物理处理(4沉淀池)

1、第二篇 城市污水处理3 污水的物理处理（12h）4 污水的生物处理（16h）5 污水的生物处理（二）（4h）6 污水的自然生物处理（2h）8 污泥处理（2h）9 污水处理厂设计（2h）3 污水的物理处理n格栅 （2h）n沉淀的基础理论 （2h）n沉砂池 （2h）n沉淀池 （4h）n隔油与气浮（2h）3.4 沉淀池n概述n平流式沉淀池（重点）n辐流式沉淀池（重点）n竖流式沉淀池 n斜板（管）沉淀池概述n沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。n用于生物处理法中作预处理的称为初次沉淀池初次沉淀池。对于一般的城市污水，初沉池可以去除约30的BOD5与55的悬浮物。n设置在生物处理构筑物后的称为二次沉

2、淀池二次沉淀池，是生物处理工艺中的一个组成部分。n沉淀池的分类：沉沉淀淀池池平流式平流式竖流式竖流式辐流式辐流式（a）平流式沉淀池n池型呈长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗。（b）竖流式沉淀池n池型多为圆形，亦有呈方形或多角形的，废水从设在池中央的中心管进入，从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的横断面上，由于出水口设置在池面或池墙四周，故水的流向基本由下向上。污泥贮积在底部的污泥斗。污泥污泥（c）辐流式沉淀池n池型多呈圆形。池的进、出口布置基本上与竖流池相同，但池径与池深之比大许多倍。水流在池中呈水平方

3、向向四周辐(射)流，由于过水断面面积不断变大，故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐减慢。泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥(或吸泥)机械排出。污泥污泥3.4.1 平流沉淀池n构造n设计（1）构造挡流板挡流板配水槽配水槽流出槽流出槽锯齿形溢流堰锯齿形溢流堰档流板入水深档流板入水深 0.25 m, 0.25 m, 水面以上水面以上0.15-0.2 m, 0.15-0.2 m, 距流入槽距流入槽0.5-1.0 m0.5-1.0 m。溢流堰最大负荷：初沉池溢流堰最大负荷：初沉池 2.9L/ms 2.9L/ms，二沉池，二沉池 1.7 L/ms 1.7 L/ms出流挡板：入水出流挡板：入水0

4、.3-0.4 m, 0.3-0.4 m, 高出水面高出水面0.1-0.15m,0.1-0.15m, 距溢流堰距溢流堰 0.25-0.5 m0.25-0.5 m（一般取（一般取 0.3 m0.3 m）出流挡板出流挡板沉淀区沉淀区缓冲层缓冲层污泥区污泥区行走小车刮泥机行走小车刮泥机n排泥方法与装置n静水压力法n利用池内的静水位排泥，见图；n静水压力分别为：初沉池H=1.5m；活性污泥法的二沉池H=0.9m；生物膜法后的二沉池H=1.2mn为使池底污泥能滑入污泥斗，一般采用多斗式，以确保坡度n机械排泥法多斗静水压力排泥平流式沉淀池结构示意图多斗静水压力排泥平流式沉淀池结构示意图1234567进水进水

5、出水出水1 1进水槽进水槽 2 2进水挡板进水挡板 3 3排泥管排泥管 4 4出水档流板出水档流板 5 5出水槽出水槽 6 6池壁池壁 7 7储泥斗储泥斗n机械排泥法n链带式刮泥机: 链带装有刮板, 沿池底缓慢移动, 速度约 1 m/min, 把污泥缓缓推入污泥斗。n缺点: 机件长期浸于水中, 易被腐蚀, 且难维修。n行走小车刮泥机: 小车沿池壁顶的导轨往返行走, 使刮板将污泥刮入污泥斗, 浮渣刮入浮渣槽。n优点: 整套刮泥机都在水面上, 不易腐蚀, 易于维修n单口扫描泵吸式：主要适用于活性污泥法的二沉池（絮状污泥不易刮除）设有链带式刮泥机的平流式沉淀池设有链带式刮泥机的平流式沉淀池1 1进水

6、槽进水槽 2 2进水孔进水孔 3 3进水挡流板进水挡流板 4 4出水档流出水档流板板 5 5出水槽出水槽 6 6排泥管排泥管 7 7排泥阀门排泥阀门 8 8链条链条 9 9排浮渣管槽（能够转动）排浮渣管槽（能够转动） 1010导轨导轨 1111支撑支撑设有行走小车刮泥机的平流式沉淀池设有行走小车刮泥机的平流式沉淀池进水进水出水出水1挡板挡板 2刮泥装置刮泥装置 3浮渣槽浮渣槽 4污泥斗污泥斗1吸口吸口 2吸泥泵及吸泥管吸泥泵及吸泥管 3排泥管排泥管 4排泥槽排泥槽 5排泥渠排泥渠 6电机与驱动机构电机与驱动机构 7桁架桁架 8小车电机及猫头小车电机及猫头吊吊 9桁架电源引入线桁架电源引入线 1

7、0小车电机电源引入线小车电机电源引入线 单口扫描泵吸式单口扫描泵吸式锯齿形溢流堰锯齿形溢流堰行走小车刮泥机行走小车刮泥机（2）设计n设计的基本参数：表3-10n设计内容n包括流入、流出装置，沉淀区、污泥区、排泥和排渣设备选择等n设计计算表3-10 城市污水沉淀池设计数据及产生的污泥量表沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷M3/(m2.h)污泥量污泥含水率（）g/(p.d)L(p.d)初次沉淀池1.0-2.01.5-3.014-270.36-0.8395-97二次沉淀池生物膜法后1.5-2.51.0-2.07-1996-98活性污泥法后1.5-2.51.0-1.510-2199.2-99.6设计

8、计算n计算方法有两种n无污水悬浮物沉淀实验资料时n按沉淀时间和水平流速或表面负荷计算n有沉淀实验数据时n按表面水力负荷计算例题3-4（有沉淀试验数据时）n某工业区的工业废水量为100000m3/d，悬浮物浓度C0=250mg/L，出水浓度要求小于50mg/L，污泥含水率97%，通过实验取得的沉淀曲线见图3-31。去除率去除率80%时的沉淀速度时的沉淀速度=0.44mm/s=1.44m/h去除率去除率80%时的沉淀时的沉淀时间时间=65min（1）根据题目要求计算去除率）根据题目要求计算去除率%8010025050250（2）由试验结果计算表面负荷（）由试验结果计算表面负荷（为留有余地，除以为留

9、有余地，除以1.5的系数的系数）smmhmmuqq/27. 0 )/(96. 05 . 144. 15 . 15 . 1 23000 uq （3）由试验结果设计沉淀时间（）由试验结果设计沉淀时间（增加增加1.75的经验系数的经验系数）htt9 . 1min75.1136575. 175. 10（4）根据计算要求确定污水量（统一单位）根据计算要求确定污水量（统一单位）（5）计算沉淀池所需总面积）计算沉淀池所需总面积（6）一般按单池）一般按单池200-300m2设计，故，拟采用设计，故，拟采用20座沉淀池座沉淀池（沉淀池的数目最低限度不少于（沉淀池的数目最低限度不少于2个），个）， 则每池则每池A

10、1=217m2，每池，每池Q1=208.3m3/h，其有效水深：，其有效水深：hmsmQ/7 .4166/157. 160602410335max20max3 .434096. 07 .4166mqQAmAtQh82. 12179 . 13 .208112（7）根据长宽比）根据长宽比4:1的要求，确定池宽与池长：的要求，确定池宽与池长： 取池宽取池宽=6m，则池长，则池长L：mbAL3617.3662171合格长宽比 1:416636（8）计算污泥量）计算污泥量 已知SS浓度和去除率时，总污泥量按下式计算）污泥含水率（）（）（%/7 .66697100100010001005025010 )1

11、00(100)(24035010maxpdmpCCQW 则，每座沉淀池的污泥量：313 .33207 .666mW由由kg转化为转化为t污泥容重污泥容重（9）计算污泥区尺寸）计算污泥区尺寸 计算污泥斗容积（采用椎体计算公式，锥角：方形60，圆形55 ），且每个沉淀池设2个污泥斗，每个容积为：mhmfmfdmmffffhV污泥斗高度，；污泥斗下口面积，；污泥斗上口面积，的污泥量，合格。每座沉淀池可贮存每座沉淀池的污泥量42221332121412)(3 .337 .61 16. 03616. 0368 . 431 31本题中上口面积=66=36；下口面积=0.40.4=0.16，采用方口，角度6

12、0，h4=2.8tg60=2.81.372=4.8m（10）计算沉淀池的总高度与总长度）计算沉淀池的总高度与总长度mhmhhhhH5 . 052. 78 . 46 . 082. 13 . 0 34321缓冲层高度，mL8 .36363 . 05 . 0（11）根据计算结果绘制草图）根据计算结果绘制草图n出水堰最大负荷：n初沉池不宜大于2.9L/(s.m)；n二沉池不宜大于1.7L/(s.m)。n设：每池出水堰长度=6+8+8=22m；n出水堰负荷=Q1/出水堰长度nQ1=208.3（m3/h）=208.31000/3600=58L/sn58/22=2.64L/(s.m)2.9n合格（12）出水

13、堰长度复核（见计算图）（13）撇渣设施：沉淀池应设撇渣装置例题例题3-5（城市污水）（城市污水）n某城市污水处理最大流量43200m3/d，设计人口250000人，沉淀时间1.5h，求沉淀池各部分尺寸。（1）计算池子总表面积 表面负荷取值q=2.0m3/(m2h)，设计流量经计算为0.5m3/s，则（2）沉淀部分有效水深20max 900236005 . 0mqQA)(0 . 35 . 10 . 22mtqh（3）计算沉淀部分有效容积）计算沉淀部分有效容积)(270036003maxmtQV（4）计算池长，取水平流速）计算池长，取水平流速v=3.70mm/s (7mm/s)mvtL206 .

14、35 . 17 . 36 . 3（5）计算总宽度）计算总宽度mLAB4520/900/（6）计算池子个数，设每个池子宽度）计算池子个数，设每个池子宽度b为为4.5m)(105 . 4/45/个bBn（7）校核长宽比）校核长宽比合格 0 . 44 . 45 . 4/20/bL（8）计算污泥斗容积，当按设计人口计算时，采用以下公式）计算污泥斗容积，当按设计人口计算时，采用以下公式h4=3.62m）。，（两次清除污泥间隔时间设计人口数，（人）；，一般取值日人每人每日污泥量，dTN0.8-0.3)L/(S1000/ SNTV 设设T=2.0d，污泥量为，污泥量为25g/(人人.d)，污泥含水率，污泥含

15、水率95%，S取值取值0.5，则，则32501000/0 . 22500005 . 01000/ mSNTV（9）计算污泥斗尺寸（略），污泥斗高度为）计算污泥斗尺寸（略），污泥斗高度为（10）计算池子总高度）计算池子总高度mhhhhH42. 762. 35 . 00 . 33 . 04321（11）根据计算结果绘制草图）根据计算结果绘制草图3.4.2 辐流式沉淀池n构造n设计n例题构造构造n根据进出水的布置，具有三种构造n中心进水，周边出水：普通幅流沉淀池；n周边进水，中心出水：向心幅流沉淀池；n周边进水，周边出水：周边幅流沉淀池。（1）普通幅流沉淀池的构造穿孔挡板穿孔挡板排泥槽排泥槽排泥管排

16、泥管缓慢转动缓慢转动桁架桁架n圆形或正方形；直径（或边长）16-60m，最大100m；池周水深1.5-3.0m；n中心进水，周边排水；n中心排泥，池底坡度大于0.05；n为使布水均匀，进水管设穿孔挡板，锯齿形出水堰，堰前设挡板截渣；n排泥装置由桁架与传动装置组成，20m周边传动，周边线速3m/min；n排泥装置：槽内泥面与沉淀池水面有h（约30cm）的落差，依靠h产生的压力，将底泥排入排泥槽内，再通过总管排出。（2）周边进水中心出水（向心幅流）（3）周边进水周边出水（周边幅流）排泥槽排泥槽桁架桁架（2）设计n每座沉淀池表面积和池径nA1-每池表面积，m2；D-每池直径，m；nn-池数；q0-表

17、面水力负荷，m3/(m2.h)；n沉淀池有效水深n池径与水深比应在池径与水深比应在6-126-12之间之间。10max14 ADnqQAtqh02n沉淀池总高度nh1-保护高，0.3m；nh2-有效水深，m；nh3-缓冲层高，m；非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；nh4-沉淀池坡底落差，m；nh5-污泥斗高度，m54321hhhhhH（3）例题3-5n某城市污水厂的最大设计流量为Qmax=2450m3/h，设计人口N=34万，采用机械刮泥的辐流式沉淀池。n计算草图（该图的数据是计算结果所得）（1）计算沉淀池的表面积）计算沉淀池的表面积（2）计算每个沉淀池的直

18、径）计算每个沉淀池的直径（3）计算有效水深（初沉池）计算有效水深（初沉池t=1.0-2.0，取值，取值1.5，见表，见表3-10）20max15 .612222450mnqQAmAD2814. 35 .612441210335 . 120），取值；（表表面水力负荷，初沉池；池的个数，qnmtqh35 . 1202（4）计算每池每天的污泥量）计算每池每天的污泥量3412 .142421000410345 . 01000mnSNtW按教材式3-39计算，n=2（座）S-每人每天产生的污泥量，取0.5（表3-10）t-污泥在斗内停留时间，取4hN-人口数，34万（5）计算污泥斗容积）计算污泥斗容积7

19、 .121122373. 132222212151rrrrhV73. 160) 12(0215tgtgrrh（6）计算池底可贮存污泥的体积）计算池底可贮存污泥的体积3222112423 . 03mrRrRhVmrRh6 . 005. 0)214(05. 014池底的坡度为池底的坡度为0.05（7）计算沉淀池可贮存污泥的总体积）计算沉淀池可贮存污泥的总体积)(2 .141563 .1437 .123321每天污泥量mmVVV（8）计算总高度）计算总高度（9）沉淀池周边高度）沉淀池周边高度（10）径深比校核）径深比校核mhhhhhH13. 673. 16 . 05 . 0

20、33 . 0543218 . 35 . 033 . 0321hhhH周3 . 93282hD径深比应控制在径深比应控制在6-12之间之间，合格，合格3.4.3 向心辐流式沉淀池n构造n设计n例题构造构造n克服普通辐流式沉淀池进水区流速过大的缺点；n特点n由1-流入槽；2-导流絮凝区；3-沉淀区；4-流出槽；5-污泥区5部分组成；n有一导流絮凝区，导流絮凝区具有回流，向下流速小，对污泥无冲击作用；活性污泥易沉淀；n沉淀区下部的水流为向心流，易于污泥向中心集中；n流出槽的位置可设在等于半径R区（b），R/2区，R/3区（a）。流出槽设在不同位置，影响沉淀池的利用系数（P87表3-11）流入槽流入槽

21、导流絮凝区导流絮凝区沉淀区沉淀区流出槽流出槽流出槽可设在等于半径R区（b），也可R/2区，R/3区（a）污泥区污泥区（2）设计n流入槽n采用平底槽，等距离布设水孔，孔径一般为50-100mm，连接50-100mm长度的短管，管内流速控制在0.3-0.8m/s；nvn-配水孔平均流速，0.3-0.8m/s；nt-导流絮凝区平均停留时间，s；n池周有效水深2-4m时，t取360-720s；nGm-导流絮凝区的平均速度梯度，一般10-30s-1；2222122 2tvvGGtvmmn设计设计（1）流入槽）流入槽 采用平底槽，等距离布设水孔，孔径一般为50-100mm，连接50-100mm长度的短管，

22、管内流速控制在0.3-0.8m/s；122221230102 /0.80.3 2stvvGsmGtvmmn式中：Gm-导流絮凝区的平均速度梯度，取值10-30s-1。V1配水孔水流收缩断面的流速，在设有短管时，v1=vn；V2导流絮凝区平均向下流速，m/s；fQv12Q1每池的最大设计流量，m3/s；f导流絮凝区环行面积，m2；t导流絮凝区平均停留时间，s； 池周有效水深为2-4m时，t取360-720s；导流絮凝区的宽度须B0.4m，以此验算Gm值，若其值在10- 30s-1之内，则为合格，否则调整B值；（2）沉淀区 表面负荷高于普通辐流式沉淀池的2倍，可达3-4m3/(m2.h)；（3）流

23、出槽锯齿形排水（4）其它同普通辐流式沉淀池（3）例题3-6n某城市的设计污水量为50000t/d，曝气池回流污泥比为0.5，污水温度20，计算周边进、出水辐流沉淀池。n解：用两座池，表面负荷取3m3/(m2.h)；（1）计算沉淀区面积和直径）计算沉淀区面积和直径mDmRmqQA21 ,5 .10347347243250000242201取（2）计算流入槽流速）计算流入槽流速 设宽度设宽度0.6m，水深，水深0.5m，流量应加上回流污泥：，流量应加上回流污泥：smv/45. 136005 . 06 . 02425 . 05000050000（3）计算配水孔的流速vnsmGtvvmn/71. 02

24、01006. 16002261式中：Gm取20s-1，t取600s（360-720） 为粘度，在20时， =1.0610-6m2/s，（4）计算配水孔的孔数： 孔径采用50mm，则有：个3128640005. 0471. 02750002n孔距：n导流絮凝区n平均流速：式中，n=池数n核算Gm值，应在10-30之间：n合格。mnBDl214. 03126 . 02112/16222/122219 .191006. 16002011. 071. 02stvvGmsmBBDnQv/011. 0864006 . 06 . 0212750008640023.4.4 竖流式沉淀池n构造n设计n例题（1）

25、构造n一般为圆形，也可方形；n池径不大，一般4-7m，10m；n沉淀区为柱形，污泥斗为倒椎体；锥角55-60；n1-进水管；2-中空管；3-反射板；4-排泥管；5-浮渣挡板；6、7-出水管。n基本参数n排泥管径200mm；n作为初沉池，h不小于1.5m；二沉池和生物滤池，h不小于1.2m；曝气池后，h不小于0.9m；n适用于中小型污水厂n中心管，喇叭口和反射板的尺寸关系n见图n中心管内的流速不宜大于30.0mm/s；n污水从喇叭口和反射板之间流出的流速不应大于40mm/s；n径深比D:h2不大于3；h2为有效水深。（2）设计n中心管面积与直径nqmax-每个池的最大设计流量；m3/snv0-中

26、心管内的流速。n沉淀池的有效高度，即中心管高度nv-污水在沉淀区的上升流速，一般取0.0005-0.001mm/s；nt-沉淀时间，一般采用1-2h（初沉池）和1.5-2.5h（二沉池）；n中心管喇叭口到反射板的间距nv1-间隙流速；d1-喇叭口直径=1.35d0；100max14 fdvqfvth3600211max3dvqhn沉淀池总面积和池径nf2-沉淀区面积n缓冲层高h4，一般取0.3m；n污泥斗及污泥斗高度n同前n沉淀池总高度nh1-超高，一般取0.3m。ADffAvqf4 21max254321hhhhhH（3）例题3-7n某城市污水最大流量为qmax=0.4m3/s，拟采用竖流式

27、沉淀池作为初沉池。n解：因无实验资料，按一般规定设计n中心管面积f1，按8座池考虑：n中心管直径20max17 . 18/3 .1303. 04 . 0mvqfmfd5 . 147. 114. 37 . 14410n沉淀池有效高度=中心管高度n中心管喇叭口到反射板的间隙高度n反射板直径（图3-38）mmvth8 . 378. 336005 . 10007. 036002mdvqh2 . 0)35. 15 . 1 (14. 304. 08/4 . 011max3mdd47. 29 . 13 . 13 . 112n沉淀池总面积与直径n每座沉淀池沉淀区面积f2:n每座沉淀池面积A:n每座沉淀池直径D

28、:n污泥斗及污泥斗高度h5n取=60，截头直径=0.4m，则n沉淀池总高度H：mADmffAmvqf104 .1014. 33 .85443 .857213.3724 .710007. 08/4 . 02212max2mtgh6 . 76024 . 0105mhhhhhH2 .12543213.4.5 斜板（管）沉淀池n已介绍三种沉淀池的比较n斜板（管）沉淀池的理论基础n斜板（管）沉淀池的分类n斜板（管）沉淀池的设计n优点及应用范围（1）三种沉淀池的比较n共同缺点n去除率不高，即效率低；n占地面积大n解决途径n改善水中颗粒的沉降性能 (混凝、预曝气）n改进沉淀池的构造 （斜板沉淀池）平流池辐流池竖流池水力负荷 (m3/m2s)1 32 41.8 3.6总高度小小大占地大大小管理简单复杂简单适用范围大中小流量大流量小流量（2）斜板（管）沉淀池的理论基础n对于理想沉淀池，有：n当L与v值不变时，H越小，0越小，即可去除的颗粒越小；n若将H分为3层，则只需L/3，就可将沉速为0的颗粒去除，即沉淀池的容积可减小到1/3；图3-39（a）；n若L不变，由于池深为H/3，则水平流速可增加3倍，即处理能力可提高3倍；图3-39（b）；n哈真（Hazen）的浅池理论：