第二章水处理 2.6沉淀 (1)概述 ●在沉淀池(或叫澄清池)中,在一定时间内沉淀下来的颗 粒可以被去除。沉淀池通常为矩形或圆形,水流可以是辐 流式或上流式。尽管沉淀池的形式不同,但是其设计上 般分成四个区域:进水区、沉淀区、出水区和污泥储存区。 ●设置进水区的目的是使水流均匀分布,且使悬浮颗粒通过 截面进入沉淀区。进水区包括一系列进水管和挡板。挡板 设置在沉淀池lm以下并延伸到池底。在挡板系统后面,水 流依进水构造的不同,呈现不同的流动形式,在某些点水 流呈均匀分布且水的流速减慢到沉淀区的设计流速。在这 些点,进水区终止,沉淀区开始
第二章 水处理 ⚫ 2.6 沉淀 （1）概述 ⚫ 在沉淀池（或叫澄清池）中，在一定时间内沉淀下来的颗 粒可以被去除。沉淀池通常为矩形或圆形，水流可以是辐 流式或上流式。尽管沉淀池的形式不同，但是其设计上一 般分成四个区域：进水区、沉淀区、出水区和污泥储存区。 ⚫ 设置进水区的目的是使水流均匀分布，且使悬浮颗粒通过 截面进入沉淀区。进水区包括一系列进水管和挡板。挡板 设置在沉淀池1m以下并延伸到池底。在挡板系统后面，水 流依进水构造的不同，呈现不同的流动形式，在某些点水 流呈均匀分布且水的流速减慢到沉淀区的设计流速。在这 些点，进水区终止，沉淀区开始
●平流式沉淀池 ●上流式沉淀池 导流板 穿孔挡板 出水堰 出水区 沉淀区 沉淀区 进水区 进水区 出水区 污泥区 污泥区
⚫ 平流式沉淀池 ⚫ 上流式沉淀池 Q 导流板 污泥区 进水区 穿孔挡板 出水区 出水堰 沉淀区 出水区 沉淀区 进水区 Q 污泥区
●圆形沉淀池污泥收集系统的照片
⚫ 圆形沉淀池污泥收集系统的照片
●圆形沉淀池污泥收集系统的示意图 传动装置 收集臀 进水井 出水 ASNIAANi+.L440n 如心 污泥浓缩装置 进水_E 排泥管 图330圆形沉淀池污泥收集系统的照片和示意图 x: Walker Process Equipment, Inc., Division of Chicago Bridge and Iron Company (Bulletin Number 9-W-65, 1973)Aurora, Illinois
⚫ 圆形沉淀池污泥收集系统的示意图
设计良好的挡板系统,进水区就在沉淀池的长 度方向上延伸约1.5米,进水区设计是否合理对 去除效率有很大影响 ●如果进水区的设计不合理,进水流速将无法降 低到沉淀区的设计流速。进水区的长度不能加 到沉淀区的设计长度中去,两者的长度必须分 开设计。 ●污泥储存区的构造和深度取决于清泥方式、清 泥频率和估计的污泥量等参数。所有这些参数 都可以估算。 如果沉淀池足够长,则储存深度可由池的底部 深度提供,否则必须在进水末端设置污泥斗
⚫ 设计良好的挡板系统，进水区就在沉淀池的长 度方向上延伸约1.5米，进水区设计是否合理对 去除效率有很大影响。 ⚫ 如果进水区的设计不合理，进水流速将无法降 低到沉淀区的设计流速。进水区的长度不能加 到沉淀区的设计长度中去，两者的长度必须分 开设计。 ⚫ 污泥储存区的构造和深度取决于清泥方式、清 泥频率和估计的污泥量等参数。所有这些参数 都可以估算。 ⚫ 如果沉淀池足够长，则储存深度可由池的底部 深度提供，否则必须在进水末端设置污泥斗
在沉淀池內水流回经过很大的面积。流速缓慢。如果 澄清水的输出管道设置在沉淀池的未端,所有的水将 会冲进管道,在沉淀池内形成较高流速,从而导致已 经沉淀的絮体上升,并混入出水中。絮体洗出的现象 称为冲洗”( SCouring)。产生的原因之一是出水区 的设计不合理。较理想的方式是设计一系列水槽,以 提供较大的面积使水流通过,并减少沉淀池中靠近出 水区水流的速度。这些水槽称为堰( weirs)。在堰的 后面再将水流导入中央处的渠或管道,输送沉淀后的 出水。与轻颗粒相比,重颗粒所需要的堰较短。 ●典型的堰溢流率 絮体类型 堰溢流率/[m/dm2] 轻铝盐絮体(低浊度水) 143~179 重铝盐絮体(高浊度水 179~268 石灰软化产生的重絮体268322
⚫ 在沉淀池内水流回经过很大的面积。流速缓慢。如果 澄清水的输出管道设置在沉淀池的末端，所有的水将 会冲进管道，在沉淀池内形成较高流速，从而导致已 经沉淀的絮体上升，并混入出水中。絮体洗出的现象 称为“冲洗”（scouring）。产生的原因之一是出水区 的设计不合理。较理想的方式是设计一系列水槽，以 提供较大的面积使水流通过，并减少沉淀池中靠近出 水区水流的速度。这些水槽称为堰（weirs）。在堰的 后面再将水流导入中央处的渠或管道，输送沉淀后的 出水。与轻颗粒相比，重颗粒所需要的堰较短。 ⚫ 典型的堰溢流率 絮体类型 堰溢流率/[m 3 /d.m2 ] 轻铝盐絮体(低浊度水) 143~179 重铝盐絮体(高浊度水) 179~268 石灰软化产生的重絮体 268~322
2.6.2沉淀原理 沉淀区设计需要了解两个 表面积A 液体 重要参数:絮体沉降速率 V和沉降池运行的设计速 率V颗粒向下沉降的同 V 时,水流垂直地上升。 Vo=Q/A ●颗粒从沉降池底部去除而 不会随出水流走的条件 沉定粒V>V。设计中需要确定 颗粒的沉降速率,并将溢 流速Q,颗粒+液体 流率设定为较低的数值 上流式沉淀池中的沉降情况 对于上流式沉降池 V1水流速率;V颗粒的最终沉降速率 50%~70%V
2.6.2 沉淀原理 ⚫ 沉淀区设计需要了解两个 重要参数：絮体沉降速率 Vs和沉降池运行的设计速 率V0。颗粒向下沉降的同 时，水流垂直地上升。 ⚫ 颗粒从沉降池底部去除而 不会随出水流走的条件： Vs > V0。设计中需要确定 颗粒的沉降速率，并将溢 流率设定为较低的数值。 对于上流式沉降池， V0 = 50% ~ 70% Vs。 V1 Vs V0 Vs 流速Q，颗粒+液体 沉淀颗粒 V0 = Q/As 表面积As 液体 上流式沉淀池中的沉降情况 V1 -水流速率；Vs -颗粒的最终沉降速率
溢流率( overflow rate):水的上升速率,有 时也称为表面负荷率,单位为m3/d·m2),表 示单位面积上的流量(md)。可以看成每天 每平方米的沉淀池表面积上所流经的水量,与 负荷类似。与液体速率相同(m/s) ●理想的平流式沉淀池符合以下三个假设 ①颗粒与水流的流速均匀地分布在沉淀池截面上; ②颗粒均匀分布,沉速不变,等速下沉,水平分 速等于ⅴ; ③任何颗粒只要接触到池底就认为被去除
⚫ 溢流率（overflow rate）：水的上升速率 ，有 时也称为表面负荷率，单位为m3 /(d • m2 )，表 示单位面积上的流量（ m3 /d）。可以看成每天 每平方米的沉淀池表面积上所流经的水量，与 负荷类似。与液体速率相同（m/s）。 ⚫ 理想的平流式沉淀池符合以下三个假设： ① 颗粒与水流的流速均匀地分布在沉淀池截面上； ② 颗粒均匀分布，沉速不变，等速下沉，水平分 速等于v； ③ 任何颗粒只要接触到池底就认为被去除
理想的平流式沉淀池中颗粒去除情况 假设一颗粒在A点,若要将其从水中去除,则该颗粒需 要有足够大的沉降速度,以确保在水流通过沉淀池的 停留时间内能够到达沉淀池的底部,即沉降速度至少 应该等于沉淀池的深度除以停留时间:Vht 颗粒的沉降速率必须大于或等于沉降池的溢流率。 Vs=hto=h(V/Q=hQ(×w×h)=Q(×w) 而(×w)即为沉淀池的表面积(A 这表明平流式沉淀池的去除效果 与池的深度无关
理想的平流式沉淀池中颗粒去除情况 ⚫ 假设一颗粒在A点，若要将其从水中去除，则该颗粒需 要有足够大的沉降速度，以确保在水流通过沉淀池的 停留时间内能够到达沉淀池的底部，即沉降速度至少 应该等于沉淀池的深度除以停留时间：Vs=h/t0。 ⚫ 颗粒的沉降速率必须大于或等于沉降池的溢流率。 Vs=h/t0=h/(V/Q)=hQ/(lw h)=Q/(lw) 而(lw)即为沉淀池的表面积（As） 这表明平流式沉淀池的去除效果 与池的深度无关。 h l Vl Vs A
平流式沉淀池的去除效果为什么与深度无关? 当颗粒沉降速率V大于或等于溢流率V时,去除该颗 粒所需的沉淀池颗粒仅为h2,如果深度较大时则沉降 速率等于V的颗粒将无法完全去除。不过在较低深度 处进入沉淀池的颗粒,可以到达底部,所以会发生部 分去除的现象
平流式沉淀池的去除效果为什么与深度无关？ ⚫ 当颗粒沉降速率Vs大于或等于溢流率V0时，去除该颗 粒所需的沉淀池颗粒仅为h/2，如果深度较大时则沉降 速率等于V0的颗粒将无法完全去除。不过在较低深度 处进入沉淀池的颗粒，可以到达底部，所以会发生部 分去除的现象。 2h l Vl Vs A h/2 l Vl Vs A