自来水水处理技术3课件-

2.5沉淀池

按水流方向分:平流,竖流,辐流理想沉淀池影响沉淀效果的因素平流沉淀池的构造2.5沉淀池

按水流方向分:平流,竖流,辐流理想沉淀池1一.理想平流沉淀池理想平流沉淀池的基本假设：①颗粒处于自由沉淀状态，颗粒的沉速始终不变。②水流沿水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等，并在流动过程中流速始终不变。③颗粒沉到底就被认为去除，不再返回水流中。理想沉淀池的工作情况见下图。一.理想平流沉淀池2自来水水处理技术3课件-3原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在A-B截面上其水平流速为：考察顶点，流线III：正好有一个沉降速度为的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。≥u0的颗粒可以全部去除，<u0的颗粒只能部分去除对用直线Ⅲ代表的一类颗粒而言，流动时间和与沉淀时间如下式:

令两式相等，代入得：

原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在A-B截面上其水平流速为4即：

一般称为“表面负荷”或“溢流率”。表面负荷在数值上等于截留速度，但含义不同。设原水中沉速为ui（ui<u0）的颗粒的浓度为C，沿着进水区高度为hi的截面进入的颗粒的总量为QC=h0BvC，沿着m点以下的高度为hi的截面进入的颗粒的数量为hiBvC，则沉速为ui的颗粒的去除率为：

根据相似关系得：即

同理得：得特定颗粒去除率：

从而得：

即：5由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关。（1）当E一定时，颗粒沉速越大，表面负荷越大.(2)当q不变时,当颗粒沉速增大时,去除率E增大。颗粒沉速与混凝效果有关，应重视加强混凝工艺。（2）对于一定沉速的颗粒，增大A，可以增加产水量Q或增大E。当容积一定时，增加A，可以降低水深――“浅池理论”。由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与6二.影响平流沉淀池的影响因素(1)实际水流情况理想沉淀池中,水流稳定,流速均匀分布,理论停留时间:实际中,停留时间偏离理想情况,有的停留时间长,有的停留时间短,这种情况称为短流,是由于沉淀池内的流速与流程不同造成的.具体原因:1)异重流2)风的影响3)池内导流壁与刮泥设施的影响4)死角的存在二.影响平流沉淀池的影响因素7A.水流的紊动性(防止死角)紊动性用雷诺数表示:沉淀池的雷诺数表征水流惯性力与粘滞力的比值，一般在4000-15000(大于500),属于紊流状态,实际中通常要求雷诺数越小越好.A.水流的紊动性(防止死角)8B.水流的稳定性(防止异重流)水流的稳定性用弗劳德数Ｆr表示,它反应的是水流惯性力与重力的比值．Ｆr数增大，表明惯性力作用相对增加，重力作用相对减小，水流对温差＼密度差异等影响的抵抗能力强，使沉淀池内的流态保持稳定，通常，平流沉淀池内Ｆr宜大于10-5B.水流的稳定性(防止异重流)9在平流式沉淀池中，降低Ｒe和提高Ｆr数的有效措施是减少水力半径Ｒ，池中纵向分格及增加斜板＼斜管均能达到上述目的．在沉淀池中，增大水平流速，一方面提高了Ｒe,不利于沉淀，另一方面，Ｆr增大，提高了沉淀效果，这种矛盾导致沉淀池的水平流速可以在一个较宽的范围内进行选择，而对沉淀效果影响不太明显．水平流速一般为10-25mm/s在平流式沉淀池中，降低Ｒe和提高Ｆr数的有效措施是减少水力半10２）凝聚作用的影响原水通过絮凝池后，絮凝过程在沉淀池中继续进行．水在池内沉淀时间越长，池内因水流速度不同而引起的絮凝越完善，沉淀出水水质越好，因此沉淀时间对沉淀效果是有影响的．池中水深越大，池内因颗粒沉速不同引起的絮凝越完善，沉淀出水水质越好，因此沉淀池深对沉淀效果也是有影响的．这些都与理想沉淀池是不同的．２）凝聚作用的影响11三、平流沉淀池的基本结构平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区、出水区4部分。1.进水区进水区的作用是使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布在沉淀池的整个断面上，见图。为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙V<0.15-0.2m/s，洞口总面积也不宜过大。三、平流沉淀池的基本结构12自来水水处理技术3课件-132.沉淀区沉淀区的高度一般约3～4m，平流式沉淀池中应减少紊动性，提高稳定性。能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法只能是降低水力半径R，措施是加隔板，使平流式沉淀池L/B>4,L/H>10，每格宽度应在3～8m不宜大于15m。沉淀区水流速度的控制也很重要适宜范围：10-25mm/s（给水）5－7mm/s（污水）2.沉淀区143出水区通常采用：溢流堰（施工难），淹没孔口（容易找平）见图。孔口流速宜为0.6～0.7m/s，孔径20～30mm，孔口在水面下15cm，水流应自由跌落到出水渠。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500，目前我国增加堰长的办法如图。3出水区15自来水水处理技术3课件-16自来水水处理技术3课件-174.存泥区及排泥措施泥斗排泥：靠静水压力1.5–2.0m，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，池底水平略有坡度以便放空。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。还有一种单口扫描式吸泥机，无需成排的吸口和吸管装置。沿着横向往复行走吸泥。4.存泥区及排泥措施18自来水水处理技术3课件-19自来水水处理技术3课件-20四、平流沉淀池的工艺设计设计平流沉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。停留时间一般采用1～3h。华东地区水源一般采用1～2h。低温低浊水源停留时间往往超过2h。四、平流沉淀池的工艺设计211)几个参数间关系技术参数:水平流速v,停留时间t,表面负荷q0构造参数:池长L,池深H,池宽B1)几个参数间关系22五、斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计1）原理由沉淀效率公式可知：在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般60°左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。五、斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计232）分类有异向流、同向流、横向流三种，目前在实际工程中应用的是异向流斜板（管）沉淀池，其结构见图。2）分类24自来水水处理技术3课件-252.6澄清池(Clarifier)

澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，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。在原水中加入较多絮凝剂，并适当降低负荷，经过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。

2.6澄清池(Clarifier)澄清池将絮凝和沉淀过261.悬浮澄清池

其结构见图7~22。悬浮澄清池结构简单，一般用于小水厂，运行适应性差（水温、水量、变化时，泥渣层工作不稳定），目前已很少用。1.悬浮澄清池

其结构见图7~22。悬浮澄清池结构简272.机械搅拌澄清池的设计要点：①清水区上升流速为0.8~1.1mm/s；②水在澄清池内总的停留时间可采用1.2~1.5h；③叶轮提升流量为进水流量的3~5倍；④原水进水管、三角配水槽的水流流速分别为1m/s、0.4m/s；⑤第一絮凝室的容积：第二絮凝室的容积（含导流室）：分离室为2：1：7，第二絮凝室与导流室的水流流速一般为40~60mm/S；⑥直径大于6m时用6~8条集水槽，直径小于6m时用4~6条集水槽2.机械搅拌澄清池的设计要点：28自来水水处理技术3课件-29自来水水处理技术3课件-30水力循环澄清池的简图如图所示，水力循环澄清池现已很小使用。水力循环澄清池的优点：不需机械搅拌，结构简单水力循环澄清池的缺点：反应时间短，运行不稳定，泥渣回流控制较难，不能适应水温、水质、水量的变化，只能用于小水厂。水力循环澄清池的简图如图所示，水力循环澄清池现已很小使用。31自来水水处理技术3课件-32谢谢！谢谢！332.5沉淀池

按水流方向分:平流,竖流,辐流理想沉淀池影响沉淀效果的因素平流沉淀池的构造2.5沉淀池

按水流方向分:平流,竖流,辐流理想沉淀池34一.理想平流沉淀池理想平流沉淀池的基本假设：①颗粒处于自由沉淀状态，颗粒的沉速始终不变。②水流沿水平方向流动，在过水断面上，各点流速相等，并在流动过程中流速始终不变。③颗粒沉到底就被认为去除，不再返回水流中。理想沉淀池的工作情况见下图。一.理想平流沉淀池35自来水水处理技术3课件-36原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在A-B截面上其水平流速为：考察顶点，流线III：正好有一个沉降速度为的颗粒从池顶沉淀到池底，称为截留速度。≥u0的颗粒可以全部去除，<u0的颗粒只能部分去除对用直线Ⅲ代表的一类颗粒而言，流动时间和与沉淀时间如下式:

令两式相等，代入得：

原水进入沉淀池，在进水区被均匀分配在A-B截面上其水平流速为37即：

一般称为“表面负荷”或“溢流率”。表面负荷在数值上等于截留速度，但含义不同。设原水中沉速为ui（ui<u0）的颗粒的浓度为C，沿着进水区高度为hi的截面进入的颗粒的总量为QC=h0BvC，沿着m点以下的高度为hi的截面进入的颗粒的数量为hiBvC，则沉速为ui的颗粒的去除率为：

根据相似关系得：即

同理得：得特定颗粒去除率：

从而得：

即：38由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与其它因素（如水深、池长、水平流速、沉淀时间）无关。（1）当E一定时，颗粒沉速越大，表面负荷越大.(2)当q不变时,当颗粒沉速增大时,去除率E增大。颗粒沉速与混凝效果有关，应重视加强混凝工艺。（2）对于一定沉速的颗粒，增大A，可以增加产水量Q或增大E。当容积一定时，增加A，可以降低水深――“浅池理论”。由上式可知，颗粒在理想沉淀池的沉淀效率只与表面负荷有关，而与39二.影响平流沉淀池的影响因素(1)实际水流情况理想沉淀池中,水流稳定,流速均匀分布,理论停留时间:实际中,停留时间偏离理想情况,有的停留时间长,有的停留时间短,这种情况称为短流,是由于沉淀池内的流速与流程不同造成的.具体原因:1)异重流2)风的影响3)池内导流壁与刮泥设施的影响4)死角的存在二.影响平流沉淀池的影响因素40A.水流的紊动性(防止死角)紊动性用雷诺数表示:沉淀池的雷诺数表征水流惯性力与粘滞力的比值，一般在4000-15000(大于500),属于紊流状态,实际中通常要求雷诺数越小越好.A.水流的紊动性(防止死角)41B.水流的稳定性(防止异重流)水流的稳定性用弗劳德数Ｆr表示,它反应的是水流惯性力与重力的比值．Ｆr数增大，表明惯性力作用相对增加，重力作用相对减小，水流对温差＼密度差异等影响的抵抗能力强，使沉淀池内的流态保持稳定，通常，平流沉淀池内Ｆr宜大于10-5B.水流的稳定性(防止异重流)42在平流式沉淀池中，降低Ｒe和提高Ｆr数的有效措施是减少水力半径Ｒ，池中纵向分格及增加斜板＼斜管均能达到上述目的．在沉淀池中，增大水平流速，一方面提高了Ｒe,不利于沉淀，另一方面，Ｆr增大，提高了沉淀效果，这种矛盾导致沉淀池的水平流速可以在一个较宽的范围内进行选择，而对沉淀效果影响不太明显．水平流速一般为10-25mm/s在平流式沉淀池中，降低Ｒe和提高Ｆr数的有效措施是减少水力半43２）凝聚作用的影响原水通过絮凝池后，絮凝过程在沉淀池中继续进行．水在池内沉淀时间越长，池内因水流速度不同而引起的絮凝越完善，沉淀出水水质越好，因此沉淀时间对沉淀效果是有影响的．池中水深越大，池内因颗粒沉速不同引起的絮凝越完善，沉淀出水水质越好，因此沉淀池深对沉淀效果也是有影响的．这些都与理想沉淀池是不同的．２）凝聚作用的影响44三、平流沉淀池的基本结构平流式沉淀池分为进水区、沉淀区、存泥区、出水区4部分。1.进水区进水区的作用是使流量均匀分布在进水截面上，尽量减少扰动。一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布在沉淀池的整个断面上，见图。为使矾花不宜破碎，通常采用穿孔花墙V<0.15-0.2m/s，洞口总面积也不宜过大。三、平流沉淀池的基本结构45自来水水处理技术3课件-462.沉淀区沉淀区的高度一般约3～4m，平流式沉淀池中应减少紊动性，提高稳定性。能同时降低雷诺数和提高弗劳德数的方法只能是降低水力半径R，措施是加隔板，使平流式沉淀池L/B>4,L/H>10，每格宽度应在3～8m不宜大于15m。沉淀区水流速度的控制也很重要适宜范围：10-25mm/s（给水）5－7mm/s（污水）2.沉淀区473出水区通常采用：溢流堰（施工难），淹没孔口（容易找平）见图。孔口流速宜为0.6～0.7m/s，孔径20～30mm，孔口在水面下15cm，水流应自由跌落到出水渠。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500，目前我国增加堰长的办法如图。3出水区48自来水水处理技术3课件-49自来水水处理技术3课件-504.存泥区及排泥措施泥斗排泥：靠静水压力1.5–2.0m，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，池底水平略有坡度以便放空。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。还有一种单口扫描式吸泥机，无需成排的吸口和吸管装置。沿着横向往复行走吸泥。4.存泥区及排泥措施51自来水水处理技术3课件-52自来水水处理技术3课件-53四、平流沉淀池的工艺设计设计平流沉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。停留时间一般采用1～3h。华东地区水源一般采用1～2h。低温低浊水源停留时间往往超过2h。四、平流沉淀池的工艺设计541)几个参数间关系技术参数:水平流速v,停留时间t,表面负荷q0构造参数:池长L,池深H,池宽B1)几个参数间关系55五、斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计1）原理由沉淀效率公式可知：在原体积不变时，增加沉淀面积，可使颗粒去除率提高。斜板（管）沉淀池与水平面成一定的角度（一般60°左右）的板（管）状组件置于沉淀池中构成，水流可从上向下或从下向上流动，颗粒沉于斜管底部，而后自动下滑。斜板（管）沉淀池的沉淀面积明显大于平流式沉淀池，因而可提高单位面积的产水量或提高沉淀效率。五、斜板（管）沉淀池的特点与工艺设计