3.拥挤沉淀(集团沉淀、成层沉淀 水中悬浮颗粒的浓度比较高,在沉降过程中,产生颗粒互相干 扰的现象,在清水与浑水之间形成明显的交界面,并逐渐向下移 动,因此又称成层沉淀。活性污泥法后的二次沉淀池以及污泥浓 缩池中的切期情况均属这种沉淀类型。 4.压缩沉淀 一般发生在高浓度的悬浮颗粒的沉降过程中,颗粒相互接触 并部分地受到压缩物支撑,下层颗粒间隙中的液体被挤出界面,固 体颗粒群被浓缩。浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。 (三)单体球形颗粒的自由沉淀 为了说明影啊颗粒沉淀的主要因素,现以单体球形颗粒的自 由沉淀为例加以说明。颗粒在重力、浮力以及水的阻力作用下,当 达到平衡时以匀速下沉,对于层流状态(通常把雀诺数Re<2的 颗粒沉降状态称为层流状态)直径为d的球形颗粒其沉降速度可 用斯托克斯公式表示 U=(B1-p)2 18 式中U—颗粒沉降速度; ,p颗粒、水的密度 g-重力加速度 d——与颗粒等体积的圆球直径; —水的动力粘滞系数,水温有关。 由上式可见,颗粒与水的密度差是影响颗粒分离的一个主要 因素。若s-p>0,表示颗粒下沉,则U为下沉速度;若p-= 0,表示颗粒既不下沉也不上浮,颗粒处于悬浮状态;若As-ρ<0, U为负值,表示颗粒比水还轻,从而上浮,此时,U为上浮速度
此外,d与μ对沉速也有重要影响,特别是d,增大d或降低 〃,均有助于提高沉降速度。 (四)沉降曲线 废水中的悬浮物实际上是大小、形状及密度都不相同的颗粒 群,其沉淀特性也因废水性质不同而异。因此,通常要通过沉淀试 验来判定其沉淀性能,并根据所要求的沉淀数率来取得沉淀时间 和沉阵速度这两个基本的设计参数。按照试验纳果所绘制的各参 数之间的相互关系的曲线统称为沉降曲线。对于不同类型的沉 淀它们的沉淀曲线的绘制方法是不同的。 25为自由沉淀型的沉淀曲线,其中,图(a)为沉淀效率E 与沉淀时间t之间的关系的线;图b)为沉淀效率与沉降速度u之 间的关系出线 研关性S 0.050.0.150.2 沉降时间t,min 降速度,nm/s 图25自由沉淀型的沉淀曲线 若废水中的悬浮物浓度为C,经t时间沉降后,水样中残留 浓度为C,则沉淀效率为 E 100% 关于沉淀试验以及沉淀曲线的绘制方法,这里不作介绍,读者 可参阅有关书籍。 21
(五)理想沉淀池的工作原理 为了便于说明沉淀池的工作原理以及理解水中悬浮颗粒在沉 淀池内运动的--般规律,现应用一种假定的理想沉淀池加以分析。 以水平长方形池子为例,它由流入区、沉降区、流出区、污泥区四部 分组成(图2-6)。对于理想的沉淀池,作如下假定: (1)池内水流按水平方向流动,各过水断面的水平速度相同; (2)悬浮固体颗粒在沉淀过程中都以等速下沉 (3)悬浮固体颗粒在沉淀过程中的水平分速度等于水平速 度 (4)颗粒沉到池底即认为被去除,即不再上浮。 按照上述条件,悬浮颗粒在沉淀池内的运动轨迹是一系列倾 斜的直线。 Q 流 沉淀区 污泥区 D ! 图26理想沉淀池示意图 设U为某一指定颗粒的沉降速度,又称U为指定颗粒最小 沉阵速度,它的含义是:在给定的沉淀时间t内,位于进水[水面 上的这种颗粒正好沉到池底。当颗粒的沉降速度U≥t0时,可沉 于池底部(如AD线);当沉速U<Uo时,不能一概而论,其中一部 分靠近水面,可被水带出(如AE线),而另一部分因接近池底,而 22
能沉于池底。 在理想沉淀池中,可得到下列各项关系式: L=-rH (2-9) W=QT= HBL (2-11) A 式中L—一池长 H沉淀区有效水深 B—池宽; —水平流度; U—沉降速度 v一沉淀池容积; t废水在沉淀池内停留时间; Q—进水流量; A-—沉淀区平面面积 通常称沉淀池进水流量与沉淀池平面面积的比值为沉淀池表 面负荷率,又称过滤率,用符号q表示,它与U在数值上是相同 的(但单位不同)。应该指出,在实际沉淀池中,由于紊流、水温、进 出口水流不匀等因素的影响,水在池内实际停留时间要比理想沉 淀池的短,故在应用静态沉淀试验资料进行沉淀池设计和核算时 需加以修正,可按下式考虑 4=(123) (2-13) 1_1 251 2-14) to (2-15)
式中,9o,U,t分别为静态沉淀试验的表面负荷,最小沉速和沉 淀时间;qa,U4,t分别为沉淀池的设计表面奂荷、最小沉速和沉 淀时间 2-3-2沉砂池的类型与特征 沉砂池的功能是从废水中分离比重较大的无机颗粒,例如砂、 炉灰渣、煤屑等。它一般设在泵站、沉淀池之前,用于保护机件和 管道免受磨损,还能使沉淀池中污泥具有良好流动性,能防止排放 与输送管道被堵塞;且能使无机颗粒和有机颗粒分别分离,便于分 离处理和处置 沉砂池的工作,是以重力分离作为基础(一般属自由沉淀类 型),就是把沉砂池内的水流速度控制到只能使比重大的无机颗粒 沉淀,而有机颗粒可随水流出的程度。 沉砂池的类型按池内水流方向的不同,可分为平流式和竖流 式,近年来曝气沉砂池在国内也有应用。 )平流式沉砂池 平流式沉砂池结构简单,截留效果好,是沉砂池中常用的 种。这种池子的水流部分,实际上是一个加宽加深的明集,两端设 有闸板,以控制水流,池底设1~2个贮砂斗,利用重力排砂,也可 用射流泵或螺旋泵排砂。 设计和核算时,应考虑下列各项: (1)废水按自流方式流入池内时,应按最大设计流量计算; (2)当废水用泵抽送入池内时,应按每期工作水泵的最大组 合流量计算; (3)沉砂池座数或分格数不应少于2个,按并联设计;当废水 量较少时,可考虑一格,作,一格备用。 设计和运行时,采用的主要技术数据如下 24