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1、第第3 3章章 重力沉淀重力沉淀 授课内容：授课内容： 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 自由沉淀自由沉淀 第三节第三节 絮凝沉淀絮凝沉淀 第四节第四节 理想沉淀池理想沉淀池 第五节第五节 沉淀池沉淀池 第六节第六节 沉砂池沉砂池1第四节第四节 理想沉淀池理想沉淀池 前前面面所所述述沉沉淀淀曲曲线线是是静静止止沉沉淀淀试试验验的的结结果果，虽虽然然它它比比较较真真实实地地反反映映了了废废水水中中不不同同的的悬悬浮浮颗颗粒粒沉沉降降的的特特性性，但但是是并并不不能能反反映映实实际际沉沉淀淀池池中中水水流流运运动动对对悬悬浮浮颗颗粒粒沉沉降降的的种种复杂影响。种种复杂影响。 为了分析悬浮颗粒在
2、沉淀池内运动的普遍规律及分为了分析悬浮颗粒在沉淀池内运动的普遍规律及分离结果，离结果，哈增和坎普哈增和坎普提出了一种概念化的沉淀池提出了一种概念化的沉淀池理理想沉淀池想沉淀池。 2理想沉淀池的假定条件理想沉淀池的假定条件： 进出水均匀分布在整个横断面，亦即沉淀池中各进进出水均匀分布在整个横断面，亦即沉淀池中各进水断面上各点流速均相同；水断面上各点流速均相同； 悬浮物在沉淀过程中以等速下沉；悬浮物在沉淀过程中以等速下沉； 悬浮物在沉降过程中的水平分速度等于水流速度，悬浮物在沉降过程中的水平分速度等于水流速度，水流是稳定的。水流是稳定的。 悬浮物落到池底污泥区悬浮物落到池底污泥区，不再上浮，即被除
3、去。，不再上浮，即被除去。 3 在沉淀区的每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，在沉淀区的每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。其轨迹是向下倾斜的直线。 沉速大于沉速大于u u0 0的颗粒可全部除去；沉速的颗粒可全部除去；沉速uu0 0的颗粒因处于的颗粒因处于水面以下，也可以除去一部分。水面以下，也可以除去一部分。例如：例如：沉速为沉速为u u的颗粒被的颗粒被除去率为除去率为h/Hh/H或或u/uu/u0 0。 理想平流式沉淀池式意图理想平流式沉淀池式意图 宽度宽度(B)(B)高H/长度(L)4 设：处理设：处理水量水量Q Q(m(m3 3/s)/s) 水平流水平流速度
4、速度v v(m/s)(m/s) 沉淀池沉淀池宽度宽度B B(m)(m)，长度长度L L(m)(m)，高度高度H H(m)(m) 水面面积水面面积A A (m(m2 2) )： A=BL A=BL 沉淀池容积沉淀池容积V V (m(m3 3) )： V=BLH V=BLH 故：颗粒在沉淀池内的故：颗粒在沉淀池内的沉淀时间沉淀时间t t为：为： t=L/v=H/u t=L/v=H/u0 0 V=Qt=HBL V=Qt=HBL Q=V/t=HBL/t=Au Q=V/t=HBL/t=Au0 0 有：有：u u0 0=Q/A=q=Q/A=q0 05 u u0 0=Q/A=q=Q/A=q0 0 Q/AQ/
5、A的的物物理理意意义义是是：在在单单位位时时间间内内通通过过沉沉淀淀池池单单位位面面积积的的流流量量，称称为为表表面面负负荷荷或或溢溢流流率率，用用q q0 0表表示示。表表面面负负荷荷的的量量纲纲m m3 3/(m/(m2 2s)s)或或m m3 3/(m/(m2 2h)h)。表面负荷表面负荷q q0 0的数值等于颗粒沉速的数值等于颗粒沉速u u0 0(m/s)(m/s) 。6结论：结论： 若沉速若沉速u u0 0确定（由停留时间和水深确定）后，确定（由停留时间和水深确定）后，则沉淀池的表面负荷则沉淀池的表面负荷q q0 0值同时被确定。值同时被确定。 由由于于u u0 0=q=q0 0=Q
6、/A=Q/A，表表明明沉沉淀淀效效率率取取决决于于颗颗粒粒沉沉速或表面负荷，与池深和停留时间无关。速或表面负荷，与池深和停留时间无关。 通通过过静静止止沉沉淀淀试试验验，根根据据要要求求达达到到的的沉沉淀淀总总效效率率，求求出出颗颗粒粒沉沉速速后后，也也就就确确定定了了沉沉淀淀池池的的表表面负荷面负荷( (过流率过流率) )。 7 主要是主要是由于池进口及出口构造的局限，由于池进口及出口构造的局限，使水流在使水流在整个断面上分布不均匀，整个池子的有效容积未能得到充整个断面上分布不均匀，整个池子的有效容积未能得到充分利用，一些沉淀池还分利用，一些沉淀池还存在死水区存在死水区，因此，因此，废水在沉
7、淀池废水在沉淀池中实际停留的时间要比理论停留时间短。中实际停留的时间要比理论停留时间短。 由于由于紊流的影响紊流的影响，悬浮颗粒的实际沉速比理想沉，悬浮颗粒的实际沉速比理想沉速小。速小。 实际沉速还受实际沉速还受水温，风吹水温，风吹等因素的影响。等因素的影响。实际沉淀池与理想沉淀池实际沉淀池与理想沉淀池是有区别的。是有区别的。8 为为考考察察沉沉淀淀池池的的工工作作特特性性，可可从从以以下下三三个个方方面面进行分析：进行分析： 水流的紊动性，水流的紊动性，可用雷诺数可用雷诺数ReRe判断，判断， 注注：雷雷诺诺数数Re=vR/ Re=vR/ R R为为水水力力半半径径（过过水水断断面面积积/
8、/湿湿周），周），为运动粘度系数。为运动粘度系数。 （措施：需要减小流速（措施：需要减小流速或或减小水力半径减小水力半径R R） 当当Re500,Re500,Re500,水流成紊动状态；水流成紊动状态； 在在平平流流式式沉沉淀淀池池中中，ReRe为为4000-50004000-5000时时，呈呈紊紊流流状状态态，而而且且有有上上下下左左右右的的脉脉动动分分速速度度，并并伴伴有有水水涡涡流流体体，不不利利颗颗粒的沉淀。粒的沉淀。 9 水水流流稳稳定定性性：以以弗弗罗罗德德数数FrFr判判断断，FrFr表表示示水水流流动动能能与与重重力力能能的的比比值值。增增大大FrFr，可可克克服服股股流流密度
9、影响。密度影响。注：注：弗罗德数弗罗德数Fr=vFr=v2 2/gR /gR 一般认为平流式沉淀池一般认为平流式沉淀池FrFr宜宜10105 5. . （措施：需要增大流速（措施：需要增大流速或或减小水力半径减小水力半径R R） 在在沉沉淀淀池池中中，增增大大水水平平流流速速，一一方方面面提提高高了了雷雷诺诺数数ReRe而而不不利利于于沉沉淀淀，但但另另一一方方面面却却提提高高了了弗弗罗罗德德数数FrFr而而加加强强了了水水流流稳稳定定性性，从从而而提提高高沉沉淀淀效效果果。沉沉淀淀池池的的水水平流速宜进行适当的控制，通常为平流速宜进行适当的控制，通常为10-25mm/s10-25mm/s。1
10、0 容容积积利利用用系系数数：是是水水在在池池内内的的实实际际停停留留时时间和理论停留时间的比值。间和理论停留时间的比值。 如如果果有有股股流流或或偏偏流流存存在在，或或池池内内存存在在死死水水区区，实实际际的的池池内内停停留留时时间间将将小小于于池池容容积积和和流流量量相除所得的理论停留时间。（相除所得的理论停留时间。（V=QtV=Qt） 容容积积利利用用系系数数可可作作为为考考查查沉沉淀淀池池设设计计及及运运行好坏的指标。行好坏的指标。11 要要提提高高平平流流式式沉沉淀淀池池的的效效率率，可可降降低低ReRe和和提提高高FrFr，其有效措施是，其有效措施是减小水力半径减小水力半径R R。
11、 在在沉沉淀淀池池中中纵纵向向分分格格及及斜斜板板（管管）沉沉淀淀池池也也能能达到上述目的。达到上述目的。实际应用：实际应用： 由由于于实实际际沉沉淀淀池池受受各各种种因因素素的的影影响响，采采用用沉沉淀淀试验数据试验数据时，应考虑相应的时，应考虑相应的放大系数放大系数。12第五节第五节 沉淀池沉淀池 按池内按池内水流方向水流方向分类分类 平流式沉淀池平流式沉淀池 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 斜板式沉淀池斜板式沉淀池13工作方式：工作方式： （书（书P30P30） 间歇式和连续式。间歇式和连续式。特点及适用条件：特点及适用条件： （书（书P30P30） 平流式沉淀池平流
12、式沉淀池 竖流式沉淀池竖流式沉淀池 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 14一、平流式沉淀池一、平流式沉淀池 平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流处，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长端流处，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个串联。方形，可以是单个或多个串联。动画15 平平流流式式沉沉淀淀池池有有进进水水区区、沉沉淀淀区区、出出水水区区和和污泥区四部分组成。污泥区四部分组成。1 1、进水区、进水区 进进水水区区的的作作用用是是使使水水流流均均匀匀分分布布在在整整个个断断面面上，尽可能减少扰动。上，尽可能减少扰动。 入口流速小于入口
13、流速小于25mm/s25mm/s。 为为了了保保证证不不冲冲刷刷已已有有的的底底部部沉沉积积物物，水水的的流流入点应高出污泥层面入点应高出污泥层面0.5m0.5m以上。以上。 水水流流入入沉沉淀淀池池后后应应尽尽快快消消能能，防防止止在在池池内内形形成短流或股流。成短流或股流。设置整流装置。设置整流装置。 16 沉淀池进口整流沉淀池进口整流多采用穿孔槽外加挡板（或穿多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示：孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示： 172 2沉淀区沉淀区 如如前前所所述述，要要降降低低沉沉淀淀池池中中水水流流的的ReRe数数和和提提高高水水流流的的F
14、rFr数数，必必须须设设法法减减少少水水力力半半径径，采采用用导导流流墙墙，对对平平流流式式沉沉淀淀池池进进行行纵纵向向分分格格等等，均均可可减减小水力半径，改善水流条件。小水力半径，改善水流条件。 沉沉淀淀区区的的高高度度（有有效效水水深深H H）与与其其前前后后有有关关处理构筑物的高程布置有关，一般约处理构筑物的高程布置有关，一般约3-4m3-4m。 沉沉淀淀区区的的长长、宽宽、深深之之间间相相互互关关联联，应应综综合考虑，还应合考虑，还应核算表面负荷。核算表面负荷。 一一般般，L/BL/B4 4， L/HL/H1010，每每格格宽宽度度3-8m3-8m，不宜大于不宜大于15m15m。18
15、3 3出水区出水区 沉沉淀淀后后出出水水应应尽尽量量在在出出水水区区均均匀匀流流出出。沉沉淀淀池常见出水口布置形式。池常见出水口布置形式。 19 出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅控制池内水面的高程，而且对池内水流的均匀分控制池内水面的高程，而且对池内水流的均匀分布影响极大。布影响极大。 应应防防止止池池内内水水流流产产生生偏偏流流现现象象。尽尽可可能能减减少少单单位位堰堰长长的的过过流流量量，因因此此堰堰的的施施工工必必须须精精心心，尽量做的水平。尽量做的水平。204 4污泥区（积泥区和排泥区）污泥区（积泥区和排泥区） 及及时时排排出出沉沉于于池池底
16、底的的污污泥泥是是使使沉沉淀淀池池工工作作正常，保证出水水质的一项重要措施。正常，保证出水水质的一项重要措施。 沉沉淀淀池池排排泥泥方方式式有有斗斗形形底底排排泥泥、穿穿孔孔管管排排泥泥及及机机械械排排泥泥。目目前前基基本本都都采采用用机机械械排排泥泥，不不需留存泥区，池底水平，略带坡度以便放空。需留存泥区，池底水平，略带坡度以便放空。21排泥方式：排泥方式： （1 1）刮泥：设置刮泥机（车），池底设计）刮泥：设置刮泥机（车），池底设计坡度坡度0.01-0.020.01-0.02。 （2 2）污泥泵污泥泵排泥；排泥； （3 3）静水压力排泥（静水压力）静水压力排泥（静水压力1.5-2.0m1.5-2.0m水水头，排泥管径不小于头，排泥管径不小于200mm200mm）。）。 （4 4）如设有多个泥斗时，则无需刮泥装置，）如设有多个泥斗时，则无需刮泥装置，每个泥斗设独立的排泥管及排泥阀。每个泥斗设独立的排泥管及排泥阀。225 5、缓冲区、缓冲区 污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，其深度可取其深度可取0.3-0.5m0.3-0.5m，以减轻水流对存泥的，以减
