第二篇Chap5沉淀和气浮

第五章沉淀或气浮处理沉淀池形式按水流方向竖流式平流式辐流式按截除颗粒沉淀距离不同一般沉淀浅层沉淀：斜管、斜板沉淀池(30~200mm)影响沉淀池选用的因素水量规模以平流沉淀池为例

沉淀池长度=流速×停留时间，与处理规模无关进水水质条件原水水质中的浊度、含砂量、颗粒组成、水质变化都影响沉淀效果，及沉淀池的选型。气候条件影响沉淀池选用的因素经常运行费用混凝剂消耗厂用水率(排泥)设施的维护更新占地面积地形地质条件场地平整、地质条件均匀地形复杂，高差悬殊运行经验影响沉淀池选用的因素经常运行费用混凝剂消耗厂用水率(排泥)设施的维护更新占地面积地形地质条件场地平整、地质条件均匀地形复杂，高差悬殊运行经验沉淀池形式5.1平流式沉淀池计算5.2斜板与斜管沉淀池计算5.3气浮池计算5.1平流式沉淀池计算一般平流沉淀池的布置形式：

1与絮凝池直接相连2

进水：穿孔墙配水3出水：指形集水槽集水

4排泥：机械虹吸

5.1平流式沉淀池计算优点造价较低操作管理方便，施工较简单对原水水质、水量适应性强，处理效果稳定带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点占地面积较大不采用机械排泥装置时，排泥较困难需维护机械排泥设备使用条件大、中型净水厂，单池处理水量20000m3/d以上5.1平流式沉淀池计算设计要点生活饮用水处理：沉淀出水浊度应控制在5NTU以下池深或分格数不少于2座沉淀时间一般1.0~3.0h，可适当增长(低温低浊、高浊)平均水流速度10~25mm/s有效水深一般3.0~3.5m，超高一般为0.3~0.5m池的长宽比不小于4:1；长深比不小于10:1池的进出口形式，对出水效果有较大影响应使进、出水均匀，池内水流稳定，提高水池的有效容积，减少紊动影响，以提高沉淀效率5.1平流式沉淀池计算主要设计内容

一、设计流量二、平面尺寸三、进出水系统5.1平流式沉淀池计算一、设计流量Q1：单池处理水量(m3/d)n：沉淀池个数Q：水厂处理水量(m3/d)5.1平流式沉淀池计算二、平面尺寸沉淀时间1～3h水平流速0.01～0.025m/s有效水深3.0～3.5m沉淀池有效容积V：沉淀池有效容积(m3)Q1：单池处理水量(m3/h)T：停留时间(h,1~3h)取T=2h：5.1平流式沉淀池计算沉淀池长度L：沉淀池长度mv：水平流速(m/h)T：絮凝时间(min)取v=0.02m/s沉淀池宽度B：沉淀池宽度(m)h：有效水深m，3.0~3.5m取h=3m：5.1平流式沉淀池计算沉淀池长宽比L/B=144/10=14.4>4沉淀池长深比L/h=144/3=48>10校核Fr：弗劳德数R：水力半径(m),其值为：

R=w/ρw:水流断面积ρ：湿周(m)取w

=Bh=10×3=30m2

;ρ=B+2h=10+2×3=16m5.1平流式沉淀池计算弗劳德数沉淀池中水流的稳定性三、进出水系统沉淀池的进水部分设计5.1平流式沉淀池计算进水方式：穿孔花墙孔口总面积：A：孔口总面积(m2)v1：孔口流速(m/s)

取值不大于0.15~0.2m/s设计中v1=0.2m/s，每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，孔口数为：三、进出水系统沉淀池的进水部分设计5.1平流式沉淀池计算进口水头损失：v1：孔口流速(m/s)ξ：局部阻力系数设计中取ξ=2，三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算溢流堰总堰长：q:溢流堰的堰上负荷(m3/(m·d))

一般不大于500(m3/(m·d))沉淀池出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形：溢流堰的堰上负荷q=250(m3/(m·d))三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算出水渠起端水深：沉淀池出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形：b:渠道宽度(m)设计中取b=0.8m，出水渠道总深设为1.0m，跌水高度0.21m三、进出水系统沉淀池的出水部分设计5.1平流式沉淀池计算渠道内水流速度：h2:出水渠起端水深(m)b:渠道宽度(m)沉淀池的出水管管径初定为DN900mm，则管道内流速为：D:出水管管径(m)三、进出水系统沉淀池放空管5.1平流式沉淀池计算d:放空管管径(m)t:放空时间(s)设计中取t=2h三、进出水系统沉淀池总高度5.1平流式沉淀池计算H：沉淀池总高度h3:沉淀池超高(m),0.3~0.5mh4:沉淀池污泥斗高度(m)设计中取h3=0.5m,h4=0.4m5.2斜板与斜管沉淀池计算斜板或斜管沉淀池

一种在沉淀池内装置许多间隔较小的平行倾斜板或直径较小的平行倾斜管的沉淀池。5.2斜板与斜管沉淀池计算优点沉淀效率高池体小、占地小缺点斜管耗用较多材料，老化后需更换，费用较高对原水浊度适应性较平流池差不设排泥装置时，排泥较困难；设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦使用条件可用于各种规模水厂适用于需保温的低温地区单池处理水量不宜过大5.2斜板与斜管沉淀池计算设计要点斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径d:25~35mm斜管长度一般为800~1000mm左右，可根据水力计算结合斜管材料决定。斜管的水平倾角θ常采用60°斜管上部的清水区高度，不宜小于1.0m(清水区高出水均匀、减少日照影响及藻类繁殖)积泥区高度应根据沉泥量、沉泥浓缩浓度和排泥方式等确定。5.2斜板与斜管沉淀池计算设计要点聚氯乙烯塑料片：

厚度为0.4~0.5mm聚丙烯塑料片:气温较高易发软变形玻璃钢斜管：质地较硬，目前应用较少不锈钢：适用于较大孔径斜管材料一、设计流量Q1：单池处理水量(m3/d)n：沉淀池个数Q：水厂处理水量(m3/d)5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池清水区面积A：斜管沉淀池的表面积(m2)q：表面负荷(m3/(m2·h))

一般9.0~11.0m3/(m2·h)设计中取q=9m3/(m2·h)沉淀池长度及宽度取沉淀池长度L=24m，则沉淀池宽度B：5.2斜板与斜管沉淀池计算二、平面尺寸A1：净出口面积(m2)k1：斜管结构系数设计中取k1=1.03沉淀池长度及宽度沉淀池宽度扣除无效长度0.5m：5.2斜板与斜管沉淀池计算二、平面尺寸H：沉淀池总高度h1：保护高度(m),

0.3~0.5mh2：清水区高度(m),1.0~1.5mh3：斜管区高度(m),斜管长度1.0m,安装倾角60°

则h3=sin60°=0.87mh4：配水区高度(m),不小于1.0~1.5mh5：排泥槽高度取h1=0.3m,h2=1.2m,h4=1.5m,h5=0.83m沉淀池总高度沉淀池宽度扣除无效长度0.5m：5.2斜板与斜管沉淀池计算三、进出水系统A2：孔口总面积(m2)v：孔口流速(m/s),0.15~0.20m/s5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池进水设计进水采用穿孔花墙，孔口总面积：设计中取v=0.2m/s：每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，进水孔位置应在斜管以下，沉淀区以上部位A3：出水孔口总面积(m2)v1：出水孔口流速(m/s)5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计进水采用穿孔集水槽,穿孔总面积：设计中取v1=0.6m/s：设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：集水槽：10条，80个/条出水总渠宽度0.8m,深度1mξ：进口阻力系数5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水的水头损失=孔口损失+集水槽内损失设计中取ξ=2：孔口水头损失：集水槽内水深=0.4m,槽内水流速度=0.38m/s,槽内水力坡度=0.01槽内水头损失：5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水总水头损失设计中取ξ=2：集水槽内水深=0.4m,槽内水流速度=0.38m/s,槽内水力坡度=0.01槽内水头损失：5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池出水设计出水总水头损失5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池斜管选择斜管长度一般为0.8~1.0m，设计中取为1.0m；斜管管径一般为25~35m，设计中取为30mm;采用聚丙烯材料，厚度0.4~0.5mm;5.2斜板与斜管沉淀池计算沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次；穿孔管管径为200mm，管上开孔孔径为5mm，孔间距15mm；沉淀池底部为排泥槽，共12条；排泥槽顶宽2.0m，低宽0.5m，斜面与水平夹角约为45°，排泥槽斗高0.83m。5.2斜板与斜管沉淀池计算斜管沉淀池计算草图根据上面计算结果，绘制斜管沉淀池示意图，如图5-2所示。5.2斜板与斜管沉淀池计算核算(1)雷诺数Re:斜管内的水流速度为：v2:斜管内的水流速度θ:斜管安装倾角，60~75°设计中取θ=60°：雷诺数Re：R:水力半径(cm)

R=d/4=30/4=7.5cm=0.75cmv:水的运动黏度(cm2/s)

水温t=20°，v=0.01cm2/s5.2斜板与斜管沉淀池计算核算(2)弗劳德数Fr:l1:斜管长度(m)(3)斜管中的沉淀时间:v2:斜管内的水流速度设计中取l1=1.0m：5.3气浮池计算定义将空气以某种方式分散到废水中，形成大量微小气泡，使废水中的污染物粘附在气泡上，并随气泡一起上浮到水形成浮渣，然后分离泡沫与水而实现去除污染物的过程。5.3气浮池计算适用条件低浊度原水(常年浊度<100NTU)含藻类及有机杂志较多的原水低温度水，包括因冬季水温较低而用沉淀、澄清处理效果不好的原水水源受到污染，色度高、溶解氧低的原水5.3气浮池计算5.3气浮池计算设计要点充分研究原水水质条件，分析采用气浮工艺的合理性为避免打碎絮粒，絮凝池宜与气浮池连建。进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀，流速一般控制在0.1m/s左右接触室应对气泡与絮粒提供良好的接触条件，水流上升速度一般取10~20mm/s,水流在室内的停留时间不宜小于60s气浮分离室应根据带气絮粒上浮的难易程度确定水流流速，一般取1.5~2.5mm/s，即分离室表面负荷率取5.4~9.0m3/(m2·h)气浮池的有效水深一般2.0~2.5m，池中水流停留时间一般15~30min5.3气浮池计算一、设计流量Q1：单池处理水量(m3/d)n：气浮池个数(≥2)Q：水厂处理水量(m3/d)5.3气浮池计算二、平面尺寸1、

气浮池表面积A：气浮池表面积(m2)Q：每座气浮池的设计进水量(m3/h)q:气浮池的表面负荷，5.4~9.0(m3/m2·h)设计中取q=5.5m3/(m2h)：5.3气浮池计算2、

气浮池水力停留时间T：气浮池水力停留时间(h)h：气浮池的有效水深(m),2.0~2.5m设计中取h=2.0m:3、

气浮池的长度和宽度设气浮池宽度B=8m，则气浮池长度L为:5.3气浮池计算3、

气浮池的长度和宽度设气浮池宽度B=8m，则气浮池长度L为:气浮池内水平流速v为：5.3气浮池计算4、

接触室的设计接触室的容积设计中取t=2min：V1：接触室的容积(m3)t：接触室内停留时间(min)

1~2min接触室的宽度b为：5.3气浮池计算三、进出水系统1、

气浮池的进水设计进口流速小于1.5~2.0m/s的要求进水在接触式下部进入，孔口尺寸为0.5×0.5m,共设8个，孔中心间距为1.0m，则进水流速v1为：设计要点：进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀，流速一般控制在0.1m/s左右；5.3气浮池计算2、

气浮池的出水设计出水采用穿孔管，穿孔集水管共设10条，管径为200mm,管内流速v2为：10条穿孔集水管最后汇集到出水总管，总管管径为DN600mm，管内流速v3为：设计要点：集水一般采用穿孔集水管，管内最大流速控制在0.5m/s5.3气浮池计算3、溶气罐的设计设计要点：压力溶气罐一般采用阶梯环为填料，填料层高采用1.0-1.5m；直径根据过水截面负荷率100-200m3/(m2·h)，罐高度2.5-3m。溶气压力采用0.2-0.4MPa。5.3气浮池计算3、溶气罐的设计溶气水量按设计水量的5%计算，则总溶气水量Q’为：溶气罐共设2个，每个溶气罐的容积：V2：每个溶气罐的容积(m3)t1：溶气罐内停留时间(min)

1~2min设计中取t1=2min：5.3气浮池计算3、溶气罐的设计溶气管直径：设计中取H=3.0mD：溶气罐直径(m)H：溶气罐高度(m),2.5~3m5.3气浮池计算4、溶气释放器

TJ-5溶气释放器：

该释放器在0.3MPa下出流量为5.6m3/h，接管直径为50mm，则每个气浮池内释放器的个数n为：5.3气浮池计算压力溶气浮上法系统的组成压力溶气系统加压水泵压力溶气罐空气供给设备附属设备空气释放系统溶气水管路溶气释放装置气浮池5.3气浮池计算主要设计内容一、设计水量二、气浮池三、压力溶气系统5.3气浮池计算一、设计水量部分回流溶气气浮法加压溶气水量QR净水厂日处理水量Q气浮池进水量Q总单个气浮池进水量Q单设计要点：回流比取5-10%5.3气浮池计算二、气浮池接触室分离室进出水系统二、气浮池——接触室接触室表面积接触室容积

——复核5.3气浮池计算设计要点：水流上升流速取10-20mm/s；停留时间不小于60s(一般1-2min)二、气浮池——分离室分离室表面积分离室水力停留时间

——复核5.3气浮池计算设计要点：表面负荷率5.4-9.0m3/m2·s；停留时间15-30min

有效水深2.0-2.5m

宽不超过10m，长不超过15m二、气浮池——分离室分离室长宽设计设计要点：长宽比无严格要求，一般单格宽度不超过10m，长度不超过15m。实际：分离室的长宽比一般取1:1~2:15.3气浮池计算二、气浮池——进出水系统进水——设置潜孔，孔面积、个数、孔中心距设计复核5.3气浮池计算设计要点：进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀，流速一般控制在0.1m/s左右；净水厂处理水量/气浮池个数二、气浮池——进出水系统出水——集水管管径、根数——排水总管管径5.3气浮池计算设计要点：集水一般采用穿孔集水管，管内最大流速控制在0.5m/s。二、气浮池——进出水系统其它设计集水管孔口面积、数量排渣槽宽度、深度、排渣管管径刮渣机选型——查设计手册5.3气浮池计算5.3气浮池计算三、压力溶气系统压力溶气罐空压机溶气释放器回流水泵5.3气浮池计算三、压力溶气系统——压力溶气罐溶气罐直径Dd设计要点：压力溶气罐一般采用阶梯环为填料，填料层高采用1.0-1.5m；直径根据过水截面负荷率100-200m3/(m2·h)，罐高度2.5-3.5m。