【正文】 2022/2/11 1 《 水污染控制工程 》 第 2篇 物理、化學(xué)及物理化學(xué)處理工藝原理 2022/2/11 2 第 4章 沉淀與澄清 ?主要內(nèi)容 ? 沉淀的類型及其特征 ? 理想沉淀池理論 ? 沉淀工藝及其設(shè)計 ? 澄清工藝設(shè)備 《 水污染控制工程 》 2022/2/11 3 推薦幾本參考書 ? 顧夏聲 、 黃銘榮等編著 ， 《 水處理工程 》 ， 北京：清華大學(xué)出版社 ， 1985年 （ 第一版 ） ? 許保玖等 ， 當(dāng)代給水與廢水處理原理 ， 北京：高等教學(xué)出版社 ，2022（ 第二版 ） ? 張自杰主編 ， 排水工程 （ 下冊 ） ， 第四版 ， 北京：中國建筑工業(yè)出版社 ， 2022 ? 尹士君編著 ， 水處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算 ， 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ，2022 ? Grady,Jr.,et al., Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, Inc., New York, 1999 ? 張自杰主編 ， 廢水處理理論與設(shè)計 ， 北京：中國建筑工業(yè)出版社 ，2022 ? 崔玉川等編 ， 城市污水廠處理設(shè)施設(shè)計計算 ， 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2022 2022/2/11 4 沉淀及其處理對象 ? 沉淀 —— 借助于水中顆粒與水的密度差 、 在不同的工藝設(shè)備中創(chuàng)造一定的水力條件 ， 使 SS沉淀而與水分離 ， 以實(shí)現(xiàn)不同的處理目的 。 ? 處理對象 —— 水或廢水中比重大于 ≥1的可沉降懸浮固體顆粒（ SS， Suspended Solids）。 2022/2/11 5 沉淀的類型及其特征 ? 自由沉淀 ? 絮凝沉淀 ? 擁擠 （ 區(qū)域 ） 沉淀 ? 壓縮沉淀 ? 沉淀工藝的作用 2022/2/11 6 自由沉淀 ? 非絮凝性顆粒 、 濃度低 、 顆粒間無絮凝 ? 顆粒獨(dú)立完成沉淀過程 ， 其物理性質(zhì) （ 形狀 、 大小 、 比重 ） 不發(fā)生變化 → 顆粒沉速不變 ? 發(fā)生在沉砂池及沉淀池的前期沉淀過程 自由沉淀示意圖 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 7 絮凝沉淀 ? 絮凝性顆粒 、 濃度較低 、顆粒間發(fā)生絮凝 ? 沉淀過程中其物理性質(zhì)發(fā)生變化 → 顆粒沉速度加快 ? 發(fā)生在水處理沉淀池 、污水處理初沉池后期及二沉池的前期沉淀過程 絮凝沉淀示意圖 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 8 擁擠（區(qū)域）沉淀 ? 絮凝性顆粒 、 濃度較高 （ 礬花濃度 ≥ 2~3g/L、 活性污泥濃度≥1g/L ） 、 顆粒間發(fā)生絮凝 ? 沉淀過程中顆粒間相互干擾并形成網(wǎng)格狀絨體共同下沉 ?形成清水渾水界面 （ 界面的沉降 ） 。 ? 發(fā)生在沉淀池后期沉淀過程 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 9 壓縮沉淀 ? 絮凝性顆粒、濃度極高 ? 沉淀過程中顆粒結(jié)成塊狀，相互接觸、相互支撐、相互擠壓 ? 發(fā)生在沉淀池后期沉淀過程及污泥濃縮池中 時間 泥面高度 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 10 ? 沉砂池 位于水處理系統(tǒng)的前端 ， 用于去除廢水中比重較大的無機(jī)性顆粒 ， 以防止進(jìn)水對其后續(xù)處理設(shè)施的有害影響 — 僅自由沉淀 。 ? 沉淀池 用于混凝反應(yīng)后 、 生物處理構(gòu)筑物之前及活性污泥系統(tǒng) ， 用于去除水中相當(dāng)部分懸浮態(tài) SS或泥水分離 、 澄清出水 — 各種類型沉淀 ? 濃縮池 用于污泥的濃縮處理 ， 以減小污泥體積 — 擁擠和壓縮沉淀 。 沉淀工藝的作用 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 11 沉淀工藝的作用 ? 活性污泥在沉淀池中的沉淀過程 沉淀的類型及其特征 2022/2/11 12 理想沉淀池理論 ? 理想自由沉淀假定 ? 自由沉淀速度的分析 ? 理想沉淀池模型 ? 沉淀過程分析 ? 沉淀效率計算 2022/2/11 13 理想自由沉淀假定 ? 顆粒為球形 ? 沉淀過程中顆粒的大小、形狀、重量等保持不變 ? 顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其它顆粒的影響 顆粒自由沉淀的受力分析 理想沉淀池理論 2022/2/11 14 自由沉淀速度的分析 ? 不同水流狀況時的沉淀模式 ? 紊流區(qū) Newton模式 ? 過渡區(qū) Allen模式 ? 層流區(qū) Stokes模式 ? Stokes模式及其應(yīng)用 ? 模式 ? 分析 ? u與 ?S 、 ?L 及 d關(guān)系的分析 ? 應(yīng)用分析 理想沉淀池理論 2022/2/11 15 理想沉淀池模型 ? 污水在池內(nèi)沿水平方向作平穩(wěn)等速流動 ，流速為 v。 ? 懸浮顆粒在過水?dāng)嗝嫔暇鶆蚍植疾⒆髯杂沙恋?， 沉速為 u。 ? 顆粒一經(jīng)沉到池底即認(rèn)為已被去除而不再返回水中 理想沉淀池理論 2022/2/11 16 理想沉淀池模型 理想沉淀池理論 2022/2/11 17 沉淀過程分析 ? 截留速度 （ u0） 在一定條件下 ， 沉淀過程中可被全部去除的顆粒所具有的最小沉速 （ m/h） 。 ? 表面負(fù)荷率 （ q0） 單位時間內(nèi) 、 單位沉淀池表面積所處理的水量 （ m3/） ? u0與 q0的異同分析 理想沉淀池理論 2022/2/11 18 沉淀過程分析 v/u0=L/H Q=A’ v=(B H) v e =(B H) u0 L/H = =(B L) u0=AT . u0 u0 = Q /AT = q0 Q確定 ?沉淀池型式確定 ?u0確定 ?AT確定 ?AS確定 理想沉淀池理論 2022/2/11 19 沉淀效率計算 理想沉淀池理論 2022/2/11 20 沉淀效率計算 設(shè)：某顆粒 u1u0，占全部顆粒的 dP%， 即所有 uu0的顆粒占全部顆粒數(shù)的 P0 則：顆粒 u ≥ u0，占全部顆粒的 1P0 理想沉淀池理論 2022/2/11 21 ■ u ≥ u0顆粒的去除率：全部去除 ，即（ 1P0） 沉淀效率計算 ■ u u0顆粒的去除率：部分去除，即： u0 0 （ u /u0 ） dP = u0 0 u dP u0 1 ■ 總?cè)コ剩??） ： ? = (1P0) + u0 0 u dP u0 1 u ≥ u0 u u0 理想沉淀池理論 2022/2/11 22 沉淀效率計算 （舉例） 理想沉淀池理論 2022/2/11 23 沉淀效率計算 （舉例） ? 沉淀效率的理論與工程分析方法 理想沉淀池理論 2022/2/11 24 沉淀工藝及其設(shè)計 沉砂池 ? 平流式沉砂池 ? 曝氣沉砂池 ? 豎流式沉砂池 沉淀池 ? 平流式沉淀池 ? 輻流式沉淀池 ? 豎流式沉淀池 ? 斜流式沉淀池 ? 高濁度水沉淀池及濃縮池 2022/2/11 25 沉砂池 ? 去除對象 、 作用及工作原理 ? 去除對象： 去除廢水中比重遠(yuǎn)大于 ≥1的可沉降無機(jī)固體顆粒 （ 砂粒 、 煤渣等 ， 一般比重大于 ， 粒徑為 ） 。 ? 主要作用： 保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行 。 ? 基本原理： 重力分離 。 控制水流速度在一定范圍內(nèi) ， 以僅使無機(jī)顆粒下沉而有機(jī)顆粒隨水流出 。 沉淀工藝及其設(shè)計 2022/2/11 26 沉砂池