第四章沉淀与上浮

第四章

积淀与上调

积淀与上调是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分其余基本方法。当悬浮物的密度

大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成积淀物；当悬浮物的密度小于水时，则上调至水

面形成浮渣(油)。经过采集积淀物和浮渣可使水获取净化。积淀法能够去除水中的砂粒、化

学积淀物、混凝办理所形成的絮体和生物办理的污泥，也可用于积淀污泥的浓缩。上调法主要用于分别水中轻质悬浮物，如油、苯等，也能够让悬浮物粘附气泡，使其视密度小于水，再用上调法除掉。

第一节积淀的基本理论

依据水中悬浮物的密度、浓度及凝集性，积淀可分为四种

基本种类。各种积淀发生的水质条件如图4-1所示。

(l)自由积淀颗粒在积淀过程中呈失散状态，互不扰乱，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮物浓度不高且无絮凝性经常发生这种积淀。

(2）絮凝积淀当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在积淀过程中，颗粒相互凝集，其粒径和质量增大，积淀速度加快。

(3)成层积淀当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都遇到四周其余颗粒的扰乱，颗粒相互牵涉形成网状的“絮毯”整

体下沉，在颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。积淀速度就是界面下移的速度。

(4)压缩积淀当悬浮物浓度很高，颗粒相互接触，相互支承时，在上层颗粒的重力作用下，基层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。

一、自由积淀

水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，因此影响颗粒积淀的要素好多。为了简化议论，假定：①颗粒外形为球形，不行压缩，也无凝集性，积淀过程中其大小、形

状和重量等均不变；②水处于静止状态；③颗粒积淀仅受重力和水的阻力作用。

静水中的悬浮颗粒开始积淀时，因受重力作用而产生加快运动，但同时水的阻力也增大。

经过一很短的时间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到均衡，今后作等速下沉运动。等速

积淀的速度常称为积淀末速度，简称沉速。如以F1、F2分别表示颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在水中的有效重量为F1F21d3ag1d3g1d3(s)g666(4-1)式中d——球体颗粒的直径；

S、ρ——分别表示颗粒及水的密度；g——重力加快度；

如以F3表示水对颗粒积淀的摩擦阻力，则

F3Au2(4-2)2式中A——颗粒在积淀方向上的投影面积，对球形颗粒，A=1/4πd2u——颗粒沉速；

λ——阻力系数，它是雷诺数(Re＝ρud／μ)和颗粒形状的函数。依据实验得悉，对球形颗粒犹如图4-2所示关系，分三段拟合该曲线得Re＜1,

λ＝24/

Re(Stokes

式)

1Re103,

24

3

0.34

Re

Re

(Pair

式)

35(Newton式)10＜Re<10，λ=0.44在等速积淀状况下，F-F=F,即1231d3(s)g1d3u2684gd(s)u3(4-3)将上述阻力系数公式代人式(4-3)获取相应流态下的沉速计算式。关于层流，在Re＜1时，ug(s)d218(4-4)这就是Stokes公式，式中μ为水的粘度。该式表示：①颗粒与水的密度差(ρs-ρ)愈大，沉速愈快，成正比关系。当ρs＞ρ时，u＞0，颗粒下沉；当ρs＜ρ时，u＜0，颗粒上浮；当ρs=ρ时,u=0，颗粒既不下沉又不上调;②颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。一般地，积淀只好去除＞20μ的颗粒。经过混凝办理能够增大颗粒粒径；③水的粘度μdm愈小，沉速愈快，成反比关系。因粘度与水温成反比，故提升水温有益于加快积淀。

例4-1油珠的直径为50μm，密度为800kg/m3。试计算油珠在20℃水中的上调速度。解：油珠d＝50μm=5×10-5m，20℃水的粘度μ=0.00101Pa·s，代入式(4-4)得

u9.81(1000800)(5105)22.7104m/s181.01103＝0.97m/h校核雷诺数ReReued2.7104100051050.01311.01103切合Stokes公式应用的条件.本题说明选择上述公式计算沉速或粒径时，一定第一判断流态。一般地，先试选计算公式，求出u或d，再校核Re数，所以带有盲目性。利用下述简化方法可防止试算。由式(4-3)可得阻力系数为4gd(s)3u2(4-3)由此式联合Re能够推导出消去u或d的以下公式Re24gd3(2s)3(4-5)4g(s)Re32u3(4-6)所以，利用λRe2或λ/Re与Re的关系图能够求出d和u。此关系图见图4-3。

当已知d要求沉速，先由式2得的Re，再由Re算出(4-5)算出λRe，4-3u；当已知u要求粒径d，先由式(4-6)算出λ／Re，4-3得Re再由Re算出d。因为水中浮物成十分复，粒粒径不均匀，形状多种多，密度也有差别，所以经常不可以采纳上述理公式算积淀速度和积淀效率，只好通积淀找积淀的参数。积淀是在积淀管中行的。将含浮物度c0的原水混淆均匀后，注入一(往常5～7个)积淀管，t1积淀后，从第一积淀管深度H取，定浮物度c1；积淀t2，从第二积淀管深度同H取，剖析浮物度c2，⋯⋯。在t1刻，沉速大于u1(＝H/t1)的所有粒所有沉了取面，而沉速小于u1的粒度不，仍1l/c0表示部分粒与所有粒的重量之比，作l，余同。c，，cx将x1u1作，可得如4-4所示的积淀曲。于指定的积淀0000的粒在0t，可求得粒流速u=H/t，凡沉速大于等于ut内可所有去除，去除率(1-x0)，里x0表示沉速小于u0的粒与粒之比。于沉速0t＝0刻于水面下的不一样深度，t0积淀，也有部分u(u＜u)的粒，因为在粒通了取面而被去除，其去除率粒的积淀距离h与H之比即hut0uHu0t0u0所以t0积淀，各样粒积淀的去除率(1x0)1x0udx0u0(4-7)式中第二如4-4中暗影部分所示，可用解法确立。

例4-2某水静置积淀数据如表4-1所示。有效水深H＝1.2m。求各积淀的粒去除率。

表4-1积淀试验数据

积淀时间t，min01530456090180xi=ci/c010.960.810.620.460.230.06表观去除率E=1-xi00.040.190.380.540.770.94u=H/t，cm/min842.6721.330.67η0.3440.5760.7470.8160.9090.976解(1)算与各积淀相的粒沉速，如当沉

淀60min，积淀距离1.2m的粒沉速u＝2cm/min.余同。算果亦列于表4-1.

以x1坐，以u横坐作得积淀曲，如4-5所示。

解算各沉速下的去除率。以指定流速u0=3.0cm/min例，由可小于此沉速的粒与所有x0

粒之比x0＝0.67。式(4-7)中的分0

矩形面之和，其

udx等于中各

0.1(0.5+1.0+1.3+1.6+2.0+2.4)+0.07×2.7＝1.07

去除率η=(1-0.67)+1/3×1.07＝0.687

亦即积淀40min(＝H／u0)的粒去除率68.7％，此中沉速大于u0的粒占

33％，小于u0的粒占35.7％。其余指定沉速下的去除率的算方法同此，果如表4-1

所示。

(4)以效率η坐，以积淀t横坐作得效率—曲，如4-6所

示。假如以表去除率Et作，得中虚所示的效率曲。二、絮凝积淀因为原水中含絮凝性浮物(如投加混凝后形成的花，活性泥等)，在积淀程中大粒将会追上小粒，相互碰撞凝集，形成更大的絮凝体，所以沉速将随深度而增添。浮物度越高，碰撞机率越大，絮凝的可能性就越大。絮凝积淀的效率往常由确立。在直径0.10m，高l.5～2.0m，且沿高度方向有5个取品的积淀管中倒入度均匀的原水静置积淀，每隔必定，分从各个取口采，定水的浮物度，算表去除率；作出每一积淀t的表去除率E与取口水深h的关系曲或每一取口的E-t关系曲(如4-7)；取一表去除率，如10％、20％、30％⋯⋯等，每一去除率，从4-7出的tl、t、t⋯；据此在23水深-坐中点出等去除率曲，如4-8。

指定的积淀和积淀高度，积淀效率η可用下式算h1E1E2h2E2E3h3E3E4h4E4E5h52h52h52h52h1(E1E2)h2(E2E3)h3(E3E4)h4(E4E5)E5—8a)或h5h5h5h5(4式中h5是所定的积淀高度。

从定的积淀作垂直，与等去除率订交，相两等去除率的距离

hi

hi,均匀积淀深度。

l.8m

例4-3某有机水含浮物430mg/L，絮凝积淀数据如表深的积淀池中积淀lh的浮物去除率。

4-2

所示，求水在

解(1)描点绘制各取样口处的E-t曲线(见图4-7)。

取一组E，从图4-7中读出各取样口处达此E值所需的积淀时间t，列于表4-3。

按表4-3数据绘制等去除率曲线(见图4-8)。

按式(4-8)计算积淀深度为1.8m，时间为60min时的总去除

率η；

1.81.555521.51.1560551.821.821.150.96560.90.6970651.821.820.690.4875700.4807510068.4%1.821.82式中52％的去除率为内插值，相当于积淀高度为l.8m，积淀时间为lh时的表观去除率。其余积淀时间下的总去除率计算类此。用总去除率对时间作图可得图4-9所示的积淀曲线。依据所需的去除率，由图可选定相应的絮凝积淀时间。

三、成层积淀与压缩

当悬浮物浓度较高时，颗粒相互扰乱，小颗粒的沉

速加快，大颗粒的沉速减慢，而后以一种会合体形式下

沉，颗粒间的距离保持必定，上层清液与下沉污泥间形

成明显的泥水界面，界面以必定的速度下沉。在积淀初

期，沿积淀深度从上至下挨次存在清水层、受阻积淀层、

过渡层和压缩层。随积淀时间延伸，泥水界面下移，压

缩层增厚。至某个时刻，积淀层和过渡层消逝，只剩下

清水层和压缩层。界面高度随积淀时间的变化如图4—10所示。图中AB为等速积淀段，CD为等速压缩段，从B至C为沉速渐渐减小的过渡段。

当前，多用经验公式来描绘成层积淀速度与颗粒浓

度和自由积淀速度的关系，如：Thomas公式vu10abc(4-9a)Bond公式vu12.78(kC)2/3(4-9b)Cole-b(4-9c)公式v=aCVesilind公式v=ue-kc(4-9d)式中v——在悬浮物浓度为C时的界面流速；u——颗粒自由积淀速度；

k,a,b----常数。

计算压缩过程速度可用Coulson公式。该式假定污泥层高度的减少速度与可压缩污泥层的厚度成正比，即

dhhhdt(4-10)式中h----污泥层的厚度；h∞——压缩时间t为时的最后污泥层厚度；

φ——速度常数。

对上式积分得hdhtdth0hh0hhhtt0he（4-10a）式中0代表时间为t0时的污泥层厚度。h成层积淀与压缩主要用于污泥的浓缩，相关应用拜见本书第十六章。

四、理想积淀池

为了说明积淀池的工作原理，假定：(1)出入水均匀散布到整个横断面；(2)悬浮物在沉

淀区等速下沉；(3)悬浮物在积淀过程中的水均分速等于水流速度，水流是稳固的；(4)悬浮

物落到池底污泥区，即以为已被除掉。切合上述假定的积淀池称为理想积淀池。

图4-11(a)为有效长、宽、深分别为L、B和H的理想平流积淀池表示图。

在积淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。沉速

u0的颗粒可全都除掉；沉速＜u0的颗粒因处于水面以下，也能够除掉一部分。比如沉速为u

HLh/Hu/u,ut=HuthQ=vBH,t的颗粒被除掉的比率为或因为uv，所以00，＝，u0HQQtLBA(4-11)式中t为积淀时间；A为积淀池表面积;Q／A为单位表面积单位时间所办理的水量，一般称为表面负荷或过流率。

可见，积淀池的截留速度u0等于其表面负荷。也即积淀效率取决于颗粒沉速或表面负

荷,与池深和逗留时间没关。经过静置积淀试验，依据要求达到的积淀总效率，求出颗粒沉速后，也就确立了积淀池的过流率。

图4-11b是一中心进水周边出水的圆形平流积淀池。沿径向的水流速度是一变数，在半径为r处，/πrH)，颗粒运动轨迹是一曲线，其迹线方程为v=Q(2dhuu2rHdrvQ（4-12）对沉速为u0的颗粒，积分上式得hHu0r2r02AHu0QQ(4-13)当h＝H时，，即有r=RQu0Au小于水流上涨速度v这种颗粒在水流作竖向运动的积淀池中,假如某一种颗粒的沉速将以v-u的速度上涨，最后随水流带走，只有积淀速度u＞v时，颗粒才以u-v的速度下沉。所以，在竖流积淀池中的截留速度0实质上等于v0因为＝故截留速度u0==，也与uQvA，vQ/A平流池相同.实质运转的积淀池与理想积淀池是有区其余，主假如因为池进口及出口结构的限制，使水流在整个横断面上散布不均匀，横向速度散布不匀比竖向速度散布不匀更降低积淀效率。一些积淀池还存在死水区；因为水温变化及悬浮物浓度的变化，进入的水可能在池内形成股流。如当进水温度比池内低，进水密度比池内大，则形成潜流；相反，则出现浮流。潜流和

浮流都使池内容积未能被充分利用。其余，池内水流常常达不到层流状态，因为紊流扩散与脉动，使颗粒的积淀遇到扰乱。权衡水流状态经常采纳雷诺数(Re)、弗罗德数(Fr)及容积利用系数这几种指标。雷诺数是水流杂乱状态的指标,控制雷诺数在500以下，水流处于层流状态，即uR500Re(4-14)式中R为水力半径，ν为水的运动粘滞系数。弗罗德数是水流稳固性的指标，它表示水流动能与重力能的比值。增大弗罗德数，能够战胜密度股流的影响。弗罗德数计算式为:Frv2gR(4-15)容积利用系数是水在池内的实质逗留时间与理论逗留时间的比值。若有股流或偏流存在，或许池内存在死水区，实质的池内逗留时间将大大小于用池容积和流量相除所得的理论逗留时间。实质池内逗留时间可用在进口处脉冲投加示踪剂，测定出口的响应曲线的方法求得。容积利用系数可作为观察积淀池设计及运转利害的指标。因为实质积淀池受各样要素的影响，采纳积淀试验数据时，应试虑相应的放大系数。设111计的表面负荷应为试验值的1.251.7倍，均匀为1.5倍；积淀时间应为试验值的1.5—2.0倍，均匀为1.75倍。第二节沉淀池一、沉砂池

沉砂池的作用是经过重力积淀的方法去除废水中所挟带的泥砂。城市污水和一些工业废

水(如制革厂、屠宰场等)常含有无机性泥砂，化工废水中一般不含泥砂，但因为冲洗地面或废水输送过程中泥砂跌落，也会形成废水挟带泥砂现象。这些泥砂势必在废水办理装置内堆积或惹起磨损，造成设施运转故障，或许是无机泥砂同化学积淀物、生物积淀物共同积淀，

混淆在一同，影响污泥的办理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水办理前早先除掉泥砂。

依据沉砂池内水流力向，可分平流沉砂池和竖流沉砂池。平流沉砂池的效率较高，应用宽泛，其结构如图4-12所示。

平流式沉砂池的过水部分是一条明渠，渠的两头用闸板控制水量，渠底有贮砂斗，斗数

一般为两个。贮砂斗下部设带有阀门的排砂管，以清除贮砂斗内的积砂。也能够用射流泵或

螺旋泵排砂。

为了保证沉砂池能很好地积淀砂粒，又使密度较小的有机悬浮物颗粒不被截留，应严格

控制水流速度。一般沉砂池的水平流速在0.15—0.3m/s之间为宜，逗留时间许多于30s。

沉砂池应许多于两个，以便能够切换工作。池内有效水深不大于1.2m，合格沉砂池渠宽不

小于0.60m，池内超高为0.30m。设计时应采纳最大过流量，用最小流量作校核。

当废水含砂量较大时，沉砂池的贮砂斗应按不超出两日砂量计算。所沉泥砂的含水率近3似为60％，容重为15O0kg/m。为了能使泥砂在贮砂斗内自动滑行，贮砂斗的坡角不该小于

55，下部排泥管径不小于200mm。

沉砂池水面面积可用下式计算

AQmax1000m2u(4-16)u22此中，u0w(4-17)过水断面积FQmax1000m2(4-18)v池的总宽度BF2m(4-19)h设计有效水深huLM(4-20)V沉砂池长LAm(4-21)B每个沉砂池(或每分格)的宽度bBm(4-22)3n式中Qmax——最大设计流量，m/s；u——砂粒均匀积淀速度，mm/s；u0——砂粒在静水中积淀速度，mm/s，可采纳Stokes公式计算；w——因为池内流形成的竖向分速，mm/s，一般采纳w=0.05v；v——沉砂池内水平流速，mm/s；m；h——最大设计流量时沉砂池有效水深，2n——采纳沉砂池数或分格数。

一般平流沉砂池的最大弊端，就是只管控制了水流速度及逗留时间，废水中一部分有机悬浮物仍旧会在沉砂池内堆积下来，或许因为有机物附着在砂粒表面，随砂粒积淀而堆积下来。为了战胜这个弊端，当前有采纳曝气流砂池，即在沉砂池的侧壁下部鼓入压缩空气。使

池内水流呈螺旋状态运动。因为有机物的密度小，故能在曝气的作用下长久处于悬浮状态，同时，在旋流过程中,砂粒之间相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有机物也能被洗脱下来。往常曝气沉砂池采纳穿孔管曝气，穿孔管内孔眼直径为2.5～6mm，空气用量为322～3m/m(池面)，螺旋型水流周边最大旋转速度为0.25～0.3m/s，池内水流行进速度为0.01～0.1m/s，逗留时间为1.5～3.0min。

二、平流积淀池

平流积淀池是废水从池的一端进入，从

另一端流出，水流在池内作水平运动，池平

面形状呈长方形，能够是单格或多格串连。

池的进口端底部，或沿池长方向，设有一个

或多个贮泥斗，储存堆积下来的污泥(见图

4-13)。

积淀池(或分格)的长宽比不小于4，颗粒

密度较大时，可采纳不小于3，有效水深不大

于3m，大部分为1～2.5m，超高一般为0.3m，污泥斗的斜壁与水平面的倾角不该小于45°，生物办理后的二次积淀池，泥斗的斜

壁与水平面的倾角不该小于50°，以保证完全排泥，防备污泥腐化。

积淀池的进口应保证沿池宽均匀布水，进口流速小于25mm/s。为了保证不冲洗已有的底部堆积物，水的流入点应高出泥层面

0.5m以上。水流入积淀池后应赶快消能，防止在池内形成短路或股流。往常，积淀池的进口是采纳穿孔槽外加挡板

穿孔槽为侧面穿孔时，挡板是竖向的(见图4-13)，挡板应高出水面

以下深度0.2m，距进口为0.5～1.0m。当进水穿孔槽为底部穿孔时，

1/2池深处(如图4-14所示)。

(或穿孔墙)的方法，

0.15～0.2m，伸入水面

挡板是横向的，大概在

积淀池的出口一般采纳溢流堰，为防备池内大

块飘荡物流出，堰前应加设挡板，挡板吞没深度不

小于0.25m，距出水口为0.25～0.5m。积淀池出口

堰的设置对池内水流的均匀散布影响极大，为了保

证池内水流的均匀，应尽可能减少单位堰长的过流

量，以减少池内向出口方向流动的行进流速。每单

位长度堰的过流量应均匀，防备池内水流产生偏流现象。一般首次积淀池应控制在33650m/m·d，二次积淀池为180～240m/m·d之内。为了减少堰的单位长度流量，有时，积淀池还设置中间集水槽，以孔口或溢流堰的形式采集池中段

表面清水(图4-14)。出流堰大部分采纳锯齿形堰(图4-15)，易于加工及安装，出水比平堰均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深50mm，齿距200mm，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。池内水位一般控制在锯齿高度的1/2处为宜。如采纳平堰，要求施工严格水平，尽量做成锐缘。为适应水流的变化或修建物的不均匀沉降，在堰口处需设置使堰板能上下挪动的调整装置。

积淀池的堆积物应实时排走。污泥的采集和清除方法好多，如在池进口端设置泥斗时，

应设置刮泥车或刮泥机，将全池底的污泥集中到泥斗处清除(见图4-13及图4-16)。如沿池

长设置多个排泥斗时，则无需设置刮泥装置，但

每一污泥斗应设独立的排污管及排泥阀，如图

4-17所示。在污泥斗中排泥，能够采纳污泥泵，

也能够经过静水压力排泥，静压力排泥要求的水

头应视污泥特征而定，如系有机污泥，一般采纳

1.5～2.0m，排泥管直径不小于20Omm。静压力排

泥方式可拜见竖流积淀池。

积淀池应许多于二个，以便于在故障及检修

时切换工作。

平流积淀池的设计，主假如确立积淀区、污

泥斗的尺寸、池总深度、出进口设施及排泥设施

等。

积淀区的计算，在无积淀试验资料时，可按积淀时间(t)及水平流速(v)计算，此时，池长LLvt(4-23)Q积淀区过水断面积FF(4-24)vBFh2池的总宽度B(4-25)nBb(4-26)所需池数或分格数式中2——积淀区的深度；hb——每一池(或每一格)的宽度.在有积淀试验资料作依照，确立截留速度u(即表面水力负荷／)时，u=QAQ池平面面积AA(4-27)uQt积淀区的水深2h2(4-28)Ah污泥斗和污泥区的容积视每天进入的悬浮物量以及所要求的贮泥周期而定。积淀池中污泥的体积可用下式计算VQc1c2Tm3100P10(4-29)3式中——每天进入积淀池(或分格)的废水量，m/d;Q

cl、c2——分别表示积淀池出入水的悬浮物浓度，(cl-c2)表示池内截留的浓度，mg/L;

γ——污泥容重。如系有机污泥，因为含水率高，γ可近似采纳100Okg/m3;

P——污泥含水率，％；

T----二次排泥的时间间隔(d)，首次积淀池采纳2d，二次积淀池为2～4h。

池底坡:如采纳刮泥机时，纵坡为0.01～0.02，横坡为0.05。

为了保证所堆积污泥不从头卷走，积淀区以下与污泥区应保持必定的缓冲层高度，如无

机械排泥举措时，采纳0.5m，若有机械排泥时，缓冲层上缘应高出刮泥板0.3m。

积淀池的总深度

H＝h1+h2+h3+h4(4-30)式中h1——池超高，一般取0.3m；h2——池有效水深；h3——缓冲层高度;h4——污泥部分高度(包含泥斗)。污泥斗容积V1应经过绘制计算草图，用几何方法计算。关于四棱台形污泥斗，其体积为V11f2f1f2h4f(4-31)3式中f1、f2分别为污泥斗上底和下底面积。V可按下式计算污泥斗以上由底坡形成的梯形部分容积2V2l1l2h4b2(4-32)式中l1、l2——梯形的上下底边长；h——梯形的高度。4例4-43，悬浮物浓度(c1)为430mg/L,水温为29℃。要求悬浮某厂排出废水量为30Om/d物去除率为7O％，污泥含水率为95％。已有积淀试验的数据如图4-18所示。试设计平流沉淀池。

解由试验曲线知，去除率为70％时，积淀时间需65min，最小沉速为1.7m／h，设计时表面负荷减小1.5倍，积淀时间放大1.75倍，分别取1.13m／h和114min(1.9h)。积淀区有效表面积A300266m21.13133m2。如采纳二池，每池平面面积积淀池有效深度11.9300h222.15m133采纳每池宽度B为4.85m，则池长133L27.4m4.85

L27.54B4.855.6污泥容积(贮泥周期为2天计)V1504304300.324243m10001009510方形污泥斗体积(拜见图4-19)V1122.523.50.164.8520.4219m33用三个污泥斗，其整体积为Vi19357m3V池总深度H0.32.150.6752.2255.35m当进水挡板距进口0.5m，出水挡板距出口为0.3m时，池的总长为28.2m.三、竖流积淀池竖流积淀池水流方向与颗粒积淀方向相反，其截留速度与水流上涨速度相等。当颗粒发生自由积淀时，其积淀成效比在平流积淀他中低得多。当颗粒拥有絮凝性时，则上涨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。另一方面，沉速等于水流上涨速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上涨的小颗粒起拦截和过滤作用，因此沉淀效率将比平流积淀池更高。竖流积淀池多为圆形、方形或多角形，但大部分为圆形，直径(或边长)一般在8m以下，常介于4～7m之间。积淀池的上部为圆筒形的积淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，二层之间为缓冲层，约0.3m(图4-20)。废水从进水槽进入池中心管，并从中心管的下部流出，经过反射板的阻截向四周均匀散布，沿积淀区的整个断面上涨，办理后的废水由四周集水槽收集。集水槽大多采纳平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为1.5L/m·s。当池的直径大于7m时，为集水均匀，还可设置辐射式的集水槽与池边环形集水槽相通。

积淀池贮泥斗倾角为45°～60°泥可借静水压力由排泥管排出，排泥管直径应不小于

200mm，静水压力为1.5～2.0m。排泥管下端距离池底不大于2.0m，管上端高出水面许多于0.4m。为了防备飘荡物外溢，在水面距池壁0.4～0．5m处可设挡板，挡板伸入水面以下0.25～

0.3m，伸出水面以上0.1～0.2m。

为了保证水能均匀地自下而上垂直流动，要求池直径(D)与积淀区深度(h2)的比值不超

过3:1。在这种尺寸比率范围内，悬浮物颗粒能在下沉过程中相互碰撞、絮凝，提升表面负

荷。可是，因为采纳中心管布水，难以使水流散布均匀，所以竖流积淀池一般应限制池直径。

竖流积淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响，在无反射板时，中心管流速应不大于30mm/s，有反射板时，可提升到100mm/s，废水从反射板到喇叭口之间流出的速度不该

大于40mm/s。中心管及喇叭口、反射板的结构与尺寸如图4-21所示。反射板底距污泥表面

(缓冲区)为0.3m，池的超高为0.3～0.5m。

竖流积淀池应按试验数据确立最小沉速u及逗留时间t。在

无试验数据时可按一般经验设计。

中心管面积f按最大秒流量计算qmaxm2v0(4-33)中心管直径d

d4fm(4-34)

中心管喇叭口与反射板之间的空隙高度h3

qmaxmh3d1v1(4-35)积淀部分有效断面积Aqmaxm2v(4-36)积淀池直径D

D4Afm(4-37)h积淀区有效深度22×(m)(4-38)h＝vt3600截圆锥部分容积VlV1h5R2Rrr2m3(4-39)H3积淀池的总高度H＝h1+h2+h3+h4+h5(m)(4-40)式中qmax——每池最大设计流量．m3/s；v0——中心管内流速，m/s;

vl——中心管喇叭口与反射板之间空隙的流速，m/s；

d1——喇叭口直径(=1.35d)，m；u——池内水流速度,m/s

t——积淀时间，h；

，视详细废水而定

;

hl—池超高，m;

h4——缓冲层高度，m，一般为

h5——污泥室截圆锥部分高度，

R——截圆锥上部半径，m；

O.3m；

m;

r——截圆锥下部半径，m。例4-5某废水办理厂最大废水量为100L/s

积淀时间为1.5h。求竖流积淀池各部分尺寸。

解采纳四个积淀池，每池最大流量为

，由积淀试验确立设计上涨流速为

0.7mm/s，

qmax

1

4

0.100

0.025m3/s

池内设中心管，流速v0采纳0.03m/s，喇叭口处设反射板，则中心管面积0.0250.83m2

03

d40.831.0m喇叭口直径dl＝1.35d＝1.35m反射板直径d2=13d=13×l.35＝1.755m1反射板表面至喇叭口的距离h30.0250.020.30m1.35

积淀区面积A0.02535.7m2积淀池直径0.007D435.70.836.827.0m积淀区深度h2vt36000.00071.536003.783.8D7.01.843h23.8切合要求为采集办理水，沿池周边设排水槽并增设辐射排水槽，槽宽为b’＝0.2m，排水槽内径为7.0m。槽周长C＝πD-4b’=3.14×7.0-4×0.2＝21.2辐射槽长L’＝4×2×(7.0-l.0)=48m总排水槽长L＝C+L’＝21.2+48=69.2m排水槽每米长的负荷qmax250.361.5L/ms69.2取下部截圆锥底直径为0.4m，贮泥斗倾角为45°，则

7.00.43.3mh52tg452V1h5R2Rrr23.33.523.50.20.2244.87m333积淀池的总高度

H＝hl+h2+h3+h4+h5＝0.3+3.8+0.3+0.3+3.3＝8.0m

所得各部分尺寸见计算草图图4-22。

四、辐流式积淀池

辐流式积淀池是直径较大(20～30m)的圆池，最大直径达100m。中心深度为2.5～5.0m，

周边深度为1.5～3.0m。废水从池中心进入，因为直径比深度大得多，水流呈辐射状向四周

周边流动，积淀后废水往四周集水槽排出。因为是辐射状流动，水流过水断面渐渐增大，水

流速度逐渐减小。池中心处设中心管，废水从池底进入中心管，或用明槽自池的上部进入中

心管，在中心管的四周常有穿孔障板围成的流入区，使废水能沿圆周方向均匀散布。为阻拦

飘荡物质，出水槽堰口前端可加设挡板及浮渣采集与排出装置。

辐流式积淀池大多采纳机械刮泥(特别在池直径大于20m时，几乎都用机械刮泥)，将全

池的堆积污泥采集到中心泥斗，再借静压力或污泥泵清除。刮泥机一般是一种衍架结构，绕

中心旋转，刮泥刀安装在衍架上，可中心驱动或周边驱动。此时，池底坡度为0.05，坡向

中心泥斗，中心泥斗的坡度为0.12～0.16，如图4-23所示。除了常用的中心进水，周边出

水的辐流池外，还有周边进水、中部出水和外周边进水、内周边出水的辐流池。

除了机械刮泥的辐流式积淀池外，也能够将辐流积淀池建成方形，废水沿中心管流入，

池底设多个泥斗，使污泥自动滑进泥斗，形成斗式排泥。这种状况大多用于直径小于20m

的小型池(见图4-23)。

辐流式积淀池的有效水深一般不大于4m，池直径(或正方形的一边)与有效水深之比不

小于6，一般为6～10。采纳机械刮泥时，积淀池的缓冲层上缘应高出刮泥板0.3m，刮泥机

械活动衍架的转数为每小时2～3次。

辐流式积淀池的设计方法好多，国内当前多采纳与平流积淀池相像的方法，取池半径

1/2处的水流断面作为积淀池的设计断面。也有采纳表面负荷进行计算的。对生活污水或与之相像的废水进行办理的表面负荷可采纳

2～3.6m3/m2h，积淀时间为

1.5～2.0h。

积淀部分水面面积可用下式计算，此中q’为表面负荷。QmaxAnq'D4Am池直径h2Qmaxm积淀部分高度nA污泥斗的计算与平流池相同，污泥储存时间采纳积淀池的总高度H＝h1+h2+h3+h4+h5式中h3——缓冲层高，m；

m2

(4-41)

(4-42)

(4-43)

4h。

(4-44)

h1——污泥斗以上的高度(与刮泥机械相关)，m；

其余符号同前。

辐流式积淀池也有益用积淀时间为基准进行计算的，即由进水量及积淀时间可确立池容积，再由池深确立池直径。

五、斜板斜管积淀池

从理想积淀池的特征剖析可知，积淀池的办理效率仅与颗粒积淀速度和表面负荷相关，与池的深度没关。

对一深度为H，体积为V的平流式理想积淀池，由式(4-12)得Q=u0V/H。即在V及H给定的条件下，若欲获取要求的去除率0(由U决定)，办理水量就不可以任意变化；相同，在水量给准时，只好获取固定的去除率。或许说，增大Q，则U0就随之增大，进而降低去除率，反之,若提升去除率0(亦即减小U)，办理的流量就一定减小，二者不行兼得。可是若将该池分为n层浅池，每池深度为h＝H/n,当进入每个浅池的流量为q=Q/n(即水平流速不变)时，00n倍，进而使效率大大提升。当每个浅池保浅池沉速u’＝q/A＝Q/nA＝u/n，即沉速减小了持原有的沉速u0不变时，每个浅池办理的流量为q’=u0A＝Q，则n个浅池的总办理能力提升至本来的n倍。积淀池分层和分格还将改良水力条件。在同一个过水断面长进行分层或分格，使断面的湿周增大，水力半径R(=面积/湿周)减小，进而降低雷诺数Re(=vRρ/μ)，增大弗罗德数Fr(＝v2/gR)，降低水的杂乱程度，提升水流稳固性，增大池的容积利用系数，在工程实质应用上，采纳分层积淀池，排泥十分困难，所以，一般将分层的隔板倾斜一个角度，以便能

自行排泥，这种形式即为斜板积淀池。如各斜隔板之间还进行分格，即成为斜管积淀池。

斜板(管)与水平面间的倾角一般采纳50°～60°，此时总沉降面积为所有斜板在水平方向的投影面积之和，即

n

AAicos(4-45)i1式中i为每块斜板的表面积，α为斜板与水平面的夹角。A500以下，弗罗德数可达10-3～10-4数目级，积淀池加设斜板(管)后，水流雷诺数可降至办理能力比一般积淀池大得多32h，逗留时间大大缩短，节俭占(3～7倍)，过流率可达36m/m地面积。斜板(管)积淀池大多采纳异向流形式，即水流在斜板(管)内的流动方向与颗粒积淀和滑行方向相反，也有采纳同向流及横向流形式(图4-24)。斜板(管)之间间距一般不小于50mm，废水在斜管内流速视不一样废水而定，如办理生活污水，流速为0.5～0.7mm/s。斜板大多采纳聚氯乙烯平板或涟漪板，斜管多为粘合塑料蜂窝管，常以一种组装形式安装。斜板(管)长一般在1.0～1.2m左右。斜板(管)的上层应有0.5～1.0m的水深，斜板(管)下为废水散布区，一般高度不小于0.5m，布水区下部为污泥区。斜板(管)积淀池可采纳多斗排泥，也可采纳钢丝绳牵引的刮泥车，刮泥车在斜板(管)组下往返运动，将池底的污泥聚集至污泥斗。污泥斗及池底结构与一般平流积淀池相同。池出水一般采纳多排孔管集水，孔眼应在水面以下2cm处，防备飘荡物被带走。如飘荡物许多应附设飘荡物采集及排泥装置。异向流斜板(管)积淀池的设计计算式可由以下剖析求得。假定有一个异向流积淀单元，倾斜角为α，长度为l，断面高度为d，宽度为w，单元内均匀水流速度v,所去除颗粒的沉速为v,如图4-25所示。当颗粒由a挪动到b被去除，0可理解为颗粒以v的速度上涨l+l1的同时以u0的速度下沉l2的距离，二者在时间上相等,即

ll1l2vu0ldsincoslcossindvu0ddsincos积淀单元长度

v1dlsincosu0(4-47)积淀单元的断面面积为dw，则单元所经过的流量为q＝dwv(4-48)以式(4-46)代入，式(4-48)可变成qdwu0lcos1lwcosdwdu0sin(4-49)sin式中lw实质上即为积淀单元的长与宽方向的面积，lwcosα即为斜板在水平方向投影的面积，可用ai取代。dw代表积淀单元的断面积，dw/sinα即为积淀池水面在水平方向的面积，可用a表示，这样即可得q=u(a+a)(4-5O)01假如池内有n个积淀单元，并且考虑斜板〔管)有必定的壁厚度，池内出进口影响及板管内采纳均匀流速计算时，上式可修正得积淀池设计流量：η0f十A)(4-51)Q=u(A式中η——系数O.7，一般范围；Af——斜板(管)积淀池所有斜壁在水平方向的投影面积，A=naf——积淀池水面在水平面上的投影面积。A即异向流斜板(管)积淀池的截留速度;u0QAAf(4-52)斜板设计长度1v1dl'sincosu0(4-53)依据相同方法，能够求得同向流状况下斜板的理论长度l及设计长度l’v1dlsincosu0(4-54)1v1dl'sincosu0(4-55)一个斜板单元的理论流量q=u0(af-a)(4-56)斜板积淀池设计流量Q=ηu(A-A)(4-57)f0即同向流斜板(管)积淀池的截留速度u0QAfA(4-58)横向流斜板(管)积淀池的积淀状况如图4-26所示，由相像定律得vLu0lsin

式中L表示积淀区的长度。

一个积淀单元的流量Lu0dqldvafu0sin式中af为积淀单元的表面积。

积淀池的设计流量

Q=Afuη

横向流积淀池截留速度

4-59）

(4-60)

（4-61）

Qu0Af(4-62)式中Af为积淀区所有斜板的水平拍照面积。理论上说，同向流斜板(管)积淀池的效率最高，可是，因为水与积淀物流向相同时，两相的分别较困难，所以当前广泛采纳的是异向流积淀池。第三节隔油池石油开采与炼制、煤化工、石油化工及轻工等行业的生产过程排出大批含油废水。油品相对密度一般都小于1,只有重焦油相对密度大于1。假如油珠粒径较大，呈悬浮状态，则可利用重力进行分别，这种设施通称为隔油池。隔油池的种类好多，国内外广泛采纳的是一般平流隔油池和斜板隔油池。一般平流隔油池与积淀池相像，废水从池的一端进入，从另一端流出，因为池内水平流速很小，进水中的轻油滴在浮力作用下上调，并且积聚在池的表面，经过设在池面的集油管和刮油机采集浮油，浮油一般能够回用。相对密度大于1的油粒随悬浮物下沉。平流隔油池一般许多于两个，池深1.5～2.0m，超高9.4m，每单格的长宽比不小于4，工作水深与每格宽度之比不小于0.4m，池内流速一般为2～5mm/s，逗留时间一般为1.5～2.Oh，可将废水中含油量从400～1000mg/L降至150mg/L以下，去除效率达70％以上，所去除油粒的最小直径为10O～150μm.刮油机能够是链条牵引或钢索牵引的。在用链条牵引时，刮油机在池面上刮油，将浮油推向池尾端，而在池底部可起着刮泥作用，将下沉的油泥刮向池进口端的泥斗。池底部应保拥有的底坡，贮泥斗深度一般为0.5m，底宽不小于0.4m，侧面倾角不该小于45°～60°。一般隔油池水面的油层厚度不该大于0.25m。为了采集和清除浮油，在水面处应设集油管。集油管一般直径为200～300mm的钢管束成，沿管轴方向在管壁上开有60°角的切口，集油管可用螺杆控制，使集油管能绕管轴转动。平常切口处于水面以上，收油时将切口旋转到油面以下，浮油溢入集油管并沿集油管流向池外。集油管常设在池出口处及进水

间，管轴线安装高度与水面相平或低于水面5cm。

隔油池的进水端一般采纳穿孔墙进水，在出水端采纳溢流堰。

为了保证隔油池的正常工作，池表面应加盖，以防火、防雨、保温及防备油气发散，污染大气。在严寒地域或季节，为了增大油的流动性，隔油池内应采纳加温举措，在池内每隔

必定距离，加设蒸汽管，提升废水温度。水平隔油池结构简单，工作稳固性好，但池容积较大，占地面积也大。基于当前国内生产的刮油机规格。在隔油池设计中，每单格宽度应与刮油机跨度相适应，常采纳6.0、4.5、3.O、2.5、2.0m几种。假如人工清油，一般单格宽度不宜超出3.0m。平流隔油池的设计可按油粒上涨速度或废水逗留时间计算。油粒上涨速度u’可经过试验求出(同积淀的方法相同)或直策应用修正的Stokes公式计算gd20cm/su18(4-63)式中水的密度ρ0和绝对粘度μ分别由图4-27和图4-28查得。β表示因为水中悬浮物影响，使油粒上调速度降低的系数：

41040.8s24104s2(4-64)式中s表示废水中悬浮物的浓度，mg/L。隔油池的表面积AQm2(4-65)u3式中Q——废水设计流量，m/h；α——考虑池容积利用系数及水流紊流状态对池表面积的修正当，它与v/u的比值有关(v为水平流速)，其值按表4-4选用。

为了提升单位池容积的办理能力，隔油池也有采纳斜板形式，如图4-29所示。池内斜板大部分采纳聚酯玻

璃钢涟漪板．板间距为20～50mm，倾角不小于45，斜板

采纳异向流形式，废水自上而下贱入斜板组、油粒沿斜板

上调。实践表示，斜板隔油池所需逗留时间仅为平流隔油

池的1/2～1/4，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为

60μm。

用斜板隔油池办理石油炼厂废水时，出水含油量可控制在50mg/L之内。国内当前设计板长为175mm，板宽为750mm。厚1～1.5mm，波长130mm，波高16.5mm，涟漪板睁开宽度为

913mm，板间距为40mm。池内废水逗留时间为15～20min，板间流速0.7～0.8mm/s。布水栅用厚6～10mm的钢板制成，板上开孔直径为20mm，总开孔面积为布水面积的6％，在办理石油炼制厂废水时，表面负荷为0.6～0.8m3/m2·h。为了防备油类物质附着在斜板上，应采纳不亲油资料做斜板，但实质上比较困难，所以，在斜板隔油池的运转中也常有挂油现象，应按期用蒸汽及水冲洗，防备斜板间拥塞。废水含油量大时，可采纳较大的板间距(或管径)，含油量小时，间距能够减小。

壳牌石油企业研制的斜板隔油池即所谓

PPI型油水分别池如图

4-30

所示。该装置可去除大

于60μm的油珠。

第四节气浮池气浮法是利用高度分其余渺吝啬泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上调到水面实现固液或液液分其余过程。在水办理中，气浮法宽泛应用于：(l)分别地面水中的渺小悬浮物、藻类及微絮体；(2)回竣工业废水中的实用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等；(3)取代二次积淀池，分别和浓缩节余活性污泥，特别合用于那些易于产生污泥膨胀的生化办理工艺中；(4)分别回收含油废水中的悬浮油和乳化油；(5)分别回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性物质和金属离子。与积淀法对比较，气浮法拥有以下特色：(1)因为气浮池的表面负荷有可能高达310～20min，并且池深只要2m左右，故占地较少，节俭12m/m·h，水在池中逗留时间只要

基建投资；(2)气浮池拥有预曝气作用，出水和浮渣都含有必定量的氧，有益于后续办理或

再用，泥渣不易腐化;(3)对那些很难用积淀法去除的低浊含藻水，气浮法办理效率高，甚至

还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；(4)浮渣含水率低，一般在96％以下,比积淀池

污泥体积少2～10倍，这对污泥的后续办理有益，并且表面刮渣也比池底排泥方便；(5)可

以回收利用实用物质；(6)气浮法所需药剂量比积淀法节俭。可是，气浮法电耗较大，办理

每吨废水比积淀法多耗电约0.O2～0.04kWh；当前使用的溶气水减压开释器易拥塞；浮渣怕

较大的风雨侵袭。

一、基来源理

气浮过程包含气泡产生、气泡与颗粒(固体或液滴)附着以及上调分别等连续步骤。实现气浮法分其余必需条件有两个:第一，一定向水中供给足足数目的微细气泡，气泡理想尺寸

为15～30μm；第二，一定使目的物呈悬浮状态或拥有疏水性质，进而附着于气泡上调升。1．气泡的产生

产生微气泡的方法主要有电解、分别空气和溶解空气再开释三种。

向水中通入5～10V的直流电，废水电解产生H2、O2和CO2等，气泡微细，密度小，直径约10～60μm，浮升过程中不会惹起水流紊动，浮载能力大，特别合用于柔弱絮凝体的分别。如采纳铝板或钢板作阳极，则电解溶蚀产生的Fe2+和A13+离子经过水解、聚合及氧化，生成拥有凝集、吸附及共沉作用的多核羟基络合物和胶状氢氧化物，有益于水中悬浮物的去除。但因为存在电耗较高，电极板易结垢等问题，当前该法主要用于中小规模的工业废水办理。

电解装置拜见第六章。

分别空气的方法和设施好多。

①经过由粉末冶金、素烧陶瓷或塑料制成的微孔板(管)，将压缩空气分别为吝啬泡。气泡大小与微孔孔径及水的表面张力相关

r1/21/4RLG(4-66)式中r——气泡半径，mm；

R——扩散板微孔半径，mm；

LG——水气界面张力，10-5N/cm；

——经验系数，采纳ε＝6。

这种方法简单易行，但产生的气泡较大(直径1-10mm)、微孔板(管)易拥塞。

②将空气引入一个高速旋转的叶轮邻近，经过叶轮的高速剪切运动，将空气吸入并分别

为吝啬泡(直径1mm左右)。叶轮气浮设施如图4-31所示。在气浮池底部设有叶轮1，叶轮

直径多为200～600mm，叶轮经过转轴3由池顶的电机驱动，转速多用900～1500r/min。叶

轮上边装有带导向叶片6的固定盖板2。叶轮与导向叶片间距5～8mm。盖板与叶轮间距

10mm(空气吸进口)，盖板上开孔12～18个，孔径20～30mm，作循环进水孔。

叶轮气浮池一般采纳正方形，边长不超出叶轮直径的6倍。当办理规模较大时，可在一

个气浮池中设多个叶轮。气浮池的工作水深一般为2.5-4m，气浮时间15-20min。

NqHkW102(4-67)叶轮所需轴功率式中q表示一个叶轮能吸入的水气混淆物量，可按下式计算：qQm3/s(4-68)Q——办理水量，m3/s；m1式中m——平行工作的叶轮个数;α——曝气系数，取实验值O.35;H——气浮池的静水压力，亦即叶轮旋转产生的扬程，其值用下式计算：Hav2a——压力系数，等于2g(4-69)式中0.2～0.3；v——叶轮圆周线速度，m/s。式(4-67)中ρ表示气水混淆物的容重，一般为670kg/m3；η为叶轮效率，可取0.2～0.3。叶轮气浮合用于悬浮物浓度高的废水，如用于洗煤废水及含油脂、羊毛等废水的办理，

也用于含表面活性剂的废水泡沫浮上分别，设施不易拥塞。

③利用射流器或水泵吸入和分别空气，这种方法设施简单，但受设施工作特征的限制，

吸肚量不大，一般不超出进水量的10％(V％)。

溶气气浮是使空气在必定压力下溶于水中并呈饱和状态，而后使废水压力忽然降低，这

时溶解的空气便以渺小的气泡从水中析出并进行气浮。用这种方法产生的气泡直径约为

20～100μm，并且可人为地控制气泡与废水的接触时间，因此净化成效比分别空气法好，应

用宽泛。

依据气泡从水中析出时所处的压力不一样，溶气气浮又可分为两种方式：一种是空气在常

压或加压下溶于水中，在负压下析出，称为溶气真空气浮；另一种是空气在加压下溶入水中，

在常压下析出，称为加压溶气气浮。后者宽泛用于含油废水的办理，往常作为隔油后的增补

办理和生化办理前的预办理。

溶气真空气浮的主要特色是气浮池在负压下运转，所以空气在水中易呈过饱和状态，析

出的空肚量取决于溶解空肚量和真空度。这种方法的长处是溶气压力比加压溶气法低，能耗

较小，但其最大弊端是气浮池结构复杂，运转保护都有困难，所以在生产中应用不多。

加压溶气气浮按溶气水不一样有所有进水溶气、部分进水溶气和部分办理水溶气三种基本

流程。所有进水加压溶气流程的系统配置如图4-32所示。所有原水由泵加压至0.3～0.5MPa，

压入溶气罐，用空压机或射流器向溶气罐压入空气。溶气后的水气混淆物再经过减压阀或释

放器进入气浮池进口处，析出气泡进行气浮。在分别区形成的浮渣用刮渣机撇除。这种流程

的弊端是能耗高，溶气罐较大。若在气浮以前需经混凝办理时，则已形成的絮体必然在压缩

和溶气过程中破裂，所以混凝剂耗量许多。当进水中悬浮物多时，易拥塞开释器。

在部分进水溶气和部分办理水溶气两种流程中，用于加压溶气的水量只分别占总水量的

30％～35％和10％～20％。所以，在相同能耗的状况下，溶气压力可大大提升，形成的气

泡更小，更均匀，也不损坏絮凝体.

不论何种流程，其主要设施有加压泵、溶气罐随和浮池。消肚量、析出气泡的大小及均

匀性与压力、温度、溶气时间、溶气罐及开释器结构等要素相关。空气在水中的溶解度

V与压力

p

的关系切合亨利定律。

VKTPL/m3H2O(4-70)式中K——溶解度系数，与温度相关；Tp——溶气的绝对压力，以mmHg计。

空气在水中的溶解速度与空气和水的混淆接触

程度，水中空气溶解的不饱和程度等要素相关。在静

止或迟缓流动的水流中，空气的扩散溶解相当迟缓

(见图4-33)。生产上溶气时间一般采纳2～4min。

溶气罐是一个密封的耐压钢罐，罐上有进气管、排气管、进水管、出水管、放空管、水位计和压力表。空气与水在罐内混淆、溶解。为了提升溶肚量和速度，罐内常设若干隔板或填料。操作压力0.3～0.5MPa。供气方式可采纳在水泵吸水管上吸入空气、在水泵压水管上设置射流器或采纳空气压缩机供气。溶气水经过减压开释装置，频频地遇到缩短、扩散、碰撞、挤压、旋涡等作用，其压力能快速消逝，水中溶解的空气以极细的气泡开释出来。当前已有多种形式的减压开释装置在使用中，如针形阀、WRC喷嘴、TS型(或TJ型)开释器、一般截止阀等。

空气从水中析出的过程大概可分为两个步骤，即气泡核的形成过程与气泡的增添过程。

此中第一个步骤起决定性作用。可否形成稳固分其余气泡取决于废水的表面张力。因为形成气泡，意味着增大水气界面积，所以表面张力愈小，愈简单形成稳固的气泡，气泡直径也愈

小。溶气开释气泡的大小可由下式计算

2LGrp1p2(4-71)式中r——析出气泡的最小半径，cm；21、2——分别为溶气水开释前后的压力，；10-5N／cmppLG意义同前。

2．悬浮物与气泡附着

悬浮物与气泡附着有三种基本形式：气泡在颗粒表面析出，气泡与颗粒吸附以及聚体中

裹夹气泡。

气泡可否与悬浮颗粒发生有效附着主要取决于颗粒的表面性质。假如颗粒易被水湿润，

则称该颗粒为亲水性的，如颗粒不易被水湿润，则是疏水性的。颗粒的湿润性程度常用气液固三相间相互接触时所形成的接触角的大小来解说。在静止状态下，当气、液、固三相接触

时，在气液界面张力线和固液界面张力线之间的夹角(对着液相的)称为均衡接触角，用θ表示。θ＜90°者为亲水性物质，θ＞90°者为疏水性物质，这可从图4-34中物质与水接触面积的大小清楚地看出。不论物质的湿润性怎样，在三相接触点上，

三个界面张力老是处于均衡状态，即

LSLGcos180GS(4-72)当气泡与颗粒共存于水中时，在其附着前，单位

界面面积上的界面能之和为Wl＝σLs+σLG，附着后，

单位附着面积上的界面能相应减小为W2=σGS，其界面

能降低的数值为

W=Wl-W2=σLS+σLG-σGS(4-73)

将式(4-72)代入，整理得

W=σLG(1-cosθ)(4-74)由式(4-74)可见，(1)当颗粒完整被水湿润时，0,cos1,W0，颗粒不可以与气泡相粘附，所以也就不可以用气浮法办理。(2)当颗粒完整不被水湿润时，180,cos1,W2LG颗粒与气泡粘附密切，最易于用气浮法去除。(3)对σLG值很小的系统，固然有益于形成气泡，但W很小，不利于气泡与颗粒的粘附。若要用气浮法分别亲水性颗粒(如纸浆纤维、煤粒、重金属离子等)，就一定投加适合的药剂，以改变颗粒的表面性质，这种药剂往常称为浮选剂。浮选剂大部分由极性-非极性分子所构成，其极性端含有-OH，-COOH，-SOH，-NH，≡N等亲水基团，而非极性端主假如烃32链。比如肥皂中的实用成分硬脂酸C17H35COOH，它的-C17H35是非极性端，疏水的，而-COOH是极性端，亲水的。在气浮过程中，浮选剂的极性基团能选择性地被亲水性物质所吸附，非极性端则朝向水，进而使亲水颗粒表面变成疏水表面。浮选剂的种类好多，如松香油、石油及煤油产品，脂肪酸及其盐类，表面活性剂等。对不一样性质的废水应经过试验，选择适合的品种和投加量，必需时可参照矿冶工业浮选的资料。二、气浮设施及其设计计算

．气浮池

当前常用的气浮池均为敞式水池，与一般积淀池结构基真相同，分平流式和竖流式两种。

平流式气浮池池深一般为1.5～2.0mm,不超出2.5m。池深与池宽之比大于0.3。气浮池表面

33

平流式气浮池的结构表示如图4-31所示。反响絮凝后的原水与载气水充分混淆后，均

匀散布在气浮池的整个池宽上。为了防备进口区水流对颗粒上调的扰乱，在气浮池的前部均

设置隔板，使已附着气泡的颗粒向池表面浮升。隔板与水平面夹角约60°，板顶离水面约

0.3m。在隔板前面的部分称为接触区，在隔板后边的则称为分别区。在接触区隔板下端的水

流上涨流速一般可取20mm/s左右，而隔板上端的上

升流速则一般为5～20mm/s，接触室的逗留时间不

少于2min。分别区的作用是使附着气泡的颗粒与水

分别，并上调至池面。颗粒的上调速度依据附着气

泡后的视密度可由式(4-3)估量，也可实测获取。另

一方面，清水从分别区的底部排出，产生一个向下

流速。明显，当颗粒上调速度大于向下贱速时，固-

液能够分别；当颗粒上调速度小于向下贱速时，颗

粒则下沉而随水流排出。所以，分别区的大小实质

上受向下贱速的控制。设计时向下贱速可取1.0～

3.0mm/s。

浮集于水面的浮渣的厚度与浮渣性质和刮渣周

期相关。有时浮渣厚度可达数十厘米，而有的则很

薄，且很易破裂，一般都用机械方法刮渣。刮渣机

的水平挪动速度为5m/min。采纳逆水流方向刮渣可

防备浮渣下沉。采集的浮渣如泡沫好多，可经加热办理消泡。

竖流式气浮池如图4-35所示。池高度可取4～5m，长宽或直径一般在9～10m之内。中央进水室、刮渣板和刮泥耙都安装在中心转轴上，依赖电机驱动以相同速度旋转。

、溶肚量与溶气水量的估量

在加压溶气系统设计中，常用的基本参数是气固比(G/S)，即空气析出量G与原水中悬浮固体量S的比值，定义为Gqa1a2SQc0(4-75)式中q——加压溶气水量，m3/h，如所有进水加压，则q＝Q；a1和a2——分别为溶气罐内随和浮池出水中的空气溶解量,mg/L；c0——废水中欲除掉的污染物浓度，mg/L。

依据亨利定律，上式可写为Gqa0fp1SQc0（4-76）式中a——个大气压下空气在水中的饱和溶解度，mg/L，其值与温度相关(见表4-6)；0——溶气水中空气的饱和系数，其值与溶气罐结构、溶气压力和时间相关，一般为

0.5～0.8；

p——溶气罐中的绝对压力，kg/cm2.

试验表示，参数G/S对气浮成效影响很大。

三种废水的气浮试验结果如图4-36所示。由图可见，对

同一种废水,G/S值增大，出水悬浮物浓度降低，浮渣固体含

量提升；而不一样的废水，其气浮特征不一样。所以，适合的G/S

值应由试验确立，当无实测数据时，一般可采纳0.005～0.060，

原水的悬浮物含量高时，取下限，低时则取上限。

依据试验或公式计算确立G/S值后，可用下式计算所需要的空肚量0VV0G/Sc0a1mg/LH2O(4-77)f当确立了气固比G/S和溶气压力p后，可由式(4-76)计算溶气水量q。第五节

化学

积淀

化学积淀法是向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反响，生成难

熔解合物，而后经过积淀或气浮加以分其余方法。这种方法可用于给水办理中去除钙、镁硬

度，废水办理中去除重金属(如Hg、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu等)和某些非金属(如As、F等)离

子态污染物。

化学积淀法的工艺流程和设施与混凝法相近似，主要步骤包含：(1)化学积淀剂的配制

与投加；(2)积淀剂与原水混淆、反响；(3)固液分别，设施有积淀池、气浮池等；(4)泥渣

办理与利用。

一、基来源理

物质在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取决于物质和溶剂的天性，

也与温度、盐效应、晶体结构和大小等相关。习惯上把溶解度大于1g/100gH2O的物质列为

可溶物，小于0.1g/100gH2O的，列犯难溶物，介于二者之间的，列于微溶物。利用化学沉淀法办理水所形成的化合物都是难溶物。

在必定温度下，难熔解合物的饱和溶液中，各离子浓度的乘积称为溶度积，它是一个化学均衡常数，以Ksp表示。难溶物的溶解均衡可用以下通式表达

AmBn固mAnnBm(4-78)KSPAnmnBm

若，AnmnAnmBmnBm<KSP溶液不饱和，难溶物将持续溶解；＝Ksp，溶液达饱AnmBmn和，但无积淀产生；＞K,将产生积淀，当积淀完后，溶液中所余的离子浓度sp仍保持AnmBmn＝Ksp关系。所以，依据溶度积，能够初步判断水中离子能否能用化学沉淀法来分别以及分其余程度。若欲降低水中某种有害离子A，(1)可向水中投加积淀剂离子C,以形成溶度积很小的化合物AC，而从水中分别出来；(2)利用同离子效应向水中投加同离子B，使A与B的离子积大于其溶度积，此时式(4-78)表达的均衡向左挪动。若溶液中有数种离子共存，加入积淀剂时，必然是离子积先达到溶度积的优先积淀，这种现象称为分步积淀。明显，各样离子分步积淀序次取决于溶度积和相关离子的浓度。难熔解合物的溶度积可从化学手册中查