絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不髙,但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作 用,颗粒因互相聚集增大而加快沉降,沉淀的轨迹呈曲线(图2-6)。沉淀过程中 颗粒的质量、形状和沉速是变化的,实际沉速很难用理论公式计算,需通过试验 测定。化学混凝沉淀属絮凝沉淀。 水深 流向一 距高 图2-6絮凝沉淀示意图 3.区域沉淀(或成层沉淀) 区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000g以上,颗粒的沉降受到周围其它颗粒影 响,颗粒间相对位置保持不变,形成一个整体共同下沉,与澄清水之间有清晰的 泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生, 4.压缩沉淀 压缩沉淀发生在髙浓度悬浮颗粒的沉降过程中,由于悬浮颗粒浓度很髙,颗粒相 互之间已挤集成团块结构,互相接触,互相支承,下层颗粒间的水在上层颗粒的 重力作用下被挤出,使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池 中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。 、自由沉淀及其理论基础 水中的悬浮颗粒,都因二种力的作用而发生运动:悬浮颗粒受到的重力,水对悬 浮颗粒的浮力。重力大于浮力时,下沉;两力相等时,相对静止;重力小于浮力 时,上浮。为分析简便起见,假定:①颗粒为球形;②沉淀过程中颗粒的大小 形状、重量等不变;③颗粒只在重力作用下沉淀,不受器壁和其它颗粒影响 静水中悬浮颗粒开始沉淀时,因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后, 颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时(即颗粒在静水中所受到的重力Fg与水对 颗粒产生的阻力FD相平衡),颗粒即呈等速下沉 当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时,颗粒主要 受水的粘滞阻力作用,惯性力可以忽略不计,颗粒运动是处于层流状态。 在实际应用中,由于悬浮颗粒在形状、大小以及密度等有很大差异,因此不能直 接用公式进行工艺设计,但公式有助于理解沉淀规律。 四、沉淀池的工作原理
絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不高，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作 用，颗粒因互相聚集增大而加快沉降，沉淀的轨迹呈曲线(图 2-6)。沉淀过程中， 颗粒的质量、形状和沉速是变化的，实际沉速很难用理论公式计算，需通过试验 测定。化学混凝沉淀属絮凝沉淀。 3．区域沉淀(或成层沉淀) 区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000mg/L 以上)，颗粒的沉降受到周围其它颗粒影 响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的 泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。 4．压缩沉淀 压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相 互之间已挤集成团块结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的 重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池 中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。 三、自由沉淀及其理论基础 水中的悬浮颗粒，都因二种力的作用而发生运动：悬浮颗粒受到的重力，水对悬 浮颗粒的浮力。重力大于浮力时，下沉；两力相等时，相对静止；重力小于浮力 时，上浮。为分析简便起见，假定：①颗粒为球形；②沉淀过程中颗粒的大小、 形状、重量等不变；③颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其它颗粒影响。 静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用产生加速运动，经过很短的时间后， 颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时(即颗粒在静水中所受到的重力 Fg与水对 颗粒产生的阻力 FD相平衡)，颗粒即呈等速下沉。 当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要 受水的粘滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。 在实际应用中，由于悬浮颗粒在形状、大小以及密度等有很大差异，因此不能直 接用公式进行工艺设计，但公式有助于理解沉淀规律。 四、沉淀池的工作原理
为便于说明沉淀池的工作原理以及分析水中悬浮颗粒在沉淀池内运动规律, Haen和Camp提出了理想沉淀池这一概念。理想沉淀池划分为四个区域,即进 口区域、沉淀区域、出口区域及污泥区域,并作下述假定: (1)沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同,水平流速为v (2)悬浮颗粒在沉淀区等速下沉,下沉速度为u (3)在沉淀池的进口区域,水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上 (4)颗粒一经沉到池底,即认为已被去除。 根据上述的假定,悬浮颗粒自由沉降的迹线可用(图2-7)表示。 =0 出口区 区!沉淀区 y 污泥区 a颗粒沉速w≥ 区|沉淀区 出口区y 污泥区 b.颗粒沉速a< 图27自由沉淀示意图 当某一颗粒进入沉淀池后,一方面随着水流在水平方向流动,其水平流速ⅴ等于 水流速度。 另一方面,颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉,其沉速即是颗粒的自由沉降速度 U颗粒运动的轨迹为其水平分速ⅴ和沉速u的矢量和。在沉淀过程中, qVA——反映沉淀池效力的参数,一般称为沉淀池的表面负荷率,或称沉淀池的 过流率,用符号q表示 q=qA(10-16)
为便于说明沉淀池的工作原理以及分析水中悬浮颗粒在沉淀池内运动规律， Haen 和 Camp 提出了理想沉淀池这一概念。理想沉淀池划分为四个区域，即进 口区域、沉淀区域、出口区域及污泥区域，并作下述假定： (1)沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为 v； (2)悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为 u； (3)在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上； (4)颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。 根据上述的假定，悬浮颗粒自由沉降的迹线可用(图 2-7)表示。 当某一颗粒进入沉淀池后，一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速 v 等于 水流速度。 另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是颗粒的自由沉降速度 U0颗粒运动的轨迹为其水平分速 v 和沉速 u 的矢量和。在沉淀过程中， qv/A——反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率，或称沉淀池的 过流率，用符号 q 表示， U0=qv/A(10--15) q=qv/A(10--16)
由式(10-15)及(10-16可以看出,理想沉淀池中,U与q在数值上相同,但它们的 物理概念不同:Uo的单位是m/h;q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的 流量,单位是m3/m2h。可见,只要确定颗粒的最小沉速Uo,就可以求得理想 沉淀池的过流率或表面负荷率 此外,式(10-15)还表明,理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关, 与池深H无关,即与池的体积v无关 第3节砂池 、平流式沉砂池 、曝气沉砂池 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒,以免这些杂质 影响后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池的工作原理是以重力分离为基础,即将进入沉砂池的污水流速控制在只能 使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。 沉砂池可分为平流式、竖流式和曝气沉砂池等三种基本型式。 在工程设计中,可参考下列设计原则与主要参数。 (1)城市污水厂一般均应设置沉砂池,工业污水是否要设置沉砂池,应根据水质 情况而定。城市污水厂的沉砂池的只数或分格数应不少于2,并按并联运行原则 考虑。 (2)设计流量应按分期建设考虑。①当污水自流进入时,应按每期的最大设计流 量计算;②当污水为提升进入时,应按每期工作水泵的最大组合流量计算;③在 合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。 (3沉砂池去除的砂粒比重为265、粒径为0.2mm以上 (表2-2所列为水温在15℃时,砂粒在静水中的沉速与砂粒平均粒径的关系。 褒2-3砂粒真径d与沉速M0 砂粒平均粒径dmm 沉速w0mmsl 18.7 0.25 0.35 35,1 0. ,7 0.50 51.6 (4)城市污水的沉砂量可按每10°m3污水沉砂30m3计算,其含水率约60%,容重 约1500kgm3
由式(10—15)及(10—16)可以看出，理想沉淀池中,U0与 q 在数值上相同,但它们的 物理概念不同：U0的单位是 m/h；q 表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的 流量，单位是 m3／m2·h。可见，只要确定颗粒的最小沉速 U0，就可以求得理想 沉淀池的过流率或表面负荷率。 此外，式(10—15)还表明，理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积 A 有关， 与池深 H 无关，即与池的体积 v 无关。 第 3 节沉砂池 一、平流式沉砂池 二、曝气沉砂池 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，以免这些杂质 影响后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池的工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能 使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。 沉砂池可分为平流式、竖流式和曝气沉砂池等三种基本型式。 在工程设计中，可参考下列设计原则与主要参数。 (1)城市污水厂一般均应设置沉砂池，工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质 情况而定。城市污水厂的沉砂池的只数或分格数应不少于 2，并按并联运行原则 考虑。 (2)设计流量应按分期建设考虑。①当污水自流进入时，应按每期的最大设计流 量计算；②当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；③在 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。 (3)沉砂池去除的砂粒比重为 2.65、粒径为 0.2mm 以上。 (表 2-2)所列为水温在 15℃时，砂粒在静水中的沉速与砂粒平均粒径的关系。 (4)城市污水的沉砂量可按每 10 6m3污水沉砂 30m3计算，其含水率约 60%，容重 约 1500kg/m3
(5)贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算,贮砂斗壁的倾角不应小于55°。排砂管直 径不应小于200mm (6)沉砂池的超高不宜小于0.3m。 下面介绍常用的平流式沉砂池和曝气沉砂池 、平流式沉砂池 平流式沉砂池是最常用的一种型式,它的截留效果好,工作稳定,构造亦较 简单。 (图2-8)所示的是平流式沉砂池的一种。池的上部,实际是一个加宽了的明渠, 两端设有闸门(图上只表示出池壁上的闸槽)以控制水流。在池的底部设置1~2 个贮砂斗,下接排砂管。 栏杆 D=200 1~1剖面 拌砂管 2 D=200 闸槌 」12-2剖面 图2-8平流式沉砂池的一种型式 1.平流式沉砂池的设计参数 (1)污水在池内的最大流速为0.3m,最小流速为0.15m/s (2)最大流量时,污水在池内的停留时间不少于30s,一般为30~60s: (3)有效水深应不大于1.2m,一般采用025-1.Om,池宽不小于0.6m (4)池底坡度一般为0.01-002,当设置除砂设备时,可根据除砂设备的要求考虑 池底形状。 、曝气沉砂池 曝气沉砂池从五十年代开始试用,目前已推广使用。它具有下述特点:①沉砂中 含有机物的量低于5%;②由于池中设有曝气设备,它还具有预曝气、脱臭、防
(5)贮砂斗的容积应按 2 日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于 55º。排砂管直 径不应小于 200mm。 (6)沉砂池的超高不宜小于 0.3m。 下面介绍常用的平流式沉砂池和曝气沉砂池。 一、平流式沉砂池 平流式沉砂池是最常用的一种型式，它的截留效果好，工作稳定，构造亦较 简单。 (图 2-8)所示的是平流式沉砂池的一种。池的上部，实际是一个加宽了的明渠， 两端设有闸门(图上只表示出池壁上的闸槽)以控制水流。在池的底部设置 1～2 个贮砂斗，下接排砂管。 1．平流式沉砂池的设计参数 (1)污水在池内的最大流速为 0.3m/s，最小流速为 0.15m／s； (2)最大流量时，污水在池内的停留时间不少于 30s，一般为 30～60s； (3)有效水深应不大于 1.2m，一般采用 0.25—1.Om，池宽不小于 0.6m； (4)池底坡度一般为 0.01—0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求考虑 池底形状。 二、曝气沉砂池 曝气沉砂池从五十年代开始试用，目前已推广使用。它具有下述特点：①沉砂中 含有机物的量低于 5％；②由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防
止污水厌氧分解、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。这些特点对后续 的沉淀、曝气、污泥消化池的正常运行以及对沉砂的干燥脱水提供了有利条件 1.曝气沉砂池的构造及工作原理 空气管 挡 板 曝气器 区发砂斗 图2-9曝气沉砂池 曝气沉砂池的常见构造如(图2-9)所示。(精彩fash) 曝气沉砂池是一个长型渠道,沿渠道壁一侧的整个长度上,距池底约6090mm 处设置曝气装置,在池底设置沉砂斗,池底有j=0.1-0.5的坡度,以保证砂粒滑 人砂槽。为了使曝气能起到池内回流作用,在必要时可在设置曝气装置的一侧装 设挡板。 污水在池中存在着两种运动形式,其一为水平流动(流速一般取0.1ms,不得超 过0.3m/s),同时,由于在池的一侧有曝气作用,因而在池的横断面上产生旋转 运动,整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。旋转速度在过水断面的中心处 最小,而在池的周边则为最大。空气的供给量应保证在池中污水的旋流速度达到 0.25—0.4m/s之间,一般取04m/s 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用,污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气 泡上升时的冲刷作用,使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除,沉于池底的砂粒 较为纯净。有机物含量只有5%左右的砂粒,长期搁置也不至于腐化 2.曝气沉砂池的设计参数 (1)水平流速一般取0.08~0.12m/s (2)污水在池内的停留时间为46min:当雨天最大流量时为1~3min。如作为预 曝气,停留时间为10~30min (3)池的有效水深为2-3m,池宽与池深比为1~1.5,池的长宽比可达5,当池长 宽比大于5时,应考虑设置橫向挡板; (4)曝气沉砂池多采用穿孔管曝气,孔径为2.5~6Omm,距池底约0.6~09m, 并应有调节阀门 (5)供气量可参照(表2-3)。 单位池长所需空气量 曝气管水下浸没深度m最低空气用量/mmh)最大空气用量(mmhr)
止污水厌氧分解、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。这些特点对后续 的沉淀、曝气、污泥消化池的正常运行以及对沉砂的干燥脱水提供了有利条件。 1．曝气沉砂池的构造及工作原理 曝气沉砂池的常见构造如(图 2-9)所示。(精彩 flash) 曝气沉砂池是一个长型渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约 60—90mm 处设置曝气装置，在池底设置沉砂斗，池底有 i=0.1—0.5 的坡度，以保证砂粒滑 人砂槽。为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装 设挡板。 污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动(流速一般取 0.1m/s，不得超 过 0.3m/s)，同时，由于在池的一侧有曝气作用，因而在池的横断面上产生旋转 运动，整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。旋转速度在过水断面的中心处 最小，而在池的周边则为最大。空气的供给量应保证在池中污水的旋流速度达到 0.25—0.4m/s 之间，一般取 0.4m/s。 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气 泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒 较为纯净。有机物含量只有 5％左右的砂粒，长期搁置也不至于腐化。 2．曝气沉砂池的设计参数 (1)水平流速一般取 0.08～0.12m/s； (2)污水在池内的停留时间为 4—6min；当雨天最大流量时为 1～3min。如作为预 曝气，停留时间为 10～30min。 (3)池的有效水深为 2—3m，池宽与池深比为 1～1.5，池的长宽比可达 5，当池长 宽比大于 5 时，应考虑设置横向挡板； (4)曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为 2.5～6.Omm，距池底约 0.6～0.9m， 并应有调节阀门； (5)供气量可参照(表 2-3)。 单位池长所需空气量 曝气管水下浸没深度/m 最低空气用量/(m3m-1h -1) 最大空气用量/(m3m-1h -1)