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1、2019/2/14,1,水污染控制工程,第2篇 物理、化学及物理化学处理工艺原理,2019/2/14,2,第4章 沉淀与澄清,主要内容 4.1 沉淀的类型及其特征 4.2 理想沉淀池理论 4.3 沉淀工艺及其设计 4.4 澄清工艺设备,水污染控制工程,2019/2/14,3,推荐几本参考书,顾夏声、黄铭荣等编著，水处理工程，北京：清华大学出版社，1985年（第一版） 许保玖等，当代给水与废水处理原理，北京：高等教学出版社，2000（第二版） 张自杰主编，排水工程（下册），第四版，北京：中国建筑工业出版社，2000 尹士君编著，水处理构筑物设计与计算，北京：化学工业出版社，2004 C.P.Le
2、slie Grady,Jr.,et al., Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, Inc., New York, 1999 张自杰主编，废水处理理论与设计，北京：中国建筑工业出版社，2003 崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，北京：化学工业出版社，2004,2019/2/14,4,沉淀及其处理对象,沉淀 借助于水中颗粒与水的密度差、在不同的工艺设备中创造一定的水力条件，使SS沉淀而与水分离，以实现不同的处理目的。 处理对象 水或废水中比重大于1的可沉降悬浮固体颗粒（SS，Suspended Solids）。,2019/2/14,
3、5,4.1 沉淀的类型及其特征,4.1.1 自由沉淀 4.1.2 絮凝沉淀 4.1.3 拥挤（区域）沉淀 4.1.4 压缩沉淀 4.1.5 沉淀工艺的作用,2019/2/14,6,4.1.1 自由沉淀,非絮凝性颗粒、浓度低、颗粒间无絮凝 颗粒独立完成沉淀过程，其物理性质（形状、大小、比重）不发生变化颗粒沉速不变 发生在沉砂池及沉淀池的前期沉淀过程,4.1 沉淀的类型及其特征,2019/2/14,7,4.1.2 絮凝沉淀,絮凝性颗粒、浓度较低、颗粒间发生絮凝 沉淀过程中其物理性质发生变化颗粒沉速度加快 发生在水处理沉淀池、污水处理初沉池后期及二沉池的前期沉淀过程,4.1 沉淀的类型及其特征,20
4、19/2/14,8,4.1.3 拥挤（区域）沉淀,絮凝性颗粒、浓度较高（矾花浓度 23g/L、活性污泥浓度1g/L ）、颗粒间发生絮凝 沉淀过程中颗粒间相互干扰并形成网格状绒体共同下沉形成清水浑水界面（界面的沉降）。 发生在沉淀池后期沉淀过程,4.1 沉淀的类型及其特征,2019/2/14,9,4.1.4 压缩沉淀,絮凝性颗粒、浓度极高 沉淀过程中颗粒结成块状，相互接触、相互支撑、相互挤压 发生在沉淀池后期沉淀过程及污泥浓缩池中,4.1 沉淀的类型及其特征,2019/2/14,10,沉砂池 位于水处理系统的前端，用于去除废水中比重较大的无机性颗粒，以防止进水对其后续处理设施的有害影响仅自由沉淀
5、。 沉淀池 用于混凝反应后、生物处理构筑物之前及活性污泥系统，用于去除水中相当部分悬浮态SS或泥水分离、澄清出水各种类型沉淀 浓缩池 用于污泥的浓缩处理，以减小污泥体积拥挤和压缩沉淀。,4.1.5 沉淀工艺的作用,4.1 沉淀的类型及其特征,2019/2/14,11,4.1.5 沉淀工艺的作用,活性污泥在沉淀池中的沉淀过程,4.1 沉淀的类型及其特征,2019/2/14,12,4.2 理想沉淀池理论,4.2.1 理想自由沉淀假定 4.2.2 自由沉淀速度的分析 4.2.3 理想沉淀池模型 4.2.4 沉淀过程分析 4.2.5 沉淀效率计算,2019/2/14,13,4.2.1 理想自由沉淀假定
6、,颗粒为球形 沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等保持不变 颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其它颗粒的影响,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,14,4.2.2 自由沉淀速度的分析,不同水流状况时的沉淀模式 紊流区 Newton模式 过渡区 Allen模式 层流区 Stokes模式 Stokes模式及其应用 模式 分析 u与S 、L 及d关系的分析 应用分析,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,15,4.2.3 理想沉淀池模型,污水在池内沿水平方向作平稳等速流动，流速为v。 悬浮颗粒在过水断面上均匀分布并作自由沉淀，沉速为u。 颗粒一经沉到池底即认为已被去除而不再返回水中,4.
7、2 理想沉淀池理论,2019/2/14,16,4.2.3 理想沉淀池模型,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,17,4.2.4 沉淀过程分析,截留速度（u0） 在一定条件下，沉淀过程中可被全部去除的颗粒所具有的最小沉速（m/h）。 表面负荷率（q0） 单位时间内、单位沉淀池表面积所处理的水量（m3/m2.d） u0与q0的异同分析,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,18,4.2.4 沉淀过程分析,Q确定沉淀池型式确定u0确定AT确定AS确定,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,19,4.2.5 沉淀效率计算,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,20,4.2.5
8、 沉淀效率计算,设：某颗粒u1u0，占全部颗粒的dP%， 即所有uu0的颗粒占全部颗粒数的P0,则：颗粒u u0，占全部颗粒的1-P0,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,21,u u0颗粒的去除率：全部去除 ，即（1-P0）,4.2.5 沉淀效率计算, u u0颗粒的去除率：部分去除，即：,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,22,4.2.5 沉淀效率计算（举例）,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,23,4.2.5 沉淀效率计算（举例）,沉淀效率的理论与工程分析方法,4.2 理想沉淀池理论,2019/2/14,24,4.3 沉淀工艺及其设计,4.3.1 沉砂池 平流
9、式沉砂池 曝气沉砂池 竖流式沉砂池 4.3.2 沉淀池 平流式沉淀池 辐流式沉淀池 竖流式沉淀池 斜流式沉淀池 高浊度水沉淀池及浓缩池,2019/2/14,25,4.3.1 沉砂池,去除对象、作用及工作原理 去除对象：去除废水中比重远大于1的可沉降无机固体颗粒（砂粒、煤渣等，一般比重大于2.65，粒径为0.2mm）。 主要作用：保证后续处理构筑物的正常运行。 基本原理：重力分离。控制水流速度在一定范围内，以仅使无机颗粒下沉而有机颗粒随水流出。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,26,4.3.1 沉砂池,类型及设计原则 主要类型（按水流方向分类） 平流式沉砂池（水平流动） 曝气沉砂池
10、（旋流） 竖流式沉砂池（垂直流） 设计原则 城市污水处理厂一般均设，工业废水处理视具体情况定。 一般不少于两个（隔），并联运行。 按最大流量或最大泵组合流量设计。 以机械排砂方式为主，也可采用重力排砂方式（但管线应尽可能短）。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,27,4.3.1 沉砂池,主要参数 沉砂量（X）：按每106m3废水沉砂30m3计，其含水率为60%，容重为1500kg/m3。 沉砂斗容积：按2日沉砂量计。贮砂斗壁与水平面的倾角不小于55。排砂管直径不小于DN200。 超高：不小于0.3m。 颗粒沉速u：考虑水流扰动，按下式计算。, = 0.05v,4.3 沉淀工艺及其设
11、计,2019/2/14,28,4.3.1 沉砂池平流式沉砂池,基本构造 一个加宽了的明渠，两端设闸阀以控制水流。 设有12个贮砂斗，下接排砂管。重力排砂。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,29,4.3.1 沉砂池平流式沉砂池,主要设计参数 水流速度（v）：最大0.3m/s，最小0.15m/s。 停留时间（t）：3060s。 有效水深（h2）：一般为0.251.0m，不大于1.2m。 池宽（B）：一般为0.61.0m，不小于0.6 m。 池底坡度（i）：1%2%。 贮砂斗倾角（）：不小于55。 贮砂斗斗底宽（b）：0.40.5m。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,30
12、,4.3.1 沉砂池平流式沉砂池,设计计算公式 沉砂池总长度（L）：L=vt (m) 水流断面积（A）：A=Qmax/v (m2) 池总宽度（ B ）：B=A/h2 (m) 贮砂斗容积（vs）：vs=86400XtQmax/(106Kz)(m3) 沉砂池高度（H）：H=h1+h2+h3 (m) 最小流速校核（vmin）：vmin=Qmin/(n1Amin) (m/s),4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,31,4.3.1 沉砂池平流式沉砂池,主要性能特点 常用沉砂设备 截留效果好，工作稳定，构造简单，投资省，维护管理方便。 沉淀杂质中挟带有较多有机成分，易于腐化而不利于进一步处理和处
13、置。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,32,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,基本构造,曝气沉砂池,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,33,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,青岛海泊河污水处理厂曝气沉砂池,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,34,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,砂水分离器,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,35,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,工作原理 水流流动特点 水流剪切作用 排渣方式,曝气沉砂池工作原理,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,36,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,主要设计参数 水平流速（v）：0.080.12m/
14、s(一般为0.1m/s，最大不超过0.3m/s)。 旋流速度（）：0.250.4m/s。 有效水深（h2）：一般为23m(宽深比12、长宽比35)。 停留时间（t）：25min。 池底坡度（i）：0.1%0.5%。 供气量：一般每m3污水0.2m3或23m3/m2池面积。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,37,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,主要计算公式 总有效容积（V）：V=60Qmaxt (m3) 沉砂池总长度（L）：L=v/A (m) 水流断面积（A）：A=Qmax/v (m2) 池总宽度（ B ）：B=A/h2 (m) 沉砂池高度（H）：H=h1+h2+h3 (m) 最小流
15、速校核（vmin）：vmin=Qmin/(n1Amin) (m/s),4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,38,4.3.1 沉砂池曝气沉砂池,主要性能特点 沉砂中有机成分低（一般低于5%），不易腐化，不影响环境，便于后续处置。 有预曝气作用，可以去除部分有机物，具有去臭、防止废水厌氧腐化、除泡末及加速废水中油类分离的作用。 耗电量大，运转费较高，多采用机械排渣，运行和维护管理较为复杂。,4.3 沉淀工艺及其设计,2019/2/14,39,4.3.1 沉砂池竖流式沉砂池,基本构造 工艺原理及特点 主要设计参数 上升流速(v)：0.020.1m/s 停留时间(t)：3060s，不小于20s 中心管最大流速： 0.3m/s 底部倾角()：4555 锥底宽度(b)：4
