第二章 水的物理化学处理方法-格栅、沉淀.ppt

第二章水的物理化学处理方法 第一节水中粗大颗粒物质的去除 理解 第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除 掌握计算应用 第三节水中溶解物质的去除 掌握 第四节水中有害微生物的去除 理解 第五节水的其他物理化学处理方法 了解 粒径在0 1或1mm以上 第一节水中粗大颗粒物质的去除 去除方法 筛滤 截留 沉降 离心 相应设备 格栅 筛网 微滤机 离心机 旋流分离器 预处理 3 城市污水二级处理流程 1 格栅 筛网 微滤机 5 格栅 格栅由一组 或多组 相平行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在进水的渠道 或进水泵站集水井的进口处 以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质 作用 去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物 并保证后续处理设施能正常运行 选用栅条间隙的原则 不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备 6 格栅的种类 按栅条净间隙 按格栅形状 按清渣方式 粗格栅 50 100mm 中格栅 10 40mm 细格栅 1 5 10mm 平面格栅 曲面格栅 人工清渣 机械清渣 7 平面格栅型号表示法 8 与水平倾角 30 60 与水平倾角 60 90 9 机械清渣式格栅 移动伸缩臂式格栅 回转式机械格栅 阶梯式机械格栅 转鼓式机械格栅 10 回转式机械格栅 11 阶梯式机械格栅 12 转鼓式机械格栅 13 14 15 渐扩与栅后槽底 16 17 18 19 讨论 当通过格栅的水流速度过快时会出现什么问题 当通过格栅的水流速度过慢时又会出现什么问题 格栅设计安装要求 通过格栅的水流速度应保持在0 6 1 0m s之间 一般可取0 7m s 平均流量时 一般当通过格栅时的水头损失达10 15cm时应予清捞 为了避免造成壅水现象 栅后的渠底应比栅前低10 15cm 如果只安装一套格栅时 应设置溢流旁通道 旁通道进口处设有间距为75 100m的垂直栅条 1 2筛网 当需要去除水中纤维 纸浆 藻类等稍小的杂物时 可选用不同孔径的筛网 孔径小于10mm的筛网主要用于工业废水的预处理 它可将尺寸大于3mm的漂浮物截留在网上 孔径小于0 1mm的细筛网则用于处理后出水的最终处理或作为重复利用水的处理 筛网装置有转鼓式 旋转式 转盘式和振动筛等 转鼓式筛网的示意图 1 3微滤机 微滤机具有占地面积小 过滤能力大 操作方便等优点 可用于自来水厂原水过滤以去除藻类 水蚤等浮游生物 也可用于工业用水的过滤处理 工业废水中有用物质的回收 如造纸废水的白水微滤净化和纸浆回收 以及污水的最终处理等 微滤机结构示意图 转鼓 池 水槽 出水 集渣斗 排渣 冲洗设备 分离因素 压力式水力旋流器 重力式水力旋流器 离心力产生方式类型 水旋分离设备 器旋分离设备 离心机 a 离心力 重力 C m m0 u2 r F m m0 g rn2 900 2 离心分离 压力式水力旋流器 重力式水力旋流器 重力式水力旋流器也称水力旋流沉淀池 与压力式旋流器相比 直径要大得多 离心力的作用减弱 颗粒的分离主要是由重力决定的 在这两种力的作用下 颗粒被抛向池壁并沉于池底 定期由抓斗排渣 压力式水力旋流器的表面负荷比较高 可达1000m3 m2 h 但水力旋流沉淀池的表面负荷一般只有25 30m3 m2 h 离心机 按分离因素 的大小可 1500低速离心机 1500 3000中速离心机 3000高速离心机 常速离心机 离心机分离容器几何形状 转筒式离心机 管式离心机 盘式离心机 板式离心机 转速达5000 15000r min 污泥或化学沉渣的脱水 乳化油的分离 第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除 一 沉淀 一 沉淀基础理论 31 32 悬浮固体浓度不高 颗粒间互不干扰 各自独立完成沉淀过程 颗粒的物理性质不发生变化 沉淀轨迹呈直线 沙粒在沉砂池中就属于自由沉淀 悬浮固体浓度不高 但颗粒之间相互碰撞产生絮凝作用 颗粒的粒径与质量逐渐加大 沉速加快 典型例子是化学混凝沉淀及活性污泥在二沉池中间段的沉淀 悬浮颗粒浓度较高 5000mg L以上 颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响 颗粒间相对位置保持不变 形成一个整体共同下沉 与澄清水之间有清晰的泥水界面 二次沉淀池与污泥浓缩池中发生 悬浮颗粒浓度很高 颗粒相互之间已挤压成团状结构 互相接触 互相支撑 下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出 使污泥得到浓缩 二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀 33 重力大于浮力时 下沉 重力等于浮力时 相对静止 重力小于浮力时 上浮 1 自由沉淀及其理论基础 34 1 自由沉淀及其理论基础 分析的假定 颗粒为球形 颗粒只在重力作用下沉淀 不受器壁和其他颗粒影响 静水中悬浮颗粒开始沉淀时 因受重力作用产生加速运动 经过很短的时间后 颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时 颗粒即等速下沉 35 1 沉淀开始时 悬浮颗粒在水中受到的力FgFg是促使沉淀的作用力 是颗粒的重力与水的浮力之差 式中 Fg 水中颗粒受到的作用力 V 颗粒的体积 S 颗粒的密度 L 水的密度 g 重力加速度 悬浮颗粒沉淀过程中的受力分析 36 球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力平衡时 即 因 得球状颗粒自由沉淀的沉速公式 37 当颗粒粒径较小 沉速小 颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时 颗粒周围绕流处于层流状态 在层流状态下 将CD 24 Re 带入式中 整理得自由颗粒在静水中的运动公式 亦称斯托克斯定律 式中 水的动力黏度 38 由上式可知 颗粒沉降速度us与下述因素有关 斯托克斯定律 当 s大于 L时 s L为正值 颗粒以us下沉 当 s与 L相等时 us 0 颗粒在水中呈悬浮状态 这种颗粒不能用沉淀去除 s小于 L时 s L为负值 颗粒以us上浮 可用浮上法去除 us与颗粒直径d的平方成正比 因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度 或上浮速度 提高去除效果 us与 成反比 随水温上升而下降 即沉速受水温影响 水温上升 沉速增大 对于雷诺数不同的水流环境 颗粒沉降情况差别很大 必须通过沉降实验来确定水样的沉降性能 40 自由沉淀试验 沉淀柱 H 1号 2号 n号 悬浮颗粒原始浓度为C0 t t1时 测得C1 t t2时 测得C2 t tn时 测得Cn Ci C1 C2 Cn 剩余量x Ci C0去除量为1 x t0时刻的沉速u0 H t0 u0 取不同沉淀时间的水样悬浮物剩余浓度 h u u u0 可去除颗粒的位置h ut0去除比例为 41 剩余量x ut mm s 剩余量与沉速关系曲线 u0 u u2 dx 需去除沉速为u0的颗粒的总去除率 x x0 x2 理想的沉淀池示意图 H 进水区 出水区 43 沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同 水平流速为v 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉 下沉速度为u 在沉淀池的进口区域 水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上 颗粒一经沉到池底 即认为已被去除 理想沉淀池的几个假定 44 当某一颗粒进入沉淀池后 另一方面 颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉 其沉速即是颗粒的自由沉降速度u 一方面随着水流在水平方向流动 其水平流速v等于水流速度 颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和 在沉淀过程中 是一组倾斜的直线 其坡度i u v ut v v Q A Q H b 45 设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度 当颗粒沉速u u0时 无论这种颗粒处于进口端的什么位置 它都可以沉到池底被去除 即左上图中的迹线xy与x y 当颗粒沉速u u0时 位于顶端的颗粒不能沉到池底 会随水流出 如左下图中轨迹xy 所示 而当其位于水面下的某一位置时 它可以沉到池底而被去除 如图中轨迹x y所示 说明对于沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒 只有一部分会沉到池底被去除 46 47 上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系 将上式带入式中并简化后得出Q A 反映沉淀池效率的参数 一般称为沉淀池的表面水力负荷 或称沉淀池的溢流率 用符号q表示 v Q A Q H b Q u0 L H Hb u0A u0 Q A q Q A 48 理想沉淀池中 u0与q在数值上相同 但它们的物理概念不同 u0为颗粒的截留速度 其物理意义为 沉淀池达到一定的去除率时 能够被全部去除的颗粒的最小沉速 u单位是m h q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量 单位是m3 m2 h 故只要确定颗粒的最小沉速u0 就可以求得理想沉淀池的溢流率或表面水力负荷 由于存在温差 密度差 风力影响等原因造成的紊流 使前面的简化假定会产生偏差 过流率比理想情况要低 要加以修正 u0与q的关系 对理论过流量的修订 在实际沉淀池中 情况要比理想沉淀池复杂得多 前面的简化条件都会因紊流 风吹 水温等影响而引起偏差 所以需要对理论值加以修正 通常可取q q0 1 5或t 1 5 2 t0所有形式的沉淀池均有典型的设计值 这些数据通常可以取代实验室或中试数据 如果有充足的时间和资金 设计工程师会针对沉淀区的设计 进行实验室试验 例题 某废水静置沉淀试验数据如下表 试验有效水深H 2m 求此废水在负荷为25m3 m2 d的悬浮物质理论总沉降去除率 解 指定的颗粒沉降速度为u0 25m3 m2 d 25 100cm 24 60min 1 74cm min 计算曲面面积可得积分项 从图上可知 1 74对应的残余百分数为54 小于沉降速度1 74cm min的颗粒与全部颗粒的比值为54 上述面积总和 45 3 悬浮物质总去除率为 E 1 0 54 45 3 1 74 0 71 71 通过公式E 1 x0 1 u0 udx x0 0 E t与E u曲线的绘制 E t与E u曲线的绘制 E u曲线与水深无关 目前尚没有适当的数学关系式来描述絮凝沉淀 在悬浮物沉降过程中 悬浮颗粒因互相碰撞凝聚而使尺寸变大 沉速随池深增加而增加 在絮凝沉淀过程中 对于一定的颗粒 不同水深将有不同的沉淀效率 水深增大 沉淀效率也增高 这是因为絮凝后颗粒的沉速加大 所以 E u曲线与试验水深有关 这与自由沉降过程是不同的 2 絮凝沉淀及其理论基础 絮凝沉降特点 在絮凝沉降过程中 悬浮颗粒因互相碰撞凝聚而使尺寸变大 沉速将随深度而增加 同时水深越深 较大颗粒追上较小颗粒而发生碰撞并凝聚的可能性也越大 因此 悬浮物的去除率不仅取决于沉淀速度 而且与深度有关 絮凝沉降实验 在柱筒的不同深处设有取样口 在不同的沉淀时间 从不同的深处取样 测出悬浮物的浓度 并计算出悬浮物的去除率 将这些去除率点绘于相应的深度与时间的坐标上得到等浓度曲线 絮凝沉降实验图 例题 一废水在有效水深1 8米的沉淀柱内进行沉降试验 数据如图所示 求沉淀时间60分钟时的悬浮物总去除率 解 由图可知 60分钟时取样口的去除率为48 此时沉降速度大于u0 1800 60 60 0 5mm s的颗粒物占总颗粒物浓度的48 沉降速度小于u0的颗粒沉降去除率为u u0 在去除率50 65 之间的颗粒平均沉降速度为 1 3 100 60 60 0 35mm s 去除率65 80 之间的颗粒平均沉降速度为 0 7 1000 60 60 0 2mm s总去除百分数为 E E0 P1u1 u0 P2u2 u0 其中P1 P2为沉淀百分数的差值 则 E 48 50 48 1 7 1 8 65 50 1 3 1 8 80 65 0 7 1 8 66 5 当水中悬浮物质的浓度很高时 颗粒间隙相应减小 在沉降过程中会产生颗粒彼此干扰的拥挤沉降现象 同时 沉速较快的颗粒下沉所置换的液体体积的上涌也会对周围颗粒的下沉产生影响 因此 颗粒的实际沉降速度应是自由沉降时的沉速减去液体的上涌速度 经过一段时间后 上层逐渐变清而下层的颗粒浓度增高 使上涌速度加大 最终使全部颗粒以接近相同的沉速下沉 这种沉降过程称之为拥挤沉降 成层沉降 压缩沉降即污泥浓缩 底部污泥颗粒受到上部污泥的压力 颗粒间的孔隙水被挤出 污泥浓度增高 3 拥挤沉降和压缩沉降 63 沉砂池的作用 沉砂池的工作原理 沉砂池的几种形式 以重力或离心力分离为基础 即将进入沉砂池的污水流速或旋流速度控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉 而有机悬浮颗粒则随水流带走 2 沉砂池 64 沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数 城市污水厂一般均设置沉砂池 并且沉砂池的个数或分格数应不小于2 工业污水是否要设置沉砂池 应根据水质情况而定 设计流量应按分期建设考虑 最大时流量 最大组合流量 合流制流量沉砂池去除的砂粒相对密度为2 65 粒径为0 2mm 65目 以上 城市污水的沉砂量可按每立方米污水沉砂0 03L计算 其含水率约为60 容重约1500kg m3 贮砂斗的容积应按2d沉砂量计算 贮砂斗壁的倾角不应小于55 排砂管直径不应小于200mm 沉砂池的超高不宜小于0 3m 65 工作原理 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池 它构造简单 实际上是一个比入流渠道和出流渠道较宽和较深的渠道 过水断面增大 流速下降 主要构造 入流渠 沉砂区 沉砂斗 出流渠等部分组成 优点 截留效果好 工作稳定 构造简单 缺点 流速不易控制 沉砂中有机物含量高 需要洗砂 平流式沉砂池 66 入流渠 沉砂区 贮砂斗 出流渠 启闭机 67 平流沉砂池的设计参数 1 0 15m s V 0 3m s 2 水力停留时间不少于30s 一般30 60s 3 有效水深h 1 2m 一般采用0 25 1 0m 池宽 0 6m 4 进水部分应采取消能和整流措施 5 池底底坡一般为0 01 0 02 6 沉砂池超高不宜小于0 3m 7 排砂方式 重力排砂 排砂管d 200mm 对大中型污水处理厂 一般采用机械排砂 68 平流式沉砂池的设计计算 L 69 3 池总宽b b A h2式中 h2 设计有效水深 4 贮砂斗所需总容积V 式中 X 城市污水的沉砂量 一般采用30m3 106m3污水 T 排砂时间的间隔 d 一般取2d kz 生活污水流量的总变化系数 70 5 每个贮砂斗尺寸V1 设贮砂斗底宽b1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为60 则贮砂斗的上口宽b2为 贮砂斗的容积V1 式中 h3 贮砂斗高度 m 上述两式联立 求出b2和h3 b2 b1 b h3 60 b1 b2 V1 b1 b2 h3 b 2 71 6 贮砂室的高度h3设采用重力排砂 设池底坡度i 6 坡向砂斗 则 l2 72 7 池总高度h 式中 h1 超高 m h2 有效水深 m 8 核算最小流量vmin vmin Qmin n1 Amin 式中 Qmin 设计最小流量 m3 s n1 最小流量时沉砂池数目 Amin 最小流量时沉砂池中的水流断面面积 m2 vmin应不小于0 15m s 73 平流式沉砂池的排砂装置 重力排砂 机械排砂 砂斗加底闸 砂斗加贮砂罐及底闸 单口泵吸式排砂法 链板刮砂法 抓斗排砂法 74 特点 沉砂中含有机物的量低于5 由于池中设有曝气设备 它还具有预曝气 脱臭 防止污水厌氧分解 除泡以及加速污水中油类的分离等作用 曝气沉砂池 构造 曝气沉砂池是一个长形渠道 沿渠道壁一侧的整个长度上 距池底约60 90cm处设置曝气装置 在池底设置沉砂斗 池底有i 0 1 0 5的坡度 以保证砂粒滑入砂槽 为了使曝气能起到池内回流作用 在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板 77 曝气沉砂池的工作原理 污水在池中存在着两种运动形式 其一为水平流动 一般流速0 1m s 同时在池的横断面上产生旋转流动 旋转流速0 4m s 整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用 污水中悬浮颗粒相互碰撞 摩擦 并受到气泡上升时的冲刷作用 使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除 沉于池底的砂粒较为纯净 有机物含量只有5 左右 长期搁置也不至于腐化 78 曝气沉砂池实景 79 水平流速一般取0 08 0 12m s 污水在池内的停留时间为4 6min 雨天最大流量时为1 3min 如作为预曝气 停留时间为10 30min 池的有效水深为2 3m 池宽与池深比为1 1 5 池的长宽比可达5 当池长宽比大于5时 应考虑设置横向挡板 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气 孔径为2 5 6 0mm 距池底约为0 6 0 9m 并应有调节阀门 曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角 在砂槽上方宜安装纵向挡板 进出口布置 应防止产生短流 曝气沉砂池的设计参数 曝气沉砂池计算要点 1 总有效容积V m3 由最大设计流量Q m3 s 和相应的停留时间t min 计算 2 过水断面积F m2 由Q和相应的水平流速u1 m s 计算 3 池长L m 用V和F计算 4 池总宽B m 由F和有效水深h2 m 计算 5 空气需要量qn m3 h 由Q和1m3废水所需空气量d m3 m3 确定 3 6min 0 08 0 12m s 2 3m 0 1m3 m3 例题 某城市污水的最大流量为1m3 s 试设计一个曝气沉砂池 解 取污水在池内的停留时间t 3min 则池子总容积V为 V Q t 60 1 3 60 180 m3 取最大流量时水在池内的水平流速为0 1m s 则水流断面积A A Q u 1 0 1 10 m2 设计有效水深取2 5m 则池宽B 10 2 5 4 m 池长L V A 180 10 18 m 取每立方污水所需曝气量为0 1m3空气 所需每小时总曝气量 q 0 1 1 3600 360m3 82 工作原理 优点 类型 平流式水力漩流沉砂池 钟氏沉砂池 Jones AttwoodJeta 比氏沉砂池 Pista 占地省 除砂效率高 操作环境好 设备运行可靠等优点 旋流沉砂池 83 钟氏沉砂池 84 85 比氏沉砂池 进水渠道改进成为一条封闭的充满流倾斜进水渠 进水直接进入沉砂池底部 由于射流的作用 在池内形成旋流 在中心轴向桨板的定速旋转驱动下于中部形成一个向上的推动力 使水流在垂直面亦形成环流 在垂面环流和射流的共同作用产生离心力 砂粒撞向池壁 滑入池底 积于池底的砂粒由于垂面环流的水平推动作用向池中心汇集跌入积砂斗 部分较轻的有机物则在中部上升水流的作用下重新进入水中 水流在分选区内回转一周 360 后 进入分选区上部的出水渠道 去除的沉砂跌入砂斗盖板中心的开孔并存于砂斗内 为防止砂粒板结 桨板驱动轴下端的叶片砂粒流化器不停搅动 砂粒便定时由砂泵抽出池外 86 87 沉淀池 初次沉淀池 二次沉淀池 生物处理法中的预处理 去除约20 30 的BOD5 40 55 的悬浮物 降低后续工艺的有机负荷 生物处理构筑物后 分离活性污泥或生物膜 是生物处理工艺的重要组成部分 能去除70 90 的SS和65 95 的BOD 3 普通沉淀池的设计 88 沉淀池 平流沉淀池 辐流沉淀池 池型 长方形一端进水另一端出水 贮泥斗设置在进口处的池底 设置成多斗排泥的形式 池内水流由下向上 竖流沉淀池 池内水流向四周辐流 池型 多为圆形 有方形或多角形池中央进水 池四周出水贮泥斗在池中央 89 沉淀池的组成 沉淀池由五部分组成 进水区 出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳 以提高沉淀效率 沉淀区是悬浮物分离的场所 贮泥区贮存 浓缩与排放污泥 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥 进口区 贮泥区 沉淀区 缓冲区 出口区 90 91 沉淀池的特点与适用条件 92 沉淀池的一般设计原则及参数 1 设计流量按最大流量设计 2 沉淀池的数量沉淀池的不应少于2座 按并联运行设计 3 沉淀池的经验设计参数对于城市污水处理厂 如无污水或污泥沉淀性能的实测资料时 可参照经验参数选用 4 沉淀池的几何尺寸沉淀池超高不少于0 3m 缓冲层高采用0 3 0 5m 贮泥斗斜壁的倾角 方斗不宜小于60 或不小于45 圆斗不宜小于55 排泥管直径不小于200mm 93 沉淀池的一般设计原则及参数 5 沉淀池出水部分一般采用堰流 在堰口保持水平 出水堰的负荷为 对初沉池 应不大于2 9L s m 对二次沉淀池 不宜大于1 7L s m 6 贮泥斗的容积初沉池一般按不大于2日的污泥量计算 对二次沉淀池 按贮泥时间不超过2小时计 7 排泥部分沉淀池一般采用静水压力排泥 静水压力数值如下 初次沉淀池不应小于14 71kPa 1 5mH2O 活性污泥法的二沉池应不小于8 83kPa 0 9mH2O 生物膜法的二沉池应不小于11 77kPa 1 2mH2O H 94 3 1平流式沉淀池 95 平流式沉淀池的构造及工作特点 平流式沉淀池工艺由进水区 出水区 沉淀区 缓冲层 污泥区及排泥装置组成 平流沉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 可以是单格或多格串联 池的进口端底部 或沿池长方向 设有一个或多个贮泥斗 贮存沉积下来的污泥 96 平流式沉淀池的进水区 进水区设有整流措施 保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池 入口流速小于25mm s 最低流入点应高出泥层面0 5m以上 缓冲层深度 97 平流式沉淀池的出水区 出水区由挡板与流出槽组成 流出槽设有自由溢流堰或淹没孔口 保证水流均匀 又可控制沉淀池水位 单槽集水和多槽集水 多槽集水可降低出水堰的流量负荷 提高出水水质 故多采用溢流堰多槽沿程布置 钢板制成 齿深50mm 齿距200mm 直角 98 平流式沉淀池的沉淀区 要降低沉淀池中水流的Re数和提高水流的Fr数 必须设法减少水力半径 采用导流墙 对平流式沉淀池进行纵向分格等 均可减小水力半径 改善水流条件 Re v R uFr v2 R g Re 雷诺数 Fr 弗劳德数 判别水流的稳定性 v 水流速度 R 水力半径 u 流体粘度 g 重力加速度 99 平流式沉淀池的排泥方式 排泥装置与方法 1 静水压力法 利用池内的静水位 将污泥排出池外 2 机械排泥法 链带式刮泥机 初沉池 行走小车刮泥机 初沉池 单口扫描泵吸式 二沉池 100 平流式沉淀池的设计 某城市污水处理厂最大设计流量为500m3 h 污水中悬浮固体浓度250mg L 若要求悬浮固体去除率为65 求平流式初沉池的主要尺寸 注 通过静置沉淀试验确定 悬浮固体去除率为65 时 颗粒截留速度u0 1 8m h 沉淀时间t0 1h 沉淀区的表面积A m2 A Qmax q式中 Qmax 最大设计流量 m3 h q 设计表面水力负荷 m3 m2 h q可根据试验确定的u0进行修正 q u0 1 5 1 2m3 m2 h 则 500 1 2 417m2 101 2 沉淀区的有效水深h2 h2 q t式中 t 沉淀时间 初沉池一般取1 2h 二沉池一般取1 5 2 5h 沉淀区有效水深h2一般不大于3m 常取1 2 5m 由试验确定的t0 1h 则设计沉淀时间经修正得 t 1 5t0 1 5hh2 1 2 1 5 1 8m3 沉淀池长度L 宽度B 若采用4座池子 则每座池子表面积A1 417 4 104m2 每池宽根据刮泥机规格取B 4 5m 则池长为 104 4 5 23m 长宽比核算 23 4 5 5 1 4 长深比核算 23 1 8 12 8 8 说明设计合格 进水区 出水区可分别取0 5m 0 3m 于是池子总长度 L 0 5 23 0 3 23 8m 102 4 污泥量W 如已知污水悬浮物浓度与去除率 污泥量可按下式计算 W 24tQmax C0 C1 k 1 p 式中 C0 C1分别是进水与出水的悬浮物浓度 kg m3t为两次排泥的时间间隔 初沉池一般取2d k为污泥容重 密度 因污泥含水率高 95 且主要成分是有机物 故取1000kg m3 p为污泥含水率 参看P270表3 15 根据上式 每个池子中的2日污泥量为 W 24 2 500 4 250 87 5 1000 1000 1 95 19 5m3 103 5 污泥斗的容积V1 式中 S1 污泥斗的上口面积 m2 S2 污泥斗的下口面积 m2 本题的污泥斗为方斗 S1 4 5 4 5 20 25m2 S2 0 4 0 4 0 16m2 60 所以h4 3 55m 则污泥斗容积为 V1 25 9m3 19 5m3 两日污泥量 故每座沉淀池的污泥斗可存储2d的污泥量 满足要求 4 5 h4 4 5 23 8 0 4 0 4 104 6 沉淀池总高度H H h1 h2 h3 h4 h1 h2 h3 h4 h4 h4 污泥区高度 m 池底坡度 污泥斗几何高度及是否采用刮泥机决定 一般规定 池底坡度不小于0 01 若采用机械刮泥 则坡度为0 污泥斗倾角 方斗宜为60 圆斗宜为55 本题中采用机械刮泥 缓冲层高度取0 6m 池底为水平 故沉淀池总高度为 H 0 3 1 8 0 6 3 55 6 25m 105 影响平流式沉淀池沉淀效果的因素 1 沉淀池实际水流状况对沉淀效果的影响 主要为短流的影响 产生的原因有 1 进水的惯性作用 2 出水堰产生的水流抽吸 3 较冷或较重的进水产生的异重流 4 风浪引起的短流 5 池内存在的导流壁和刮泥设施等2 凝聚作用的影响由于实际沉淀池的沉淀时间和水深所产生的絮凝过程均影响了沉淀效果 实际沉淀池也就偏离了理想沉淀池的假定条件 106 课后习题 某污水处理厂最大设计流量为20000m3 d 悬浮物浓度C0 250mg L 要求沉淀去除率为60 求平流式沉淀池的主要尺寸 并画出沉淀池草图 注 通过静置沉淀试验确定 悬浮固体去除率为60 时 颗粒截留速度u0 1 44m h 沉淀时间t0 1h 沉淀池采用机械 刮泥方式 刮泥板高度为0 3米 每池宽度根据刮泥机规格取6m 107 3 2竖流式沉淀池 108 竖流式沉淀池的工作原理 在竖流式沉淀池中 污水是从下向上以流速v做竖向流动 废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态 当颗粒以沉速u v时 则颗粒将以u v的差值向下沉淀 颗粒得以去除 当u v时 则颗粒处于随遇状态 不下沉不上升 当u v时 颗粒将不能沉淀下来 则会随上升水流带走 由上述分析可知 当颗粒属于自由沉淀类型时 其沉淀效果 在相同的表面水力负荷条件下 竖流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低 当颗粒属于絮凝沉淀类型时 由于在池中的流动存在着各自相反的状态 就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒 上升颗粒与上升颗粒之间 下沉颗粒与下沉颗粒之间的相互接触 碰撞 致使颗粒的直径逐渐增大 有利于颗粒的沉淀 109 竖流式沉淀池的构造 竖流式沉淀池的平面可为圆形 正方形或多角形 竖流式沉淀池的深 宽 径 比一般不大于3 通常取2 竖流式沉淀池的中心管如图所示 110 中心导流筒设计 竖流式沉淀池设计要点 池直径与沉淀区的比值不超过3池子直径一般为4 7m 不超过10m中心管流速不大于30mm s沉淀区上流速度不应大于设计的颗粒截流速度 一般可采用0 3 0 5mm s沉淀时间1 5 2 0小时适用 小水量 112 3 3辐流式沉淀池 113 辐流式沉淀池的构造 辐流式沉淀池是一种大型沉淀池 池径可100m 池周水深1 5 3 0m 114 辐流式沉淀池的构造 有中进周出 周进中出 周进周出及旋转臂配水等几种形式 115 辐流式沉淀池的排泥方式 作为初沉池时 沉淀于池底的污泥一般采用刮泥机刮除 分中心传动式及周边传动式等 作为二沉池时 采用静水压力排泥法 1 穿孔挡板 2