物理處理(2沉淀)

1、第二篇 城市污水處理3 污水的物理處理（12h）4 污水的生物處理（16h）5 污水的生物處理（二）（4h）6 污水的自然生物處理（2h）8 污泥處理（2h）9 污水處理廠設(shè)計(jì)（2h）3 污水的物理處理n格柵 （2h）n沉淀的基礎(chǔ)理論沉淀的基礎(chǔ)理論 （2h）n沉砂池 （2h）n沉淀池 （4h）n隔油氣?。?h）3.2 沉淀的基礎(chǔ)理論n思考題n概述n沉淀類(lèi)型n理想沉淀池原理思考題n沉淀法在污水處理廠有哪幾種用法？n沉淀類(lèi)型有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？n實(shí)際沉淀池與理想沉淀池存在什么誤差？3.2.1 概述n沉淀法是水處理中最基本的方法之一。它是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以

2、達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。n按照廢水的性質(zhì)與所要求的處理程度的不同，沉淀處理工藝可以是整個(gè)水處理過(guò)程中的一個(gè)工序，亦可以作為唯一的處理方法。n在典型的污水廠中，有下列四種用法：n用于廢水的預(yù)處理（沉砂池） n用于污水進(jìn)人生物處理構(gòu)筑物前的初步處理(初次沉淀池)n用于生物處理后的固液分離(二次沉淀池)n用于污泥處理階段的污泥濃縮（濃縮池） 3.2.2 沉淀類(lèi)型n自由沉淀 (離散沉淀)n絮凝沉淀 (干涉沉淀）n區(qū)域沉淀（成層沉淀，擁擠沉淀）n壓縮沉淀（擠壓沉淀）自由沉淀 n是一種無(wú)絮凝傾向或弱絮凝傾向的固體顆粒在稀溶液中的沉降。n在沉降過(guò)程中, 顆粒之間互不碰撞, 顆粒的形狀, 粒徑和比重保持不變,

3、 下沉速度不受干擾。n自由沉淀是沉砂池、初沉池前期的主要沉淀形式n自由沉降理論n自由沉降實(shí)驗(yàn)自由沉淀理論n水中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)方向，取決于其受到的重力，水的浮力以及顆粒下沉受到的阻力。n為分析簡(jiǎn)便起見(jiàn)，假定n顆粒為球形；n沉淀過(guò)程中顆粒的大小、形狀、重量等不變；n顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其它顆粒影響。n沉淀過(guò)程：開(kāi)始加速重力=浮力+阻力等速下沉(圖3-2)。 圖3-2 球狀顆粒自由沉淀時(shí)力的平衡圖n自由沉淀用牛頓第二定律表示式中：u顆粒沉淀速度，m/sm顆粒質(zhì)量t沉淀時(shí)間，sF1顆粒的重力 F2顆粒的浮力 F3顆粒受到的摩擦阻力321FFFdtdumggdF631ygdF6322248

4、222223yyyCAudCdCFn將上述公式整理，得到下式，即斯托克斯公式。n可以看出n顆粒沉速u(mài)的決定因素是(gy)當(dāng)gy 0時(shí)，u呈正值，顆粒下沉， gy =0時(shí)，u=0，顆粒在水中懸浮；n沉速u(mài)與顆粒的直徑d2成正比，所以增大顆粒直徑d，可大大地提高沉淀(或上浮)效果；nu與（液體的粘度）成反比，決定于水質(zhì)與水溫，在水質(zhì)相同的條件下，水溫高則值小，有利于顆粒下沉(或上浮)；218gduygn在標(biāo)準(zhǔn)條件下，即20時(shí)：=0.001Ns/m2，f=1000kg/m3，則根據(jù)斯托克斯公式：n已知沉降高度和沉降時(shí)間，就可以計(jì)算出沉降粒度：n例，對(duì)城市污水，固體的顆粒密度為2500kg/m3，當(dāng)h

5、=30cm，沉降時(shí)間1min時(shí)，沉降粒度為：)( )1000(545mthdsm 78107.8260)10002500(5453 . 05-dn由于污水中顆粒非球形，故式由于污水中顆粒非球形，故式(5-7)不能不能直接用于工藝計(jì)算，需要加非球形修正。直接用于工藝計(jì)算，需要加非球形修正。n修正的方法修正的方法n采用等值直徑，即將球形直徑乘以相應(yīng)的形采用等值直徑，即將球形直徑乘以相應(yīng)的形狀系數(shù)，見(jiàn)下表狀系數(shù)，見(jiàn)下表顆粒形狀類(lèi)球形多角形長(zhǎng)條形扁平形形狀系數(shù)0.780.720.670.52自由沉降實(shí)驗(yàn)n試驗(yàn)用沉降柱如右圖，直徑80-100mm，高度1500-2000mm，每次試驗(yàn)需沉降柱6-8個(gè)。n

6、將已知懸浮物濃度和溫度的水樣注入沉降柱，攪拌均勻后同時(shí)沉淀；nH=1200mmn第一種方法n第二種方法第一種方法n將已知懸浮物濃度和水溫的水樣注入各沉降柱，直到水從溢流口溢出。攪拌均勻后測(cè)定其懸浮物濃度c0。然后開(kāi)始沉降，取樣點(diǎn)設(shè)于水深H處。n經(jīng)t1時(shí)間后，在第1個(gè)沉降柱取l00mL左右水樣，取樣時(shí)要準(zhǔn)確記錄所取試樣的體積體積。n經(jīng)t2時(shí)間后，在第2個(gè)沉降柱取樣，依此類(lèi)推，依次取樣直到試驗(yàn)完成。n分別分析各水樣的懸浮物濃度c1，c2，cn。n然后計(jì)算各沉降時(shí)間ti的沉降速度ui，ui=H/ti，它的意義是在時(shí)間ti內(nèi)能沉降H高度的最小顆粒的沉降速度；n因?yàn)樵诔两祎i時(shí)間時(shí)，懸浮物中沉降速度大于

7、ui的顆粒已全部沉降過(guò)了取樣口，而沉降速度小于ui的顆粒的濃度不變。n計(jì)算懸浮物的去除率： %10000CCCin以沉淀時(shí)間為橫坐標(biāo)，去除率為縱坐標(biāo)繪制曲線圖（圖（a）;n以沉淀速度為橫坐標(biāo)，去除率為縱坐標(biāo)繪制曲線圖（圖（b）n當(dāng)已知沉淀時(shí)間，或已知要去除的顆粒沉速，即可在曲線上查得去除率，或反之。iiitHCCC %10000對(duì)于對(duì)于u0部分的去除率utu0部分的去除率例題3-2n污水懸浮物濃度C0=400mg/L，用第二種方法實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)下表；求，需去除u0=2.5mm/s（0.15m/min）的顆粒的總?cè)コ?。n解：用圖解法，將P0-ui的關(guān)系曲線劃分為8個(gè)矩形小塊（越多越精確），計(jì)算其

8、累計(jì)面積，結(jié)果見(jiàn)圖解計(jì)算值表。P0-ui的關(guān)系曲線dp=0.04ut=0.11(mm/s)u0=2.5(mm/s)剩余量=0.56u0=1.0(mm/s)剩余量=0.5圖解計(jì)算值表n（1）要求去除u0=2.5mm/s（0.15m/min）的顆粒的總?cè)コ蕁從關(guān)系曲線圖上查得， u0=2.5mm/s時(shí)，剩余量P0=0.56，該種顆粒的去除量=0.226（由表），則其總?cè)コ蕿閚即， ut2.5mm/s的顆?？扇コ?4%， ut500mg/L），相互間發(fā)生干擾，分層 。n水與顆粒群之間形成一個(gè)清晰的界面, 沉降過(guò)程實(shí)際上是該界面的下沉過(guò)程。n高濁水、二沉池、污泥濃縮池壓縮沉淀n顆粒間相互擠壓，下層

9、顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。 n活性污泥在二沉池泥斗中及污泥濃縮池的沉降 3.2.3 理想沉淀池原理n為便于說(shuō)明沉淀池的工作原理以及分析水中懸浮顆粒在沉淀池內(nèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，Hazen和Camp提出了理想沉淀池這一概念。n理想沉淀池劃分為四個(gè)區(qū)域，即進(jìn)口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域及污泥區(qū)域，并作下述假定：n沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v；n懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；n在沉淀池的進(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔?；n顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。 n根據(jù)上述的假定，懸浮顆粒自由沉降的跡線可用圖3-2表示。n理想沉淀池分析n實(shí)際沉淀

10、池與理想沉淀池之間的誤差圖3-2 平流理想沉淀池示意圖理想沉淀池分析n當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后，一方面隨著水流在水平方向流動(dòng)，其水平流速等于水流速度；一方面沉淀，沉降速度為0；那么，其運(yùn)動(dòng)軌跡為其水平分速和沉速的矢量和；n從A點(diǎn)進(jìn)入的顆粒，必存在某一粒徑的顆粒，其沉速為0，在D點(diǎn)剛好沉入池底，由此得到關(guān)系式：n顯然，n若t0，則顆粒在D點(diǎn)前沉淀，見(jiàn)實(shí)線I；n若t0，則顆粒在D點(diǎn)前不能沉淀，見(jiàn)實(shí)線II。n但若顆粒在低于A點(diǎn)處進(jìn)入，則有可能在D點(diǎn)前沉淀，見(jiàn)虛線II。LHLH或00 n對(duì)于沉速為u1(u1u0)的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為：n而沉淀池能去除的顆粒包括uu0以及uu0兩部分，故沉淀對(duì)懸浮物的去除率為：式中：P0 沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的百分?jǐn)?shù)1P0 沉速u(mài)0的顆粒的去除百分?jǐn)?shù)n根據(jù)理想沉淀池的原理，至少可以說(shuō)明兩點(diǎn)：n若需要去除的顆粒的沉速0確定，則沉淀池的表面負(fù)荷q值被同時(shí)確定；即n平流理想沉淀池的去除率僅決定于表面負(fù)荷q及顆粒沉速t,而與沉淀時(shí)間無(wú)關(guān)。n也可理解為，與沉淀池深度無(wú)關(guān)AQq0實(shí)際沉淀池與理想沉淀池之間的誤差n實(shí)際沉淀池示意圖見(jiàn)圖3-3n池深方向的影響n池深方向的水平流速分布不均勻，對(duì)去除率沒(méi)有影響；n寬度方向的影響n寬度方向的水平流速分布不均勻，是降低去除