第5章、沉淀和澄清处理.ppt

第五章、沉淀和澄清处理,影响沉淀池选用的因素,水量规模进水水质条件高程布置气候条件经常运行费用占地面积地形、地质条件运行经验,第一节、平流沉淀池,一、平流沉淀池的构造平流沉淀池可分为进水区、沉淀区、积泥区和出水区四个部分（见下图）。该池与絮凝池直接相连，进水采用穿孔墙配水，出水采用指形集水槽集水，排泥采用机械虹吸排泥。,图51理想沉淀池工作状况,1、进水区进水区指絮凝池与沉淀池之间的配水廊道，也称为过渡区。进水区配水廊道一般宽为1.52m。作用：均匀布水和消能、减少紊动。装置：在絮凝池和沉淀池之间设穿孔花墙。穿孔花墙的材料：砖砌：方孔，尺寸一般为80mm150mm或120mm120mm。钢筋混凝土：圆孔，孔径一般为50mm150mm。,对穿孔花墙的设计要求有：孔口断面沿水流方向由小变大，呈八字形。孔口流速v0.150.2m/s，一般以v0.1m/s来设计。从墙体强度方面考虑，孔口所占总面积应小于墙面面积的三分之一。第一排孔口距水面0.120.15m；最下面一排孔口距泥面0.30.5m。,2、沉淀区（1）作用：泥水分离（2）要求设纵向分隔导流墙，每格宽度b38m，不宜大于15m。沉淀池有效水深H=34m（太浅风吹会带动沉泥，太深风吹会起风浪），超高为0.30.5m。在构造方面要求沉淀区的长、宽、深之间相互联系，L/B4，L/H10。沉淀池的Fr104105。,3、出水区（1）作用：自表面均匀集水并防止带走池底沉泥。（2）装置溢流堰：矩形薄壁堰和三角堰要求：堰顶水平，高差1mm；堰长度足够，一般要求堰上溢流率不超过500m3/dm。三角堰q01.4h2.5，h0.05m。,例题：平流沉淀池设计水量为4.5万m3/d，水厂自用水系数1.08，已知沉淀池宽为11m，设计出水装置。,淹没孔口：穿孔集水槽或穿孔集水管要求：孔口流速v0.60.7m/s；孔口孔径2030mm；孔口流量，淹没水头0.120.15m；孔口水流应自由跌落到出水渠中。,4、积泥区（1）作用：贮泥、浓缩和排泥（2）排泥方式：水力排泥和机械排泥水力排泥：集泥斗：有单斗式和多斗式穿孔排泥管设置要求：管径200mm；管道长度不超过15m，一般在10m之内；在管道斜下方45处两侧开孔，孔眼孔径为3035mm，孔距200250mm。水力排泥特点：设备简单，省机械，但排泥效果不好，需定期放空冲洗。,机械排泥：多口虹吸式（或泵吸式）吸泥机虹吸式吸泥机借助于虹吸水位34m来吸泥，若虹吸水位差小于3m，则采用污泥泵抽吸。一般吸泥管管径为4050mm，吸泥扁口尺寸为20020mm。单口扫描式吸泥机效果稍差。机械排泥特点：排泥效果好，操作方便，耗水量少，土建施工方便，但需机械维修。,二、平流沉淀池的设计计算设计平流沉淀池的主要控制指标是表面负荷q或停留时间T。1、按表面负荷q计算沉淀池表面积AQ/q沉淀池长度L3.6vT对于絮凝沉淀水平流速v1025mm/s，通常取v1520mm/s；自然沉淀水平流速v3mm/s。停留时间一般为T13h，东北、华北地区取24h。,表51截留沉速参考取值表,沉淀池宽度BA/L有效水深H=QT/A（一般H为34m）校核沉淀池的Fr104105，沉淀区的长、宽、深之间的比例为L/B4，L/H10。,2、按停留时间T计算沉淀池的有效容积VQT沉淀池长度L3.6vT（水平流速v1025mm/s，停留时间T12h）沉淀池宽度BV/LH（有效水深H34m）校核沉淀池的Fr104105，沉淀区的长、宽、深之间的比例为L/B4，L/H10。,三、评价1、优点（1）构造简单；（2）对水质变化的适应性强，处理效果好。2、缺点（1）表面负荷低，占地面积大；（2）采用水力排泥时，排泥效果差。,第二节、斜管沉淀池,根据理想沉淀池概念，沉淀池的沉淀效率仅与单位水量的沉淀池表面积有关，而与池深无关。因此，增加沉淀池表面积即可提高沉淀池的去除率。考虑到排泥的可能，发展形成了斜板、斜管沉淀池，即在沉淀池内增设斜板或斜管，大大缩短了颗粒的沉降距离，从而提高了沉淀池的效率。,一、斜板与斜管沉淀池的特点1、斜板与斜管沉淀池分类斜板（斜管）沉淀池按水流方向分为上向流（异向流）、侧向流和下向流(同向流)三种（见图52）。给水处理中常用异向流斜管沉淀池（见图53）2、特点沉淀效率高，表面负荷大，停留时间短，占地面积小。原因：浅池理论；水力条件改善；斜管下部有再絮凝作用。,图52斜板沉淀池水流方向示意,图53异向流斜管沉淀池,二、斜管沉淀池的设计计算异向流斜管沉淀池的结构在池深方向上由上到下可分为四个部分：清水区、斜管区、配水区和积泥区。1、配水区配水区高度不宜小于1.5m配水区水平流速为0.0100.018m/s一般在配水区进口采用穿孔花墙或配水孔板来均匀配水。进水方式多采用逆流式,2、斜管区斜管长度l8001000mm，一般为1m。斜管倾角在絮凝沉淀时5060，一般取60；自然沉淀时4045。斜管区高度约为0.87m。斜管管径为2530mm。斜管断面形状多为正六角形蜂窝斜管，材料多使用聚氯乙稀。,3、清水区清水区高度0.81.2m设置清水收集系统，一般采用穿孔集水管或穿孔集水槽。清水区表面积AQ/q（表面负荷q911m3/m2h）斜管净出口面积，k为斜管结构系数。,4、积泥区采用穿孔管水力排泥时，积泥斗高度为0.8m；采用机械排泥时，高度约为0.20.3m。5、沉淀池深度Hh1+h2+h3+h4+h5超高h10.20.3m清水区h20.81.2m斜管区h3lsin0.87m配水区h41.5m积泥区h50.50.8m。6、校核Re200Fr103104斜管内停留时间t25min。,第三节、澄清池,一、澄清池的特点及其分类1、澄清池的特点澄清池将絮凝、沉淀两个过程综合于一个构筑物内完成。澄清池内的絮凝方式为接触絮凝。,2、澄清池的分类根据活性泥渣层的形成过程及澄清池中泥渣工作状态，澄清池可分为两大类型：泥渣循环型澄清池：又分为机械搅拌澄清池和水力循环澄清池（见图54和55）。泥渣悬浮型澄清池：又分为悬浮澄清池和脉冲澄清池（见图56和57）。,图54机械搅拌澄清池,图55水力循环澄清池,图56悬浮澄清池,图57脉冲澄清池,二、澄清池的构造1、悬浮澄清池（构造图见图5-6）2、脉冲澄清池（构造图见图5-7）3、机械搅拌澄清池（构造图见图5-4）（1）构造进、配水系统：进水管、环形三角配水槽；混合絮凝系统：第一絮凝室、第二絮凝室、导流室；分离室；集水系统：辐射集水槽、环形集水槽、出水管；排泥系统：泥斗水力排泥或机械排泥；搅拌设备：提升叶轮、搅拌桨。,（2）工作过程投加混凝剂后的原水在第一和第二絮凝室内与高浓度的回流泥渣接触絮凝，生成厚重粗大的絮凝体，然后在分离室中进行泥水分离获得澄清水。（3）优缺点优点：处理效率高；对水质、水量、水温的变化适应性强。缺点：池体结构复杂；机械维修量大。适用：大、中型水厂，且原水悬浮物含量小于3000mg/L。,（4）主要设计参数澄清池个数一般不少于2个。原水流量与泥渣回流量之比，即回流比为1:31:5。水在澄清池内总停留时间为1.21.5h，第一和第二絮凝室的停留时间一般控制在2030min。原水进水管流速一般为1m/s，环形三角配水槽和配水缝隙的流速均采用0.4m/s（环形三角配水槽的断面面积按设计流量的一半确定）。第二絮凝室与导流室的流速一般为4060mm/s。,分离室内清水区上升流速一般采用0.81.1mm/s，清水区高度为1.52.0m。在设计中，一般将第一絮凝室、第二絮凝室（包括导流室）和分离室的容积比控制在2:1:7范围内。搅拌设备设计：叶轮提升流量为进水流量与回流流量之和，叶轮直径一般为第二絮凝室直径的70%80%，叶轮外缘的线速度为0.51.5m/s，搅拌桨的外缘线速度为0.31.0m/s。集水系统设计：一般在分离室设辐射状和环状的穿孔集水槽，穿孔集水槽的流量为设计流量的1.21.5倍（1.21.5为超载系数），槽壁开孔孔径为2030mm，孔口流速一般为0.50.6m/s。4、水力循环澄清池（构造图见图2-5）,第四节、气浮池,一、概述气浮法是通过某种方式产生大量的微气泡，利用微气泡粘附于絮凝体上，由于其重力远小于水的浮力而迅速上浮，使杂质颗粒从水中分离出来，达到水的澄清。,1、特点与一般的沉淀、澄清相比，气浮具有以下特点：气浮是依靠无数微气泡粘附絮粒，因而对凝聚的要求较低，能节约药剂用量和混凝时间。但为了提供所需微气泡，需要设置一套供气、溶气、释放设备，日常运行电耗较大。单位面积的产水量较高，泥渣和水分离时间较短，可使水池容积与面积相应减小。表面刮渣排放方便，排出泥渣含水率低，易于浓缩脱水。池深浅、池体结构简单。可随时启停，不影响出水水质。处理后出水水质较好，有利于后续的过滤。,2、适用范围气浮是依靠微气泡上浮絮粒，主要适用于：低浊原水(一船悬浮物含量少于100mg/L)。含藻类及有机杂质(如水草、腐叶等)较多的水。低温度（水温在4以下）的水，也包括因冬季水温较低而用沉淀、澄清处理效果不好的原水。水源受到一定程度的污染及色度高、溶解氧低的水源。,二、气浮工艺流程及装置气浮法按产生微气泡方式的不同，分为：电解气浮法散气气浮法溶气气浮法其中加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一种气浮方法。即空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。,1、加压溶气气浮法工艺流程加压溶气气浮工艺由空气饱和设备、空气释放设备和气浮池等组成。其基本工艺流程有全溶气流程、部分溶气流程和回流加压溶气流程3种。（1）全溶气流程该流程如图58所示，是将全部原水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池进行固液分离。与其他两流程相比，其电耗高，但因不另加溶气水，所以气浮池容积小。,图58全溶气方式加压溶气气浮法流程图,（2）部分溶气流程如图59所示。该流程是将部分原水进行加压溶气，其余水直接送入气浮池。该流程比全溶气流程省电，另外只是部分水流经溶气罐，所以溶气罐的容积比较小。但因部分原水加压溶气所能提供的空气量较少，因此，如果想提供同样的空气量，必须加大溶气罐的压力。,图59部分溶气气浮法流程图,（3）回流加压溶气流程如图510所示。该流程将部分出水进行回流加压，原水直接送人气浮池。该法适用于含悬浮物浓度高的原水的固液分离，但气浮池的容积较前两者大。,图510回流加压溶气气浮法流程图,2、加压溶气气浮法的持点加压溶气气浮法有以下的特点：水中的空气溶解度大，能提供足够的微气泡，可满足不同要求的固液分离，确保去除效果。经减压释放后产生的气泡粒径小（20100）、粒径均匀，微气泡在气浮池中上升速度很慢，对池扰动较小。适用于絮凝体松散、细小的固体分离。设备和流程都比较简单，维护管理方便。,3、压力溶气气浮法的装置压力溶气气浮法的装置主要由以下三部分组成：（1）压力溶气系统压力溶气系统包括供气设备和溶气罐。向水中通空气的方式有水泵吸气式射流溶气式空压机供气式溶气罐的作用：让空气充分溶解于水，以便通过释放器送至气浮池。溶气罐的形式有：射流式、隔套式、填料式、循环式。,（2）溶气释放系统压力溶气释放通过释放器进行，它能使溶入的空气完全释放出来，并使释出的气泡微细、稳定、均匀、密集，同时易于与絮凝体粘附。每个释放器的工作半径为30cm，其安装方向以与主流水同向效果较好，其个数可根据所选择释放器性能及溶气水的回流比来确定。（3）气浮分离系统包括气浮池和刮渣设备。,三、设计要点及设计参数溶气气浮法净水装置的设计，主要包括对压力溶气、溶气释放及气浮分离三个主要工艺系统的设施（溶气罐、空压机、释放器、气浮池、刮渣机等）进行选型和计算。1、气浮池总停留时间为T1020min。2、气浮池有效水深一般取2.02.5m。3、气浮池进口接触室的进水流速0.1m/s，上升流速取1020mm/s，室内停留时间60s。4、气浮分离室的表面负荷为9.016.2m3/hm2（2.54.5mm/s），水平流速不超过10mm/s，一般为57mm/s。,5、气浮池的长宽比无严格要求，一般单格宽10m，池长15m。6、空气的饱和溶解度按亨利定律计算：,表52溶气常数KT值,7、对于部分回流溶气气浮法，当溶气罐