沉淀和澄清處理

1、第三章 沉淀和澄清處理3.1 平流式沉淀池3.2 斜管（板）沉淀池3.3 輻射式沉淀池3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5 澄清池 熟悉影響平流式沉淀池效果的因素，掌握其構(gòu)造及設(shè)計(jì)計(jì)算方法； 掌握斜板（管）沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算方法； 熟悉澄清池的特點(diǎn)； 掌握澄清池的分類，幾種常見澄清池的性能特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件； 了解常見澄清池的設(shè)計(jì)計(jì)算方法?；窘虒W(xué)要求基本教學(xué)要求3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池一、影響平流式沉淀池沉淀效果的因素n 沉淀池實(shí)際水流狀況對(duì)沉淀效果的影響 主要為短流的影響，產(chǎn)生的原因有： 進(jìn)水的慣性作用； 出水堰產(chǎn)生的水流抽吸； 較冷或較重的進(jìn)水產(chǎn)生的異重流； 風(fēng)浪引起的短流； 池內(nèi)存在

2、的導(dǎo)流壁和刮泥設(shè)施等。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 凝聚作用的影響 由于實(shí)際沉淀池的沉淀時(shí)間和水深所產(chǎn)生的絮凝過程均影響了沉淀效果，實(shí)際沉淀池也就偏離了理想沉淀池的假定條件。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池二、基本構(gòu)造 平流式沉淀池分為進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、排泥區(qū)、出水區(qū)等四部分。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 配水的問題 穿孔花墻 為使礬花不宜破碎，通常采用穿孔花墻v0.150.2 m/s，洞口總面積也不宜過大。 條形孔3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 排泥問題 斗式重力排泥：靠靜水壓力 1.52.0 m，下設(shè)有排泥管，多斗形式，可省去機(jī)械刮泥設(shè)備（池容不大時(shí)）； 穿孔管排泥：需存泥區(qū)

3、，池底水平略有坡度以便放空；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 底閥排泥：一般盡量少用。 機(jī)械排泥：帶刮泥機(jī)，池底需要一定坡度，適用于3m以上虹吸水頭的沉淀池，當(dāng)沉淀池為半地下式時(shí)，用泥泵抽吸；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 單口掃描式吸泥機(jī)，無需成排的吸口和吸管裝置，沿著橫向往復(fù)行走吸泥。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 出水問題通常采用： 溢流堰（施工難） 淹沒孔口（容易找平） 孔口流速宜為0.60.7m/s，孔徑2030mm，孔口在水面下15cm，水流應(yīng)自由跌落到出水渠。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 集水槽問題 沉淀池出口布置要求在池寬方向均勻集水

4、，并盡量潷取上層澄清水，減小下層沉淀水的卷起，目前集水槽一般采用指形槽，主要包括： 穿孔集水槽 三角堰集水槽3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 為了不使流線過于集中，應(yīng)盡量增加出水堰的長(zhǎng)度，降低流量負(fù)荷。堰口溢流率一般小于500m3/(md)，目前我國增加堰長(zhǎng)的辦法如下圖。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池三、設(shè)計(jì)要點(diǎn) 混凝沉淀時(shí)，出水的懸浮物含量不超過20 mg/L； 分格數(shù)不少于2個(gè)； 混凝沉淀水平流速一般在1025mm/s，自然沉淀不超過3mm/s； HRT（Hydraulic Retention Time，水力停留時(shí)間/沉淀時(shí)間）宜采用1.53h；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 有效水深

5、33.5m，總池深一般在44.5m，超高0.30.5m。L/B 4，L/H 10，每格寬度或?qū)Я鲏﹂g距為38m最大不宜超過15m； 采用吸泥機(jī)排泥時(shí)，底部可平坡，人工排泥時(shí)，底部應(yīng)設(shè)一定的坡度，縱坡0.02，橫坡0.05； 進(jìn)水端宜采用穿孔花墻配水，花墻距進(jìn)水端的間距不小于12m，在距底部0.30.5m處不設(shè)穿孔；出水端宜采用溢流堰集水，溢流率q0不宜超過300m3/(md)；3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池 防凍可加蓋或采用全封閉式； 排空管段放空時(shí)間不大于6h，管道直徑 水力條件參數(shù)：Fr 110-4110-5。0.50.7BLHdT3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池四、設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)平流沉

6、淀池的主要控制指標(biāo)是表面負(fù)荷或停留時(shí)間。應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、沉淀水質(zhì)要求、水溫等設(shè)計(jì)資料、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。n 各參數(shù)間的關(guān)系Lvt0Hu t00QuqA3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池n 設(shè)計(jì)計(jì)算方法 實(shí)驗(yàn)計(jì)算法：根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取u0。 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取平流式沉淀池的沉淀時(shí)間t。n 其他參數(shù) 出水渠起端水深：3221.73QhgB式中：Q沉淀池的流量，m3/s； B渠道寬度，m。3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池一、基本構(gòu)造 斜管（板）沉淀池應(yīng)用最多的是上向流式斜管沉淀池和側(cè)向流式斜板沉淀池，上向流式斜管沉淀池如下圖所

7、示，主要包括配水區(qū)、斜管區(qū)、積泥區(qū)、清水區(qū)等四部分。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池二、設(shè)計(jì)要點(diǎn) 顆粒的沉降速度 斜管：0.30.5mm/s； 斜板：0.160.3mm/s。 出水濁度10NTU左右，表面（液面）負(fù)荷： 斜管：5.09.0m3/(m2h)，斜管內(nèi)沉淀時(shí)間25min； 斜板：6.012m3/(m2h)。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 斜管、斜板的傾角宜采用60； 管徑與板距： 斜管管徑： 2535mm（3040mm） 斜板板距： 50150mm（80100mm） 斜管長(zhǎng)度為1.0m，單層斜板板長(zhǎng)不宜大于1.0m；3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 有效系數(shù)

8、：斜管或斜板中過水面積與總面積之比，=0.920.95； 整流設(shè)施，穿孔流速一般不大于0.150.20m/s； 底部配水區(qū)高度： V形槽或斗式排泥時(shí)，配水區(qū)高度一般為1.21.5m； 機(jī)械排泥時(shí)，配水區(qū)高度一般采用1.5m。 清水區(qū)高度不宜小于1.0m； 水力條件參數(shù)：Re500；Fr 110-3110-4。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池三、設(shè)計(jì)實(shí)例【已知】設(shè)計(jì)水量Q=15000m3/d，液面上升流速v=3.5mm/s，顆粒沉降速度u0=0.4 mm/s，采用蜂窩六邊形塑料斜管，管厚=0.4mm，管的內(nèi)切圓直徑d=25mm；斜管傾角=60，沉淀池的有效系數(shù)=0.95。3.2 斜管（板

9、）沉淀池斜管（板）沉淀池【設(shè)計(jì)計(jì)算】 清水區(qū)面積215000 1.05 8640051.4m0.0035QAv 斜管區(qū)面積251.454.1m0.95AA 斜管區(qū)尺寸：BL=9.0m6.0m3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 斜管內(nèi)流速204.04mm/ssin60vv ，取5mm/s 斜管長(zhǎng)度，l1取1.0m 校核e14R31dvvR 500，滿足設(shè)計(jì)要求；23 24r3(5 10 )F4.1 10(25/4) 109.81vRg ，介于110-3 110-4，滿足設(shè)計(jì)要求。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池 管中沉淀時(shí)間1321.0200s3.33min5 10ltv ，在25

10、min范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。 池高12345HHHHHH式中：H1斜管區(qū)高度，H1=l1sin60=0.867m0.9m； H2池子超高，取0.3m； H3清水區(qū)高度，取1.0m； H4配水區(qū)高度，取1.2m； H5排泥槽高度，一般1.0m以內(nèi)，取1.0m。3.2 斜管（板）沉淀池斜管（板）沉淀池3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池一、基本構(gòu)造 包括進(jìn)水管、出水管、沉淀區(qū)、污泥區(qū)、排泥裝置等部分。3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池二、分類 中心進(jìn)水周邊出水出水出水槽排泥水力吸泥裝置進(jìn)水排泥刮泥機(jī)出水出水槽進(jìn)水進(jìn)水槽a.中心進(jìn)水周邊出水b.周邊進(jìn)水中心出水c.周邊進(jìn)水周邊出水進(jìn)水排泥出水穿孔擋板刮泥機(jī)

11、出水槽3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池 周邊進(jìn)水周邊出水出水出水槽排泥水力吸泥裝置進(jìn)水排泥刮泥機(jī)出水出水槽進(jìn)水進(jìn)水槽a.中心進(jìn)水周邊出水b.周邊進(jìn)水中心出水c.周邊進(jìn)水周邊出水進(jìn)水排泥出水穿孔擋板刮泥機(jī)出水槽3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池 周邊進(jìn)水中心出水出水出水槽排泥水力吸泥裝置進(jìn)水排泥刮泥機(jī)出水出水槽進(jìn)水進(jìn)水槽a.中心進(jìn)水周邊出水b.周邊進(jìn)水中心出水c.周邊進(jìn)水周邊出水進(jìn)水排泥出水穿孔擋板刮泥機(jī)出水槽3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池三、設(shè)計(jì)計(jì)算 詳見設(shè)計(jì)手冊(cè)及后續(xù)污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)。3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池四、常用沉淀池比較3.3 輻流式沉淀池輻流式沉淀池3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水

12、系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、集水槽布置 布置形式可分為：表面集水槽、指形槽（條形槽）、環(huán)形槽等。穿孔集水管集水渠（平頂堰）3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)肋形集水槽指形集水槽環(huán)形集水槽輻射集水槽3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、集水方式 可分為：淹沒孔口（穿孔管）、三角堰、薄壁堰、平頂堰等。平頂堰三角堰3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)淹沒孔口薄壁堰3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)計(jì)算n 集水設(shè)計(jì) 淹沒孔口 特點(diǎn)：圓孔，施工時(shí)易達(dá)到平整要求，集水均勻。 每個(gè)孔口流量：12qgh式中：流量系數(shù)，0.62； h堰上水頭，即孔口中心線上水頭，m，一般取0.05m3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三角堰 特點(diǎn)

13、：多個(gè)三角堰排列；分段制作，安裝時(shí)需調(diào)平。 一般情況下：三角堰口90，堰口高0.1m，寬0.2m。 每個(gè)三角堰流量：2.511.4qh式中：h堰口上水頭，即三角堰堰口 底部至上游水面的高度，m3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 薄壁堰 特點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單，但安裝時(shí)必須堰頂標(biāo)高一致。 單位長(zhǎng)度薄壁堰流量：1.512qmgh式中：m流量系數(shù)，詳見設(shè)計(jì)手冊(cè)； h堰上水頭，m。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)n 集水槽設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 按平面布置確定集水槽條數(shù)：沉淀池按單寬水力負(fù)荷 m3/(hm)； 矩形池集水槽中心距1.21.8m； 圓形池集水槽可用環(huán)槽、環(huán)形槽+輻射槽； 集水槽寬度：按每條1.21.5Qi

14、計(jì)算； 一般槽底為平坡，方便施工； 堰（口）或孔口上水頭h一般按0.050.07m計(jì)。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 集水槽深度確定 最優(yōu)水力斷面下，槽寬為：0.40.9bq式中：q為每根集水槽的流量，并且應(yīng)考慮20%的超載系數(shù)，m3/s 集水槽起端實(shí)際水深為：321.73qqhgb式中：q每根集水槽的流量，并且應(yīng)考慮20%的超載系數(shù)，m3/s b集水槽寬度，m。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 則集水槽深度為：H=h1+h2+h3+hq式中：h1超高，0.20.3m； h2堰上水頭； h3跌水高度，0.10.2m； hq設(shè)計(jì)水深。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)實(shí)例【已知】設(shè)計(jì)水量

15、Q=2000m3/d，液面上升流速v=3.5mm/s，顆粒沉降速度u0=0.4 mm/s，采用蜂窩六邊形塑料斜管，管厚=0.4mm，管的內(nèi)切圓直徑d=25mm；斜管傾角=60，沉淀池的有效系數(shù)=0.95。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)【設(shè)計(jì)計(jì)算】n 采用兩側(cè)淹沒式孔口集水槽集水 集水槽的根數(shù)N=2 集水槽的中心距 L=B/N=3.1/2=1.55m 集水槽流量 q0=Q/N=0.012m3/s，考慮20%的超載系數(shù)q=1.2q0=0.0144m3/s。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 槽中水深h2 首先計(jì)算槽寬b0.40.40.90.9 0.01440.162mbq 為便于施工，b取0.2m

16、。 其次，計(jì)算槽中起點(diǎn)水深 槽中終點(diǎn)水深 為便于施工，槽中水深統(tǒng)一按0.25m計(jì)。10.750.75 0.20.15mhb21.251.25 0.20.25mhb3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 集水槽高度 H=h2+0.05+0.05+0.15=0.5m 孔眼計(jì)算A. 所需孔眼總面積由 可得，2qgh20.01440.023m20.622 9.8 0.05qgh3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)B. 單孔面積0 采用孔徑25mm的圓孔或3020mm的橢圓孔。 圓孔： 橢圓孔：C. 孔眼的數(shù)量 圓孔，n=46.5個(gè)，取46個(gè)； 橢圓孔，n=48.8個(gè)，取48個(gè)。22010.00049m4d200

17、.000471mab0n3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 集水槽每邊孔眼數(shù)n為23個(gè)（圓孔）；E. 孔眼中心距S0=L/n3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)n 采用三角出水堰集水槽集水 詳見給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè)。3.4 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5 澄清池澄清池一、澄清池的特點(diǎn) 絮凝沉淀于一體，主要依靠活性泥渣層達(dá)到澄清目的。當(dāng)脫穩(wěn)雜質(zhì)隨水流與泥渣層接觸時(shí)被阻留下來使水獲得澄清的現(xiàn)象，稱為接觸絮凝。3.5 澄清池澄清池二、澄清池的分類3.5 澄清池澄清池三、幾種澄清池性能特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)n 機(jī)械攪拌澄清池3.5 澄清池澄清池u 優(yōu)點(diǎn) 處理效率高、單位面積產(chǎn)水量較大； 適應(yīng)性強(qiáng)、處理效率穩(wěn)定；

18、 采用機(jī)械刮泥設(shè)備后，對(duì)高濁度水（3000mg/L）處理也有一定的適應(yīng)性。3.5 澄清池澄清池u 缺點(diǎn) 需要一套機(jī)械攪拌設(shè)備； 加工和安裝要求精度高； 維護(hù)、檢修較麻煩。3.5 澄清池澄清池u 適用條件 進(jìn)水懸浮物一般小于3000mg/L，短時(shí)間內(nèi)允許達(dá)500010000mg/L； 一般為圓形池子； 適用于大、中型水廠。3.5 澄清池澄清池n 水力循環(huán)澄清池3.5 澄清池澄清池u 優(yōu)點(diǎn) 無攪拌設(shè)備； 構(gòu)造簡(jiǎn)單。u 缺點(diǎn) 投藥量大，要消耗較大的水頭； 對(duì)水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性較差。3.5 澄清池澄清池u 適用條件 進(jìn)水懸浮物一般小于2000 mg/L，短時(shí)間內(nèi)允許達(dá)5000 mg/L； 一般為圓形池子； 適用于大、中型水廠。3.5 澄清池澄清池n 脈沖澄清池3.5 澄清池澄清池u 優(yōu)點(diǎn) 虹吸式機(jī)械設(shè)備較為簡(jiǎn)單； 混合充分，布水較均勻； 池深較淺，便于布置，也適用于平流式沉淀池的改造。3.5 澄清池澄清池u 缺點(diǎn) 真空式要一套真空設(shè)備，較為復(fù)雜； 虹吸式的水損較大，周期難以控制； 操作管理要求較高。3.5 澄清池澄清池u 適用條件 同機(jī)械攪拌澄清池； 可建成圓形、矩形或方形； 適用于大、中、小型水廠。3.5 澄清池澄清池n 懸浮澄清池3.5 澄清池澄清池u 優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單； 能處理高濃度水