【文章內(nèi)容簡介】 水處理 1．工業(yè)廢水 ：用于處理一些特殊的廢水，脫色、去除懸浮物等 ?印染廢水處理：適用于含顏料、分散染料、水溶性分子量較大的等染料廢水處理。 混凝劑的選擇與染料種類 有關(guān)，需做混凝試驗。 可以單獨用無機混凝劑，也可和有機高分子絮凝劑聯(lián)用。 例：某針織廠廢水 TOC 為 50－ 60mg/L， pH 值為 。 采用 PAC 混凝劑，投加量為 140mg/L 時， TOC 去除率為 68％。 ?含油廢水處理：乳化油顆粒小、表面帶電荷，加混凝劑，壓縮雙電層。 通常采用混凝氣浮工藝。 例：蘭州煉油廠廢水加 PAC 采用二級氣浮 原水含油 50100mg/L 投加 PAC50mg/L 一級氣浮出水，油 20－ 30mg/L PAC30mg/L 二級氣浮出水，油 15－ 20mg/L ?肉類加工廠廢水處理： 例：某肉類加工廠屠宰廢水 COD 為 670mg/L，用聚合硫酸鐵處理后， COD 去除率在 77％以上。 混凝優(yōu)點：上馬快、投資省、效果好，但運轉(zhuǎn)費高，沉渣多 2．廢水深度處理與回用 如： 1）加利福尼亞州橘子縣 21 世紀(jì)水廠再生水回灌地下 2）南非納米比亞的首都溫德和克： 化學(xué)澄清 汽 提 中 和 過 濾 活性炭 消 毒 反滲透 煅 燒 生化處 理出水 石灰 沉渣 空氣 CO2 回灌地下 37850m3/d 18925m3/d 56775m3/d 15 世界上第一座將城市污水再生水直接用作飲用水源 3．改善污泥脫水性能 第三章 沉淀與澄清 (Sedimentation, or settling and Clarification) 第 1 節(jié) 沉淀原理與分類 一、原理 利用顆粒與水的密度之差，比重 1，下沉 比重 1，上浮 沉淀工藝簡單，應(yīng)用極為廣泛，主要用于去除 100um 以上的顆粒 給水處理――混凝沉淀，高濁預(yù)沉 廢水處理――沉砂池（去除無機物） 初沉池（去除懸浮有機物） 二沉池（活性污泥與水分離） 二、分類 自由沉淀：離散顆粒 、在沉淀過程中沉速不變 （沉砂池、初沉池前期） 絮凝沉淀：絮凝性顆粒，在沉淀過程中沉速增加 （初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀） 擁擠沉淀：顆粒濃度大，相互間發(fā)生干擾，分層 （高濁水、二沉池、污泥濃縮池） 壓縮沉淀：顆粒間相互擠壓，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。 第 2 節(jié) 自由沉淀 (discrete particle settling) 一、顆粒沉速公式（ Stokes’ law） 假設(shè)沉淀的顆粒是球形 所受到的重力為 F1= 1/6 ? d3 (?p ?l ) g 所受到的水的阻力 F2=CD ?l u2/2 ? d2/4 CD 與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。 平衡時： F1＝ F2 可得到沉速 (terminal velocity)計算公式（對球形顆粒）： 對于非球形顆粒： ?：形狀系數(shù) CD 與 Re 有關(guān)。 dCgu l lpD ? ?? ?? 34dC gu l lpD ? ??? ?? 34 16 Re1, CD= 24/Re ?：水的動力粘度， Pa s 該公式難以反映實際，因為實際中顆粒大小不一，不是球形。 但可以了解 u 的影響因素。 此外，一般 d 難以 測定，在層流區(qū)，顆粒太小?？梢酝ㄟ^測定 u，算出 d（注意是名義上的）。 二、顆粒沉淀實驗 1. 在 ti時，從底部取樣，測定 Ci 2. 計算 ti? ui = h/ti Ci ? pi = Ci/C0 pi：沉速小于 ui的顆粒占全部顆粒的比重 3. p－ u 曲線（顆粒粒度分布曲線） 在 t0 時， u?u0 的顆粒全部去除 uu0 的顆粒部分去除 hi/h = uit0/(u0t0) = u/u0 2181 gdu lp ? ?? ??t=0 t=ti h p u=h/t 17 通過實驗可繪制以下曲線： Et 曲線 E－ u 曲線（與水深無關(guān)） 中部取樣法： P= (C0C)/C0 *100% 三、理想沉淀池 假設(shè)： 1． 顆粒為自由沉淀 2． 水流水平流動，在過水?dāng)嗝嫔?，各點流速相等。 3． 顆粒到底就被去除。 水平流速 v=Q/(h0 B) B: 池寬 考察頂點，流線 III：正好有一個沉降速度為 u0的顆粒從池頂沉淀到池底，稱為截留速度。 u?u0的顆?？梢匀咳コ? uu0的顆粒只能部分去除 去除率為 E＝ ui/u0 = ui/(Q/A) q=Q/A =u0 表面負荷或溢流率 對于顆粒沉速小于 u0 的顆粒來講，去除率為 E＝ ui/u0 = ui/(Q/A) 由上式可知，顆粒在理想沉淀池的沉淀效率只與表面負荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長、水平流速、沉淀時間）無關(guān)。 (Hazen 理論 ,1904 年） ???? 000/1)01( p ii dpuupP 18 但實際沉淀池是偏離理想沉淀池。 從上式反映以下兩個問題： 1） E 一定， ui越大， 表面負荷越大，或 q 不變但 E 增大。 ui與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強混凝工藝。 2） ui一定，增大 A，可以增加產(chǎn)水量 Q 或增大 E。當(dāng)容積一定時，增加 A，可以降低水深――“淺層理論”。 第 3 節(jié) 絮凝沉淀 (flocculent settling) 一、特點 在沉淀過程中，顆粒變大，沉淀變大。 懸浮物的去除率不僅與沉速有關(guān)，而且與深度，時間有關(guān)。 無理論描述公式，只能通過沉淀實驗預(yù)測沉淀效果。 二、沉淀實驗 沉淀柱高度＝實際沉淀池深度 1）在時間 ti，不同深度測 Ci 2) 計算各深度處的 顆粒去除百分率 p＝ (C0Ci)/C0 *100% 3）繪制去除百分率等值線 4）計算顆粒去除率 方法 1：按自由沉淀來類推（參考圖 16－ 9） 方法 2：中部取樣法 P＝（ C0C） /C0*100% C： h/2 處的濃度 三、沉淀效率、表面負荷和停留時間之間的關(guān)系 要求一定的去除率 設(shè)計停留時間和表面負荷 假定不同的水力停留時間 t計算總?cè)コ? P 得出相應(yīng)的表面負荷 q ...)(/)(/ 340 02230 012 ?????? ppu thppu thpP 19 繪制三者之間的關(guān)系曲線 注意：曲線與水深有關(guān)。 第 4 節(jié) 擁擠沉淀 (Hindered (Zone) settling) 一、特點 發(fā)生在 SS 濃度較高的情況 分層沉淀，出現(xiàn)清水－渾水交接面 出現(xiàn) 4 個區(qū)，參見圖 16－ 2。 A：清水區(qū) B：等濃度區(qū)（與原水顆粒濃度相同）或稱受阻沉降層 顆粒沉速等于界面（ 1－ 1 面）沉降速度，等速下降（ Vs） C：變濃度區(qū) 顆粒濃度由小變大 D：壓實區(qū) 顆粒沉速從大――小 懸浮物緩慢下沉是這一區(qū)內(nèi)懸浮物緩慢壓實過程 界面（ 2－ 2 面）以一定速度上升 沉淀開始， 1－ 1 面下降， 2－ 2 面上升 當(dāng) t＝ tc 時 ， 1－ 1 面和 2－ 2 面相遇時，臨界沉降點 當(dāng)再延長沉降時間，污泥層就會發(fā)生壓實。 分區(qū)的條件：最大顆粒粒徑 /最小顆粒粒徑 6 發(fā)生在：混凝后的礬花（ 23g/L） 活性污泥 1g/L 高濃度泥沙 5g/L 二、沉降過程曲線 以 1－ 1 界面的高度為坐標(biāo)，可以作出沉降過程曲線。 bc 的斜率代表 1－ 1 界面的等速沉降 Cc 為臨界點 最后壓實高度為 H? ? 沉降過程曲線的相似性，與水深無關(guān)（當(dāng)原水顆粒濃度一樣時）。 OA1/OA2＝ OB1/OB2 停留時間 表面負荷 沉淀效率 A11 A21 B11 B21 20 由一個水深的沉 降過程曲線可以作出其它水深條件下的曲線 證明見： Kynch 理論 ? 界面沉降速度 Vs 與顆粒濃度有關(guān) Vs= f(C) 對于活性污泥 Vs=a cn （ n1） ? 臨界點圖解近似求解法 第 5 節(jié) 沉淀池 一、分類 平流式 豎流式 輻流式 斜流式 二、平流式沉淀池 進水區(qū)、沉淀區(qū)、存泥區(qū)、出水區(qū) 1．構(gòu)造 1）進水區(qū) 流量均勻分布 可采用配水孔或者縫 給水中，通常采用穿孔花墻 v m/s 2）沉淀區(qū) 水力條件要求： 減少紊動性：紊動性指標(biāo) Re = vR/? ?：運動粘度 提高穩(wěn)定性：弗勞德數(shù) Fr ＝ v2/Rg （ Fr 高，表明對溫差、密度差異重流和風(fēng)浪的抵抗能力強。 同時滿足的只能降低水力半徑 R，措施是加隔板 L/B4, L/H10 水流速度的控制也很重要 適宜范圍： 1025 mm/s（給水） 5－ 7mm/s（污水） 3）出水區(qū) 出水均勻。通常采用：溢流堰（施工難） 三角堰（對出水影響不大） 21 淹沒孔口（容易找平） 控制單位堰長的出水量： 給水： 500 m3/(m d) 初沉： (m s) 二沉： L/(m s) 4）存泥區(qū)及排泥措施 ? 泥斗排泥 靠靜水壓力 – ，下設(shè)有排泥管 多斗形式，可省去機械刮泥設(shè)備（池容不大時） ? 機械排泥 帶刮泥機，池底需要一定坡度 虹吸吸泥車 2．設(shè)計計算 1）設(shè)計參數(shù)的確定 ? u0 或 T0 由沉淀實驗 得到 選 u0時，絮凝性顆粒 池深要與實驗柱高相等 選 T0時，無論顆粒的性質(zhì)如何 池深要與實驗柱高相等 考慮水流的影響 u 設(shè) ＝ u0/ T 設(shè) ＝ T0 在數(shù)值上， q 設(shè) ＝ u 設(shè) 根據(jù)經(jīng)驗 ： q 設(shè) （ m3/m2h） T 設(shè) (h) 給水處理（混凝后） 1－ 2 13 初次沉淀池 12 二次沉淀池（生物膜法后） 12 （活性污泥法后） 2）設(shè)計計算 ? 以 q 來計算 A ＝ Q/q 設(shè) L= v T； T：水力停留時間 水流流速 v＝ 1025mm/s（給水） 5－ 7mm/s（污水） 寬度 B＝ A/L ? 以 T 來計算 計算有效體積 V ＝ Q T 選池深 H（ ） 計算 B＝ V/(LH) L= v T 校核水流的穩(wěn)定性， Fr ＝ 104~105 之間。 22 二、豎流式沉淀池