污水的物理處理沉淀池

關(guān)于污水的物理處理沉淀池第1頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第三節(jié)沉砂池第2頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的幾種形式

從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行

平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池等

以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走第3頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉砂池工程設(shè)計中的設(shè)計原則與主要參數(shù)城市污水廠一般均設(shè)置沉砂池，并且沉砂池的個數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2；工業(yè)污水是否要設(shè)置沉砂池，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況而定。設(shè)計流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮：自流—最大時流量、提升—最大組合流量、合流制—降雨流量沉砂池去除的砂粒相對密度為2.65，粒徑為0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按0.03L（砂）/m3（污水）計算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應(yīng)按2d沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55o,排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。沉砂池的超高不宜小于0.3m。第4頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五一、平流式沉砂池第5頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五

平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡單，工作穩(wěn)定。

第6頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時，污水在池內(nèi)的停留時間不少于30s，一般為30~60s；有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池寬不小于0.6m；池底坡度一般為0.01~0.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。

平流式沉砂池的系統(tǒng)參數(shù)

第7頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五

3.池總寬度b

式中：h2——設(shè)計有效水深。

4.貯砂斗所需容積V式中:X——城市污水的沉砂量,

一般采用30m3/(106m3污水）;

T——排砂時間的間隔,d;

kz——生活污水流量的總變化系數(shù)。平流式沉砂池的計算公式

1.長度L

式中：v——最大設(shè)計流量時的速度，m/s；

t——最大設(shè)計流量時的停留時間,s。

2.水流斷面面積A式中：qvmax——最大設(shè)計流量，m3/s。第8頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五

7.池總高度h式中:h1——超高，m；

h2——有效水深,m;

h3——貯砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin

式中:qvmin——設(shè)計最小流量，

m3/s；

n1——最小流量時工作的沉砂池數(shù)目;Amin——最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。平流式沉砂池的計算公式

5.貯砂斗個部分尺寸計算設(shè)貯砂斗底寬b1=0.5m；斗壁與水平面的傾角為60o；則貯砂斗的上口寬b2為：貯砂斗的容積V1：式中:h’3——貯砂斗高度，m；

S1，S2——貯砂斗上口和下口的面積。6.貯砂室的高度h3

設(shè)采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，則第9頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第10頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五工作過程示意實際應(yīng)用11二、曝氣沉砂池第11頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉砂中含有機物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡以及加速污水中油類的分離等作用。曝氣沉砂池的特點：第12頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五曝氣沉砂池的構(gòu)造：曝氣沉砂池是一個長形渠道，沿渠道壁一側(cè)的整個長度上，距池底約60~90cm處設(shè)置曝氣裝置；在池底設(shè)置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的坡度，以保證砂?；肷安?；為了使曝氣能起到池內(nèi)回流作用，在必要時可在設(shè)置曝氣裝置的一側(cè)裝設(shè)擋板。第13頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五曝氣沉砂池的工作原理

污水在池中存在著兩種運動形式，其一為水平流動（一般流速0.1m/s），同時在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動（旋轉(zhuǎn)流速0.4m/s），整個池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進的流動形式。由于曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用，污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦，并受到氣泡上升時的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機污染物得以去除，沉于池底的砂粒較為純凈，有機物含量只有5%左右，長期擱置也不至于腐化。第14頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五曝氣沉砂池實景第15頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五水平流速一般取0.08~0.12m/s。污水在池內(nèi)的停留時間為2~4min；雨天最大流量時為1~3min。如作為預(yù)曝氣，停留時間為10~30min。池的有效水深為2~3m，池寬與池深比為1~1.5，池的長寬比可達(dá)5，當(dāng)池長寬比大于5時，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板。曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，孔徑為2.5~6.0mm，距池底約為0.6~0.9m，并應(yīng)有調(diào)節(jié)閥門。曝氣沉砂池的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流和死角，在砂槽上方宜安裝縱向擋板，進出口布置，應(yīng)防止產(chǎn)生短流。。曝氣沉砂池的設(shè)計參數(shù)第16頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五水流斷面A：池寬B：池長L：池容V（有效容積）：第17頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五在設(shè)計計算過程中，沉砂池的長、寬、深等工藝尺寸需同時滿足有關(guān)的長寬比和寬深比，以保證沉砂池內(nèi)的流態(tài)為推流式。如不滿足需重新調(diào)整有關(guān)尺寸：重新選擇設(shè)計參數(shù)，從新進行設(shè)計計算。

第18頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五工藝裝備供氣方式：鼓風(fēng)曝氣，曝氣沉砂池的供氣可與曝氣池供氣聯(lián)合進行或獨立進行。

曝氣設(shè)備：一般采用穿孔管，孔徑一般為2－5mm。

排砂設(shè)備、集油設(shè)備：曝氣沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸；浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油設(shè)備通常置于行車上。

砂水和油水分離設(shè)備：從沉沙池排出的砂水和油水混合物含水率仍很高，通常設(shè)置砂水分離器和油水分離器對其分別進行處置。第19頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五三、旋流沉砂池第20頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五污水廠的旋流沉砂池漩流沉砂池排砂口螺旋砂水分離機砂泵第21頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第四節(jié)沉淀池第22頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池按使用功能分生物處理法中的預(yù)處理，去除約30%的BOD5，55%的懸浮物生物處理構(gòu)筑物后,是生物處理工藝的組成部分初次沉淀池二次沉淀池第23頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池按水流方向分平流式輻流式豎流式池型：長方形一端進水,另一端出水貯泥斗在池進口池內(nèi)水流由下向上池內(nèi)水流向四周輻流池型:多為圓形,有方形或多角形池中央進水，池四周出水貯泥斗在池中央第24頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池三種流態(tài)平流式豎流式輻流式第25頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池特點與適用條件池型優(yōu)點缺點適用條件平流式1.對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強；2.施工簡單，造價低采用多斗排泥，每個泥斗需單獨設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械排泥，機件設(shè)備和驅(qū)動件均浸于水中，易銹蝕1.適用地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；2.適用于大、中、小型污水處理廠豎流式1.排泥方便，管理簡單；2.占地面積較小1.池深度大，施工困難；2.對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；3.造價較高；4.池徑不宜太大適用于處理水量不大的小型污水處理廠輻流式1.采用機械排泥，運行較好，管理較簡單；2.排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品1.池水水流速度不穩(wěn)定；2.機械排泥設(shè)備復(fù)雜，對施工質(zhì)量要求較高1.適用于地下水位較高的地區(qū)；2.適用于大、中型污水處理廠第26頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五

沉淀池由五部分組成：進水區(qū)、出水區(qū)的功能是使水流的進入與流出保持平穩(wěn)，以提高沉淀效率。沉淀區(qū)是沉淀進行的主要場所。貯泥區(qū)貯存、濃縮與排放污泥。緩沖區(qū)避免水流帶走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分組成緩沖區(qū)第27頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池的運行方式連續(xù)式

污水中可沉顆粒的沉淀在流過水池時完成，這時可沉顆粒受到重力所造成的沉速與水流流動的速度兩方面的作用污水連續(xù)不斷地流入與排出

污水中可沉淀的懸浮物在靜止時完成沉淀過程，由設(shè)置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作過程：進水、靜止、沉淀、排水間歇式第28頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五1.設(shè)計流量沉淀池的設(shè)計流量與沉砂池的設(shè)計流量相同。在合流制的污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)廢水是自流進入沉淀池時，應(yīng)按最大流量作為設(shè)計流量；當(dāng)用水泵提升時，應(yīng)按水泵的最大組合流量作為設(shè)計流量。在合流制系統(tǒng)中,應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量校核，但沉淀時間應(yīng)不小于30min。

2.沉淀池的只數(shù)對于城市污水廠，沉淀池的個數(shù)不應(yīng)少于2只。

3.沉淀池的經(jīng)驗設(shè)計參數(shù)對于城市污水處理廠，如無污水沉淀性能的實測資料時，可參照教材表10-8的經(jīng)驗參數(shù)選用。

4.沉淀池的有效水深、沉淀時間與表面水力負(fù)荷的相互關(guān)系

見教材表10-9。沉淀池的一般設(shè)計原則及參數(shù)第29頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五

5.沉淀池的幾何尺寸池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.3~0.5m；貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60o，圓斗不宜小于55o；排泥管直徑不小于200mm。

6.沉淀池出水部分一般采用堰流,在堰口保持水平。出水堰的負(fù)荷:對初沉池,應(yīng)不大于2.9L/(s·m);對二次沉淀池,一般取1.5~2.9L/(s·m)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質(zhì)。

7.貯泥斗的容積一般按不大于2d的污泥量計算。對二次沉淀池，按貯泥時間不超過2h計。

8.排泥部分沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數(shù)值如下：初次沉淀池不應(yīng)小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池應(yīng)不小于8.83kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池應(yīng)不小于11.77kPa（1.2mH2O）。沉淀池的一般設(shè)計原則及參數(shù)第30頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五平流沉淀池入流裝置流出裝置沉淀區(qū)緩沖區(qū)污泥區(qū)排泥裝置第31頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五進水區(qū)有整流措施，保證入流污水均勻穩(wěn)定地進入沉淀池。出水區(qū)設(shè)出水堰，控制沉淀池內(nèi)的水面高度，保證沉淀池內(nèi)水流的均勻分布。沉淀池應(yīng)沿整個出流堰的單位長度溢流量相等，對于初沉池一般為250m3/（m·d），二沉池為130~250m3/（m·d）。鋸齒形三角堰應(yīng)用最普遍，水面宜位于齒高的1/2處。為適應(yīng)水流的變化或構(gòu)筑物的不均勻沉降，在堰口處需要設(shè)置能使堰板上下移動的調(diào)節(jié)裝置，使出口堰口盡可能水平。堰前應(yīng)設(shè)置擋板，以阻攔漂浮物，或設(shè)置浮渣收集和排除裝置。多斗式沉淀池，不設(shè)置機械刮泥設(shè)備。每個貯泥斗單獨設(shè)置排泥管，各自獨立排泥，互不干擾，保證沉泥的濃度。平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點第32頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點（進水）第33頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五沉淀池進口整流多采用穿孔槽外加擋板（或穿孔墻）的方法，沉淀池進水口布置形式如圖示：

入流裝置34第34頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點（出水）第35頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第36頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第37頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第38頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五排泥方式靜水壓力排泥初次沉淀池，H＝1.5m活性污泥法后二沉池，H＝0.9m生物膜法后二沉池，H＝1.2m

為了使池底污泥能滑入污泥斗，池底應(yīng)有i＝0.01～0.02的坡度，也可采用多斗式平流沉淀池

39第39頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五排泥方式

機械排泥鏈帶式刮泥機

行車式刮泥機

40第40頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五行車式刮泥機第41頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五3.沉淀區(qū)有效容積V1或4.沉淀池長度L式中：v——最大設(shè)計流量時的水平流速,mm/s;一般不大于5mm/s。5.沉淀池總寬度b1.沉淀池的表面積A式中：qvmax——最大設(shè)計流量,m3/s；q——表面水力負(fù)荷,m3/(m2·h),初沉池一般取1.5~3m3/(m2·h)，二沉池一般取1~2m3/(m2·h)。2.沉淀區(qū)有效水深h2式中：t——沉淀時間,h,初沉池一般取1~2h,二沉池一般取1.5~2.5h。沉淀區(qū)有效水深h2通常取2~3m。平流式沉淀池的設(shè)計第42頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五7.污泥區(qū)容積對于生活污水，污泥區(qū)的總?cè)莘eV：

式中：S——每人每日的污泥量，L/(d·人),可參考教材表10-8；

N——設(shè)計人口數(shù)，人；

T——污泥貯存時間，d。6.沉淀池的個數(shù)n式中:b′——每個沉淀池寬度。

平流式沉淀池的長度一般為30~50m，為了保證污水在池內(nèi)分布均勻，池長與池寬比不小于4，以4~5為宜。平流式沉淀池的設(shè)計第43頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五平流式沉淀池的設(shè)計9.污泥斗的容積V1式中:S1——污泥斗的上口面積,m2；

S2——污泥斗的下口面積，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容積V2式中：L1——梯形上底邊長,m；

L2——梯形上底邊長，m。8.沉淀池的總高度h式中：h1——沉淀池超高,m;一般取0.3m；

h2——沉淀區(qū)的有效深度，m；

h3——緩沖層高度，m；無機械刮泥設(shè)備時,取0.5m；有機械刮泥設(shè)備時，其上緣應(yīng)高出刮板0.3m；

h4——污泥區(qū)高度，m；h4′——泥斗高度，m；h4″——梯形的高度，m。第44頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五輻流式沉淀池第45頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五輻流沉淀池工作過程示意實際應(yīng)用46第46頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五輻流式沉淀池剖面中心進水周邊進水第47頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五設(shè)計參數(shù)

D/H一般取6～12，D≧16m。池底底坡0.05～0.1。采用機械刮泥時，若D≤20m，一般采用單臂中心傳動刮泥機；反之采用周邊傳動刮泥機。刮泥機轉(zhuǎn)速1～3周/h，或外周線速度≤3.0m/min，一般1.5m/min。周邊進水的沉淀效率高，起設(shè)計表面負(fù)荷可提高1倍左右，即3～4m3/m2·h。若為靜水壓力排泥，其設(shè)計參見p84圖3－34，要求排泥槽泥面低于沉淀池水面0.3m。第48頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五計算

1）沉淀池表面積、座數(shù)及單池直徑：

A1＝Qmax/n.q0

，D＝(4A1/π)0.5

。2）沉淀池有效水深：

h2＝q0t3）.池子總高度：

H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5

h1為超高，取0.3m；h3為緩沖層高度，無刮泥機時取0.5m，有則取0.3m。H4為底坡落差，h5為泥斗高度。

4）污泥區(qū)容積：按人算，W＝SNt/1000n。

S為每人每天產(chǎn)泥量，取0.3～0.8L；N為人口數(shù)；t為二次清泥時間間隔按進出水SS濃度計算，W＝Qmax.24(C0－C1).100t/r(100－p)5）泥斗容積：

V1＝πh5/3.(r12

+r1r2+r22

r1

、r2為泥斗上下半徑。第49頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五工藝裝備沉淀池的主要工藝裝備為刮泥機。刮泥機的設(shè)計主要按照沉淀池的形式、尺寸（直徑或?qū)挾龋┮约八璧呐拍喾绞竭M行。第50頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第51頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五豎流式沉淀池第52頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五第53頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五三、豎流式沉淀池1）工作原理水流由下向上流動，流速為v，懸浮物沉速為u

當(dāng)u>v時，下沉當(dāng)u=v時，不下沉，也不上浮當(dāng)u>v時，下沉顆粒在上升過程中碰撞次數(shù)增加，顆粒變大，沉速隨之增大，又提高了顆粒的去除率2）構(gòu)造由進水、沉淀、緩沖、污泥、出水五區(qū)以及排泥裝置組成。排泥為重力排泥，α＝55～60°。水流經(jīng)中心管流入，經(jīng)反射板布水折向上流。中心管下口設(shè)喇叭口和反射板。

第54頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五3）設(shè)計參數(shù)

池徑一般4～7m,不宜大于8m,最大<10m。池徑：有效水深≦3：1

中心管內(nèi)流速<30mm/s。反射板距泥面距離至少0.3m

第55頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五喇叭口直徑及高度為中心管直徑的1.35倍。反射板直徑為喇叭口直徑的1.30倍；其反射板水平夾角為17°中心管下端至反射板表面間的間隙高0.25～0.5m縫隙中污水流速在初沉池中一般不大于30mm/s，在二沉池中不大于20mm/s。

第56頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五當(dāng)D<7m時，采用周邊出水；當(dāng)D≧7m時，應(yīng)增加集水支渠。

排泥管為200mm，其在初沉池中排泥三通管口的水下深度h≧1.5m；對膜法污泥h≧1.2m；對活性污泥h≧0.9m（即與污泥性質(zhì)有關(guān)）；排泥管下端距池底距離小于0.2m，管上端超出水面距離大于0.4m。

第57頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五4）設(shè)計（1）中心管面積、直徑

A1=Q/V0

d0=（4A1/π)0.5（2）中心管到反射板的高度

H3=Q/V1πd1第58頁，共69頁，2022年，5月20日，9點44分，星期五（3）有效水深H2=vt（4）沉淀區(qū)面積A2=Q/V（5）沉淀池總面積池徑

A=A1+A2R=（4A/π

）0.5（6）總高

H=H1+H2+H3+H4+H5（7）污泥斗容積

V1=πH5(R2+Rr+r2)/