1、,http:/ (l)自由沉淀 颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。 (2）絮凝沉淀 当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚其粒径和质量增大，沉淀速度加快。,沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。,(3)成层（区域）沉淀 当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉，颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界面下移的速度。(4)压缩沉淀 当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相
2、支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。,2、沉淀类型分析,（1）自由沉淀水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，因而影响颗粒沉淀的因素很多。为了简化讨论，假定：颗粒外形为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉淀过程中其大小、形状和重量等均不变；水处于静止状态；颗粒沉淀仅受重力和水的阻力作用。静水中的悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运动，但同时水的阻力也增大。经过一很短的时间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到平衡，此后作等速下沉运动。等速沉淀的速度常称为沉淀末速度，简称沉速。,如以F1、F2分别表示颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在水中的有效重量为式中 d
3、球体颗粒的直径； S、分别表示颗粒及水的密度； g重力加速度； 如以F3表示水对颗粒沉淀的摩擦阻力，则式中 A一颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒， A=1/4d2 u颗粒沉速； 阻力系数，它是雷诺数(Reud)和颗粒形状的函数。,a.斯笃克斯公式当Re1时, ：呈层流状态,该式表明：颗粒与水的密度差(s-)愈大、沉速愈快，成正比关系。颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。水的粘度愈小，沉速愈快，成反比关系.,斯笃克斯公式:,b.牛顿公式 当1000Re25000时，呈紊流状态， 接近于常数0.4代入上式得牛顿公式：,当1Re1000时，属于过渡区， 近似为,代入得阿兰公式：,因此在不同的水
4、流情况下，可以利用不同的公式计算U或者d。,由于实际废水中悬浮物组成十分复杂，因此常常不能采用上述理论公式计算沉淀速度和沉淀效率，只能通过沉淀试验寻找沉淀设备的设计参数。,沉淀试验是在沉淀管中进行的。将含悬浮物浓度为c0的原水混合均匀后，注入一组(通常57个)沉淀管经t1时间沉淀后，从第一沉淀管深度为H处取样，测定悬浮物浓度c1；沉淀时间为t2时，从第二沉淀管从第二沉淀管深度同为H处取样，分析悬浮物浓度c2，。,（2）絮凝沉淀,由于原水中含絮凝性悬浮物，在沉淀过程中大颗粒将会赶上小颗粒，互相碰撞凝聚，形成更大的絮凝体，因此沉速将随深度而增加。絮凝沉淀的效率通常由试验确定。,颗粒表观去除率与时间
5、的关系,等去除率曲线,（3）区域沉淀与压缩沉淀,当悬浮物浓度较高时，颗粒互相干扰，小颗粒的沉速加快，大颗粒的沉速减慢。在沉淀初期，沿沉淀深度从上至下依次存在清水层、受阻沉淀层、过渡层和压缩层。随沉淀时间延长，泥水界面下移，压缩层增厚,至某个时刻只剩下清水层和压缩层。如图所示。,不同沉淀时间的总去除率,成层沉淀试验界面变化,二、理想沉淀池,为了说明沉淀池的工作原理，假定：(1)进出水均匀分布到整个横断面；(2)悬浮物在沉淀区等速下沉；(3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去。 下图为有效长、宽、深分别为L、B和H的理想平流沉淀池示意
6、图。在沉淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。沉速u0的颗粒可全都除去所以, 通过静置沉淀试验，根据要求达到的沉淀总效率，求出颗粒沉速后，也就确定了沉淀池的过流率。,理想沉淀池示意图,理论假设条件： a.污水在池内沿水平方向作等速流动，速度为v。 b.在流入区颗粒沿AB断面均匀分布，并处于自由沉淀状态， 其水平分速等于v。 c.颗粒沉到池底即认为被去除。,（1）平流式理想沉淀池,平流式理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和底部的污泥区。从图中可以看出，必存在一种从A点进入、以流速为u0 的颗粒，最后刚好在出水口D点沉入池底污泥区。根据几何相似原理，则u0 /v=H/L
7、，即u0 vH/L。 所以凡沉速大于u0者全部沉入池底（代表I轨迹的颗粒）；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以上者，均不能被去除（代表轨迹的颗粒）；凡沉速小于u0者、且在对角线AD以下者，仍可以被去除（代表虚线轨迹的颗粒）。,将实际数据 Q、L、B、H带入，则颗粒在池内最长沉淀时间为：tL/v=H/ u0。沉淀池容积VQtHLB，因QHBL/tHA/t=A u0 。 故Q/A= u0 q。Q/A的物理意义：在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量，即表面负荷率或溢流率，用q表示( m3/m2s或m3/m2h)。表面负荷的数值等于颗粒沉速u0,由L/v=h/ ut，h utL/v,则沉速ut为的颗
8、粒去除率为： h/H= utL/vH= ut/vH/L= ut/vHB/LB= ut/Q/A= ut/q= ut/ u0 。所以，平流式理想沉淀池的去除率取决于表面负荷及颗粒沉速ut ，而与t无关。,实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的，主要是由于池进口及出口构造的局限，使水流在整个横断面上分布不均匀，横向速度分布不匀比竖向速度分布不匀更降低沉淀效率。此外，池内水流往往达不到层流状态，由于紊流扩散与脉动，使颗粒的沉淀受到干扰。由于实际沉淀池受各种因素的影响，采用沉淀试验数据时，应考虑相应的放大系数。设计的表面负荷应为试验值的倍，平均为倍；沉淀时间应为试验值的1.52.0倍，平均为1.75倍。
9、,课内练习,两个沉淀池均为理想平流池，高为H，长为L，进水量为Q，试按理想沉淀理论比较两种情况下可完全分离掉的最小颗粒沉速U0。如下图出水渠设在池末端 设三条出水渠,练习平流沉淀池设计流量为1000m3/h。要求沉速等于和大于0.5mm/s的颗粒全部去除。试按理想沉淀条件，求：（1）所需沉淀池表面积为多少m2？（2）沉速为0.1mm/s的颗粒，可去除百分之几？,沉淀处理工艺的四种用法,三、沉淀池的类型,四、沉淀池的设计,1、沉砂池 沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的泥砂。城市污水和一些工业废水常含有无机性泥砂，这些泥砂必将在废水处理装置内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是
10、无机泥砂同化学沉淀物，生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。 根据沉砂池内水流力向，可分平流、辐流和竖流沉砂池。,一般沉砂池的水平流速在0.150.3m/s之间为宜，停留时间不少于30s。沉砂池应不少于两个，以便可以切换工作。池内有效水深不大于1.2m，合格沉砂池渠宽不小于0.60m，池内超高为0.30m。,沉砂池水面面积可用下式计算 其中， 过水断面积 池的总宽度 设计有效水深 沉砂池长 每个沉砂池(或每分格)的宽度,（2）平流式沉淀池,平流沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流出，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可
11、以是单格或多格串联。池的进口端底部，或沿池长方向，设有一个或多个贮泥斗，贮存沉积下来的污泥沉淀池(或分格)的长宽比不小于4，颗粒密度较大时，可采用不小于3，有效水深不大于3m，大多数为12.5m，超高一般为0.3m，污泥斗的斜壁与水平面的倾角不应小于45，生物处理后的二次沉淀池，泥斗的斜壁与水平面的倾角不应小于50，以保证彻底排泥，防止污泥腐化。,平流式沉淀池,沉淀池的进口应保证沿池宽均匀布水，入口流速小于25mm/s。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出泥层面0.5m以上。通常，沉淀池的进口是采用穿孔槽外加挡板(或穿孔墙)的方法，穿孔槽为侧面穿孔时，挡板是竖向的，挡板应高出水面0
12、.150.2m，伸入水面以下深度0.2m，距进口为0.51.0m。当进水穿孔槽为底部穿孔时，挡板是横向的，大致在1/2池深处(如图所示)。,沉淀池的出口采用溢流堰，堰前应加设挡板，挡板淹没深度不小于0.25m，距出水口为0.250.5m。溢流堰大多数采用锯齿形堰，易于加工及安装，出水比平堰均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深50mm，齿距200mm，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。,出口锯齿形溢流堰,沉淀池的沉积物应及时排定。污泥的收集和排除方法很多，如在池进口端设置泥斗时，应设置刮泥车或刮泥机，将全池底的污泥集中到泥斗处排除,设链带刮泥机的平流沉淀池,如沿池长设置多个排泥斗时，每一污泥斗应设独
13、立的排污管及排泥阀，如图4-13所示。一般采用1.52.0m，排泥管直径不小于20Omm。静压力排泥方式可参见竖流沉淀池。,多斗底的沉淀池,平流沉淀池的设计，主要是确定沉淀区、污泥斗的尺寸、池总深度、进出口设备及排泥设备等。 沉淀区的计算，在无沉淀试验资料时，可按沉淀时间(t)及水平流速(v)计算，此时， 池长L 沉淀区过水断面积F 池的总宽度B 所需池数或分格数,在有沉淀试验资料作依据，确定截留速度u(即表面水力负荷u=QA)时， 池平面面积A 沉淀区的水深h2 污泥斗和污泥区的容积视每日进入的悬浮物量以及所要求的贮泥周期而定。 沉淀池中污泥的体积可用下式计算,沉淀池的总深度 Hh1+h2+h3+h4+h5 h1池超高，一般取0.3m； h2池有效水深； h3缓冲层高度; h4污泥部分高度 h5泥斗高度 污泥斗容积V1应通过绘制计算草图，用几何方法计算。对于四棱台 形污泥斗，其体积为 式中f1、f2分别为污泥斗上底和下底面积。 污泥斗以上由底坡形成的梯形部分容积V2可按下式计算 式中 l1、l2梯形的上下底边长； h4梯形的高度。,
