《重力沉降法》ppt课件

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1、水污染控制工程,第二章 重力沉降法 2-1 概述 2-2 沉降的基本原理 2-3 沉降试验和沉降曲线 2-4 沉淀池及其设计计算,第二篇 不溶态污染物的分离技术,2-1 概述,中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图,进水,出水,排泥,2-2 沉降的基本原理,沉降动力学 :颗粒受力情况分析,式中：As运动方向的面积 Cd牛顿无因次阻力系数： Cd=f(Re) s颗粒沉降速度 当受力平衡时，沉速变为s（最终沉降速度）,对于球形颗粒：, 层流区（stokes区）:, 紊流区（牛顿区）, 过渡流区（艾伦区）,2-3 沉降试验和沉降曲线,一、自由沉降试验及沉降曲线,二、絮凝沉降试验及沉降曲线,一、自由沉降试

2、验及沉降曲线,一、试验装置,三、Camp图解积分法及沉降曲线,二、常规计算法及沉降曲线,试验装置示意图,二常规计算法(数据记录与处理),二常规计算法(由数据绘制沉降曲线)（续）,E,沉降时间，t (min),图3-1 E-t曲线,最小沉速，u,E,图3-2 E- u曲线,三Camp图解积分法,给定的沉降时间t内： 对于0的颗粒全部除去,对于0的颗粒可被部分去除。,p0,1-p0,给定的沉降时间t内： 对于dd0的颗粒全部除去,对于dd0的颗粒可被部分去除。,p0,1-p0,？：对于0的颗粒，可去除部分所占比例是多少？去除率是多少？,三Camp图解积分法（续）, 0的颗粒中，di di + dd

3、范围内颗粒所占SS总量的百分率用dp表示。,对于 0的颗粒，其中可去除部分所占比例为：,则在di di + dd范围内能被去除部分颗粒占SS总量的百分率为：,对于全部0颗粒群体，可去除部分为：,三Camp图解积分法（续）,0部分颗粒所占百分率为1 p0,则，总沉降效率为ET ：,沉降速度 ,0,1-p0,p0,p0,沉降速度 u,i,pi,沉降速度分布曲线,沉降速度分布曲线的图解,Uu0颗粒分率，p,颗粒分率，p,2Camp图解积分法(由数据绘制沉降曲线),E,沉降时间，t (min),E-t曲线,最小沉速，,E,E- u曲线,ET-t,E-t,ET- ,E- ,小结： 1、基本概念 重力沉降

4、,2、重点 基本概念 沉降试验和沉降曲线,3、难点 Camp图解积分法计算ET,二、絮凝沉降试验及沉降曲线,絮凝沉降的特点：,颗粒的形状d、在沉降过程中改变；,浓度上稀下浓；SS浓度随水深度变化而变化，且呈现非线性变化。,1.絮凝沉降试验, 装置：140150mm H=2.02.5m 45个取样口，间距500mm, 取样： C0由t=0时中间取样口采集 t1、t2、ti、tn时，同时从各取样口取水样（两份， 求平均浓度），用以确定不同时间、不同水深处残留的SS 浓度C1、C2、Ci、Cn。, 绘图： 例如：0.5m、1.0m、1.5m处各有一取样口，按设定的 时间序列同时取样，并计算Et。,沉

5、降时间， t (min),0.5m,1.5m,Et-t 曲线,SS等去除率曲线,Et,1.0m,2-3 理想沉淀池,一、Hazen和Camp提出这一概念。其假设条件是：,（1）在沉淀池各过流断面上，各点处水都以流速V作水平运动。,（2）进水中SS颗粒沿水深呈均匀分布，其水平分速等于水的水平流速，并从竖直分速u匀还下沉；,（3）颗粒一经沉到水底再不重新浮起 （即认为沉到底部即视为被去除）,2-3 理想沉淀池,理想沉淀池示意图, 沉降线为未被去除颗粒；, 为刚好100%去除颗粒；, 为可部分去除颗粒；, 为可全部去除颗粒。,2-3 理想沉淀池,同样地有：,可见，静沉试验所得到的沉降规律也可适用于理

6、想沉淀池。,2-3 理想沉淀池,二、表面负荷q0, q0在数值上等于最小沉降速度； q0，ET； 在离散型沉降中，当处理水量为定值是，处理效率ET 仅是沉降区表面积的函数，而与水深无关。A，q0， 则ET。,2-3 理想沉淀池,三、实际沉淀池 在实际沉淀池，理想沉淀池的假设是不存在的，颗粒的运动是不规则运动。,四、对于絮凝沉降,颗粒之间并聚变大，或,变大，u也会之变大。,其运动轨迹发生变化：,2-3 理想沉淀池,絮凝沉降颗粒运动轨迹,但是，为保守起见，沉降效率依然按照：,进行计算。,2-4 沉砂池,一、一般说明 1.一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分离水中较大的无机颗粒。,以使水泵、管道免受

7、磨损和阻塞；以减轻沉 淀池的无机负荷；改善污泥的流动性，以便于排放、输运。,2.分类： 按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式、离心式、 曝气式等。,3.由于曝气沉沙池和环流式（离心式）沉砂池对流量变化的适 应性较强，除砂效果好且稳定，条件许可时，建议尽量采用曝气 沉沙池和环流式沉砂池。,2-4 沉砂池,二、设计计算: 曝气沉砂池、平流沉砂池为例。,例1：曝气沉砂池,1.主要设计参数 旋流速度应保持0.25-0.3米/秒；,水平流速为0.1米/秒；,最大流量时的水力停留时间为1-3分钟；,有效水深一般为2-3米，宽深比一般1-1.5,长宽比一般应大于5,曝气量一般为0.2m3/m3（废水）

8、,池内应考虑消泡与隔油装置（或设备）,曝气沉砂池：,解决沉砂池存在的问题：砂中含有机物；对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。 曝气的作用是使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。,例1：曝气沉砂池：工艺尺寸,2.设计内容,（ 1 ）工艺尺寸,（2）结构尺寸,（ 3 ）进出水区,（4）工艺装备,例1：曝气沉砂池：工艺尺寸,2.设计内容,（ 1 ）工艺尺寸 主要确定沉砂池的池长、池宽、池深等。,水流断面A：,池宽B：,池长L：,池容V（有效容积）：,例1：曝气沉砂池:工艺尺寸,在设计计算过程中，沉砂池的长、宽、深等工艺尺寸需同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉

9、砂池内的流态为推流式。,如不满足需重新调整有关尺寸：,重新选择设计参数，从新进行设计计算。,（ 2 ）结构尺寸,沉砂池的结构尺寸包括集砂斗、集砂槽、集油区等 。,例1：曝气沉砂池：结构尺寸,集砂斗倾角不小于50。,集砂槽设计与明渠设计相同，但设计流速应不小于0.8m/s。,集油区长度与沉砂区相同，宽度一般为沉砂区宽度的12 23，底部以6075倾角坡向沉沙区，以保证进入集油区 的砂滑入沉沙区。,（3）进出水区,进水区、配水方式、出水区,例1：曝气沉砂池：进出水区,进水：沉砂池进水一般采用管道或明渠将污水直接引入配水区。,配水：由于曝气沉沙池内水流的旋流特性，一般认为对曝气沉 砂池的配水要求不十

10、分严格，通常采用配水渠淹没配水。,出水：沉砂池出水一般采用出水堰出水，出水堰的宽度一般与 沉砂池宽度相同，依此根据堰流计算公式可确定相应的 堰上水头。,例1：曝气沉砂池：工艺装备,（ 4 ）工艺装备,供气方式：鼓风曝气，曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合 进行或独立进行。,曝气设备：一般采用穿孔管，孔径一般为25mm。,排砂设备、集油设备：曝气沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸； 浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油设 备通常置于行车上。,砂水和油水分离设备：从沉沙池排出的砂水和油水混合物含水 率仍很高，通常设置砂水分离器和油水分离器对其 分别进行处置。,例2：平流式沉砂池,1设计参数, 流

11、量Q：按Qmax设计； 自流时，按最大流量； 泵输送时，按泵的最大组合流量 分格数n：n2 水平流速v：0.150.3m/s 停留时间：t3060s,例2：平流式沉砂池,2.设计内容,1.工艺尺寸,2.结构尺寸,3.进出水区,4.工艺装备,例2：平流式沉砂池：工艺尺寸, 长度L（m）：L=Vt 过水面积F（m2）：F=Q/V 池宽B（m）：B=F/h2 单格宽：b=B/n h2为有效水深 校核最小流速Vmin0.15m/s,例2：平流式沉砂池：结构尺寸,进、出水区结构及尺寸；贮砂斗所需容积、结构。,例2：平流式沉砂池：工艺装备,输砂泵（机械排泥）、砂水分离器、刮渣设备、行车等。,2-5 普通沉

12、淀池,一、一般说明 （1）沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式。 （2）通常辐流式适合于大规模，竖流式适合于小规模，而平流式则无此限制。 （3）基于浅层沉降原理，出现斜板、斜管等高负荷新型沉淀池。在城市污水处理中尚存在一些问题，应用较少。 （4）包括进水区、出水区、沉淀区、污泥区和缓冲区5个功能区。 （5）根据在处理系统中位置及分离对象的不同：初沉池、二沉池。,2-5 普通沉淀池,二、主要设计参数 （1）流量 当自流进入时，应按最大流量设计； 厂内设置提升泵房时，应按工作水泵的最大组合流量设计。 （2）负荷 沉淀池负荷（或停留时间）的选择见表3-5-1。,2-5 普通沉淀池：主要设计参数（续）,表

13、3-5-1 沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系,2-5 普通沉淀池,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸 1）有效沉淀面积、池长、池宽、池深等；,沉淀区有效容积V：,沉淀区高度h1：,对于辐流式沉淀池，依据沉淀面积即可确定沉淀池的直径； 对于平流式沉淀池，依据必需的长宽比和宽深比可确定沉淀池的长和宽。 对于竖流式沉淀池，工艺尺寸的确定另外给出。,有效沉淀面积A：,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸,2）水渠、配水区（墙或管）、出水渠等； 按辐流式、平流式沉淀池、竖流式沉淀池分别介绍。 辐流式沉淀池（中心进水周边出水） 中心管：中心管管径按流速应大于0.4m/s的最小沉速设计； 导流筒：导流筒的深

14、度一般为池深的一半，容积占沉淀容积的5； 出水集水渠：现行辐流式沉淀池的出水集水渠一般位于距池壁的110R处； 出水堰：单侧或双侧三角堰。 超高、缓冲区,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸（辐流式沉淀池）,设计计算 有效水深h2：通常取1/2半径处的深度值,或,（f为中心管面积）, 表面积F：F=Q/q 有效直径：, 径深比： 径深不小于6,中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸,平流式沉淀池 配水：平流式沉淀池的配水可采用进水挡板或进水穿孔墙等； 出水：一般采用三角堰； 集水：平流式沉淀池的集水采用多重集水渠； 水力计算； 超高、缓冲区。,平流式沉淀池示意图,

15、3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸（平流式沉淀池）, 沉降区表面积：, 沉淀区长度L2=Vt V5mm/s t取1.52.0h, 沉淀区宽度B2=A/L2 L2/b=45 （不满足长宽比要求时，应分为n格，当采用机械刮泥时，b还应与刮泥机的衍架宽度相对应）,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸,竖流式沉淀池 配水：中心管、反射导流板 出水：一般采用三角堰； 集水：集水渠。 水力计算。,竖流式沉淀池示意图,进水,出水,3、 主要设计内容 （1）工艺尺寸（竖流式沉淀池）, 中心管：V130mm/s，, 上升部分：V=0.31mm/s，即q=2.03.0m3/m2h，直径D：, 上升深度h2：h2=Vt 无资料时，t取1.52.0h，径深比不大于3 泥斗计算、超高、缓冲区高度同前； 中心管及反射板计算见P37,优缺点：排泥多采用重力排泥，简单易行；对Q波动适应能力小； 适于中小厂。与平流式及辐流式不同，其ET = (1-p0)100%,2-5 普通沉淀池,3、 主要设计内容 （2）结构尺寸 1）缓冲层 在沉淀区与集泥区之间一般设置缓冲区，缓冲区的高度一般为0.3-0.5m。,辐流式沉淀池泥斗一般为圆台形，上部直径为2m，下部直径为0.5-1m，泥斗倾角大于45；,平