h1为超高，取0.3m； h3为缓冲层高度，无刮泥机时取0.5m，有那么取0.3m。 44为底坡落差，h5为泥斗高度。 d.污泥区容积：按人算，WSNt/1000n。S为每人每天产泥量，取0.30.8L；N为人口数；t为二次清泥时间间隔d。按

23、进出水SS浓度计算，W Qmax.24(C0C1).100t/r(100p) Qmax. (C0C1).86400.100t/Kzr(100p)n。 e.泥斗容积： V1 h5 /3.(r1 2 +r1 r2+r2 2 ) , r1 、r2为泥斗上下半径。泥斗以上锥体部分容积：V2 h4/3.(R2+r1R+r1 2 )。详细计算见p85例35和图335。 .对周边进水周边出和中间出沉淀池，其效率提高。缘由：中间进水的进水筒流速V 100mm/s。流速大，污泥难絮凝，且易冲击或扰动池底。构造：周边进水，中间出水。出水位置：R处即周边、1/2R处、1/3R、1/4R处。其中以周边最好。其在流入槽

24、底均匀开设布水孔；导流絮凝区设挡流板，使布水均匀，污泥絮凝沉淀区流速小而改善沉淀效果。.设计计算 布水孔孔径50100mm，孔内流速0.30.8m/s Vn ， 即Vn2t) 0.5 Gm。式中Gm2(V12 V22 / 2t) 2 式中t为导流絮凝区平均停留时间，取360720s； 为运动粘滞系数； Gm为导流絮凝区平均速度梯度，取1030s1；V1为配水孔水流收缩断面流速，V1 Vn /= Vn ；V2为导流絮凝区平均下向流速， V2 Q1/f， Q1为单池最大设计流量。为便于施工和安装，当导流絮凝区槽宽B 0.4m时，与配水槽等宽，此时要检验Gm，假设Gm10 30s1 时满足，否那么调整B。同时还要对堰口负荷机械校核，q1 Q1 /23.6 D，要求q1 4.34L/s.m。.4.竖流式沉淀池1构造：由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥安装组成。排泥为重力排泥，锥体角度陡，5560。水流经中心管流入，经反射板 布水折向上流。中心管下口设 喇叭口和反射板。沉淀区颗粒沉速受向上水流流 速和向下重力沉速二者之和的 影响，即