污水處理中沉淀的池設(shè)計(jì)

1、沉 淀一、沉淀的基本理論1 沉淀的作用沉淀使水中懸浮物質(zhì)（主要是可沉固體）在重力作用下下沉，從而與水分離，使水質(zhì)得到澄清。在各種水處理系統(tǒng)中，沉淀主要用于：化學(xué)處理與生物處理的預(yù)處理；（沉砂池、初沉池）化學(xué)處理或生物處理后，分離化學(xué)沉淀物、分離活性污泥或生物膜；（二沉池）污泥的濃縮脫水；（濃縮池）灌溉農(nóng)田前作灌前處理。2 沉淀的類型(1) 自由沉淀(2) 絮凝沉淀(3) 擁擠沉淀(4) 壓縮沉淀3 沉速公式（自由沉淀）（a）re<1時(shí)，顆粒下降引起周圍水流擾動(dòng)，處于層流狀態(tài)，用斯托克斯公式：（b）1<re<103時(shí)，顆粒下降引起周圍水流擾動(dòng)，處于過(guò)度狀態(tài)，用阿蘭公式：（c）1

2、03<re<2×105時(shí)，顆粒下降引起周圍水流擾動(dòng)，處于紊流狀態(tài)，用牛頓公式：式中u一一顆粒沉降速度,m/s；， 一一分別為顆粒、水的密度,g/cm3；g 一一重力加速度,m/s2d 一一與顆粒等體積的圓球直徑,cm；一一水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，與水溫有關(guān),g/(cm·s)。注意事項(xiàng)：（1）實(shí)際沉淀中，第一種情況（re<1）出現(xiàn)較多。（2）在公式中，顆粒假設(shè)為球體，對(duì)于非球形顆粒，阻力較大，沉淀速度小于球形顆粒。（3）d/d小于5×103時(shí)，可忽略起筆對(duì)沉淀速度的影響。（4）公式主要用來(lái)進(jìn)行水中顆粒分析用，而不用于計(jì)算沉淀速度，沉淀速度可以通過(guò)試驗(yàn)很容

3、易測(cè)出。（5）從公式中可以看出顆粒與水的密度差決定了顆粒能否沉淀以及沉淀速度，此外，d 與對(duì)沉淀速度也有重要影響，特別是d, 增大d 或降低，均有助于提高沉降速度。4 沉淀試驗(yàn)與沉降曲線直徑100 mm，工作有效水深（由溢出口下緣到柱底的距離）h = 1500 mm或2000 mm的沉淀實(shí)驗(yàn)柱。水樣的懸浮物濃度即為實(shí)驗(yàn)水樣的原始濃度c0靜置沉淀，5、10、20、30、60、120 min時(shí)，從實(shí)驗(yàn)柱中部取樣口取樣測(cè)試懸浮物濃度c沉淀速度為；沉降效率為畫(huà)出e-t和e-u的關(guān)系曲線?？?cè)コ剩菏Ｓ嗦剩瑄<u0的顆粒所占的百分比，5 沉淀池分離效果分析理想沉淀池作如下假定：1、從入口到出口，

4、池內(nèi)污水按水平方向流動(dòng)，顆粒水平分布均勻，水平流速為等速流動(dòng)；2、懸浮顆粒沿整個(gè)水深均勻分布，處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于水平流速，沉降速度固定不變；3、顆粒沉到池底即認(rèn)為被除去。沉淀池由流入?yún)^(qū)、沉降區(qū)、流出區(qū)和污泥區(qū)四部分組成在理想沉淀池中，可得到下列各項(xiàng)關(guān)系式： 總?cè)コ剩?式中： l一一池長(zhǎng)； h 一一沉降區(qū)有效水深； b 一一池寬；v一一污水的水平流速，即顆粒的水平分速； u0一一截留沉速； v 一一沉淀池容積；t 一一污水在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間； q 一一進(jìn)水流量； a 一一沉降區(qū)平面面積；x0一一沉速小于u0的顆粒的百分比。通常稱沉淀池進(jìn)水流量與沉淀池平面面積的比值為沉淀池表面

5、負(fù)荷，又稱過(guò)流率，用符號(hào)q表示。它與u0在數(shù)值上是相同的（但單位不同）?？?cè)コ剩?沉淀池的沉降效率僅與顆粒沉速或沉淀池的表面負(fù)荷有關(guān)，而與池深和沉降時(shí)間無(wú)關(guān)。在可能的條件下，應(yīng)該把沉淀池搞得淺些，表面積大些，這就是顆粒沉淀的淺層理論。在應(yīng)用靜態(tài)沉淀實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行沉淀池設(shè)計(jì)和核算時(shí)需加以修正，可按下式考慮： 式中，q0、u0、t0分別為靜態(tài)沉淀實(shí)驗(yàn)的表面負(fù)荷、最小沉速和沉降時(shí)間；qd、ud、td分別為沉淀池的設(shè)計(jì)表面電荷、最小沉速和沉降時(shí)間。二、沉砂池的構(gòu)造與工作特征沉砂池的功能是從污水中分離相對(duì)密度較大（約2.65）的無(wú)機(jī)顆粒，例如砂、爐灰渣等。一般設(shè)在泵站、沉淀池之前。1.平流沉砂池平流沉砂

6、池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，截留效果好，是沉砂池中常用的一種。圖2-14 平流沉砂池工藝圖設(shè)計(jì)和核算時(shí)，應(yīng)考慮下列各項(xiàng)內(nèi)容污水按自流方式流人池內(nèi)時(shí)，應(yīng)按最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算；當(dāng)污水用泵抽送入池內(nèi)時(shí)，應(yīng)按工作水泵的最大組合流量計(jì)算； 沉砂池座數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于2個(gè)，按并聯(lián)設(shè)計(jì)，當(dāng)污水量較少時(shí)，可考慮一格工作，一格備用。設(shè)計(jì)參數(shù)按去除砂粒粒徑大于0.2mm、密度約為2.65而定。設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，采用的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：池內(nèi)最大流速為0.3m/s, 最小流速為0.15m/s；水在池內(nèi)停留時(shí)間一般為3060s；有效水深不應(yīng)大于1.2m,一般采用0.251.0m，每格寬度不小于0.6m； 貯砂斗容積一般按2d 內(nèi)沉砂量考慮，

7、斗壁傾角5560°，沉砂含水率約為60%，容重1.5t/m3。生活污水按0.010.02l砂/(人·日)計(jì)，城市污水按1.53.0m3砂/(105m3水)計(jì)。沉砂池超高不宜小于0.3m。計(jì)算公式：長(zhǎng)度水流斷面：池總寬度：沉砂斗的容積： 或 沉砂池的總高度：驗(yàn)算：2曝氣沉砂池與普通沉砂池相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：沉砂池中有機(jī)物含量低，不易腐?。挥蓄A(yù)曝氣作用，可脫臭，改善水質(zhì)，有利于后續(xù)處理。曝氣沉砂池1曝氣沉砂池2橋式吸砂機(jī)螺旋式洗砂機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)：水流在池內(nèi)停留時(shí)間為13min水平流速0.1m/s池中水的旋流速度在0.250.3m/s所需的空氣量為0.10.2 m3空氣/m3污水，空氣

8、擴(kuò)散管設(shè)在池的一側(cè)，距池底約0.60.9m。池的有效水深為23m, 寬深比為11.5，長(zhǎng)寬比可達(dá)5。例題：已知某污水廠的最大設(shè)計(jì)流量為0.8m3/s，求曝氣沉砂池的各部分尺寸解：取停留時(shí)間t=2min，水平流速v1=0.1m/s，水深h2=2m，d=0.2m3空氣/m3污水取兩格，則每格池子寬4/2=2 m每小時(shí)所需空氣量：沉砂室計(jì)算略3鐘式沉砂池圖2-15 鐘式沉砂池根據(jù)處理污水量的不同，鐘式沉砂池可分為不同型號(hào)。三、沉淀池的構(gòu)造與工作特征沉淀池的功能是去除懸浮物質(zhì)，一般懾于絮凝池后或污水生物處理構(gòu)筑物前后。1平流式沉淀池流入?yún)^(qū)：常采用潛孔流出區(qū)：多采用自由堰型式溢流堰最大負(fù)荷不宜大于2.9

9、l/(m·s)(初次沉淀)，1.7l/(m·s)(二次沉淀池）在堰前距溢流堰0.250.5m處應(yīng)設(shè)擋板或浮渣槽。沉降區(qū)污泥區(qū)緩沖層：厚度為0.30.5m鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)橋式刮泥機(jī)平流式沉淀池的主要優(yōu)點(diǎn)是有效沉降區(qū)大，沉淀效果好，造價(jià)較低，對(duì)污水流量適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是占地面積大，排泥較困難。2豎流式沉淀池豎流式沉淀池的優(yōu)點(diǎn)是：排泥容易，不需設(shè)機(jī)械刮泥設(shè)備，占地面積較小。其缺點(diǎn)是造價(jià)較高，單池容量小，池深大，施工較困難。因此，豎流式沉淀池適用于處理水量不大的小型污水處理廠。3輻流式沉淀池出口處的出流堰口不容易控制在一致的水平，通常用鋸齒形三角堰或淹沒(méi)溢孔出流，盡量使出水均勻。圓形大型輻

10、流式沉淀池常采用機(jī)械排泥，當(dāng)池徑小于20m時(shí)，可考慮采用方形多斗排泥，污泥自行滑入斗內(nèi)，并用靜水壓力排泥，每斗設(shè)獨(dú)立的排泥管。輻流式沉淀池的優(yōu)點(diǎn)是：建筑容量大，采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是：池中水流速度不穩(wěn)定，機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高。這種池子適用于處理水量大的場(chǎng)合。4斜板式（斜管）沉淀池利用淺池沉淀原理而發(fā)展出來(lái)的一種池型，斜板（管 ) 的傾角采用5060°。沉淀效率高，水力負(fù)荷大，穩(wěn)定性不太好。斜板沉淀池按水流方向，可分為上向流（又稱異向流）、平向流（又稱側(cè)向流）、下向流（又稱同向流）三種。斜管沉淀池只有上向流和下向流兩種。5各種沉淀池特點(diǎn)比較池型主要優(yōu)缺點(diǎn)適用條件平流式沉淀池沉淀效果好,對(duì)沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng),施工簡(jiǎn)易，造價(jià)較低。但配水不易均勻,多斗排泥操作量大,鏈帶式刮泥機(jī)易銹蝕地下水位高及地質(zhì)較差地區(qū),大、中、小型水廠斜板（管）式沉淀池停留時(shí)間短,水力條件好,沉淀效率高,占地省。但斜管費(fèi)用較高,