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1、第十章 污水的物理处理（沉淀池）第三节第三节 沉沉 砂砂 池池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的几种形式 从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行 平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等 以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的个数或分格数应不 小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。设计流量应按分期建设考虑：自流最大时流量、提升最大组合流量、合流制降雨流量沉砂池去除的砂粒相对密度为
2、2.65，粒径为0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按0.03L（砂）/m3（污水）计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。贮砂斗的容积应按2d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。沉砂池的超高不宜小于0.3m。一、平流式沉砂池 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为3060s；有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，池宽不小于0.6m；池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考
3、虑池底形状。平流式沉砂池的系统参数 3.池总宽度b 式中：h2设计有效水深。4.贮砂斗所需容积V式中:X城市污水的沉砂量,一般采用30m3/(106m3污水）;T排砂时间的间隔,d;kz 生活污水流量的总 变化系数。平 流 式 沉 砂 池 的 计 算 公 式 1.长度L 式中：v最大设计流量时 的速度，m/s；t最大设计流量时 的停留时间,s。2.水流断面面积A式中：qvmax最大设计流 量，m3/s。7.池总高度h式中:h1超高，m；h2有效水深,m;h3贮砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin 式中:qvmin 设计最小流量，m3/s；n1最小流量时工作 的沉砂池数目;Amin 最小流量时
4、沉砂 池中的水 流断面 面积，m2。平 流 式 沉 砂 池 的 计 算 公 式 5.贮砂斗个部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1=0.5m；斗壁与水平面的倾角为60；则贮砂斗的上口宽b2为：贮砂斗的容积V1：式中:h3 贮砂斗高度，m；S1，S2 贮砂斗上口和下口 的面积。6.贮砂室的高度h3 设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则工作过程示意实际应用11二、曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于5%；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、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。曝气沉砂池的特点：曝气沉砂池的构造：曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60
5、90cm处设置曝气装置；在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽；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。曝气沉砂池的工作原理 污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。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，长期搁置也不至于腐化。曝气沉砂池实景水平流速一般取0.080.12m/s。污
6、水在池内的停留时间为24min；雨天最大流量时为13 min。如作为预曝气，停留时间为1030min。池的有效水深为23m，池宽与池深比为11.5，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。曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为0.60.9m，并应有调节阀门。曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。曝气沉砂池的设计参数水流断面水流断面A A：池池宽宽B B：池池长长L L：池容池容V（有效容积）：（有效容积）：在设计计算过程中，在设计计算过程中，沉砂池的长、宽、深等工艺尺寸需沉砂池的长、宽、深等工艺
7、尺寸需同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉砂池内的同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉砂池内的流态为推流式。流态为推流式。如不满足需重新调整有关尺寸：如不满足需重新调整有关尺寸：重新选择设计参数，从新进行设计计算。重新选择设计参数，从新进行设计计算。工艺装备工艺装备工艺装备工艺装备供气方式：供气方式：鼓风曝气，曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合鼓风曝气，曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合 进行或独立进行。进行或独立进行。曝气设备：曝气设备：一般采用穿孔管，孔径一般为一般采用穿孔管，孔径一般为25mm。排砂设备、集油设备：排砂设备、集油设备：曝气沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸；曝气沉砂池的排
8、沙一般采用排沙泵抽吸；浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油设浮油的收集通常采用撇油的方式；吸砂泵和撇油设 备通常置于行车上。备通常置于行车上。砂水和油水分离设备：砂水和油水分离设备：从沉沙池排出的砂水和油水混合物含水从沉沙池排出的砂水和油水混合物含水 率仍很高，通常设置砂水分离器和油水分离器对其率仍很高，通常设置砂水分离器和油水分离器对其 分别进行处置。分别进行处置。三、旋流沉砂池污水厂的旋流沉砂池漩流沉砂池排砂口螺旋砂水分离机砂泵第四节第四节 沉沉 淀淀 池池沉淀池按使用功能分生物处理法中的预处理，去除约30%的BOD5，55%的悬浮物生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分初次沉淀
9、池二次沉淀池沉淀池按水流方向分平流式辐流式竖流式池型：长方形一端进水,另一端出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流向四周辐流池型:多为圆形,有方形或多角形池中央进水，池四周出水贮泥斗在池中央沉淀池三种流态沉淀池三种流态平流式平流式竖流式竖流式辐流式辐流式沉淀池特点与适用条件池型池型优点优点缺点缺点适用条件适用条件平平流流式式1.对冲击负荷和温对冲击负荷和温度变化的适应能度变化的适应能力较强；力较强；2.施工简单，造价低施工简单，造价低采用多斗排泥，每个泥斗采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件
10、排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高适用地下水位较高及地质较差的地区；及地质较差的地区；2.适用于大、中、小适用于大、中、小型污水处理厂型污水处理厂竖竖流流式式1.排泥方便，管理简排泥方便，管理简单；单；2.占地面积较小占地面积较小1.池深度大，施工困难；池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度变化对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；的适应能力较差；3.造价较高；造价较高；4.池径不宜太大池径不宜太大适用于处理水量不大适用于处理水量不大的小型污水处理厂的小型污水处理厂辐辐流流式式1.采用机械排泥，运采用机械排泥，运行较好，管理较简单；行较好，管理较简单
11、；2.排泥设备已有定型排泥设备已有定型产品产品1.池水水流速度不稳定；池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，对机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高施工质量要求较高1.适用于地下水位较适用于地下水位较高的地区；高的地区；2.适用于大、中型污适用于大、中型污水处理厂水处理厂 沉淀池由五部分组成：进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳，以提高沉淀效率。沉淀区是沉淀进行的主要场所。贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分组成缓冲区缓冲区沉淀池的运行方式连续式 污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的
12、作用污水连续不断地流入与排出 污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作过程：进水、静止、沉淀、排水间歇式 1.设计流量 沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。在合流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。2.沉淀池的只数 对于城市污水厂，沉淀池的个数不应少于2只。3.沉淀池的经验设计参数 对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，可参照教材表10-8的经验参数选用。4.沉淀池的有效水深、沉
13、淀时间与表面水力负荷的相互关系 见教材表10-9。沉淀池的一般设计原则及参数 5.沉淀池的几何尺寸 池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.30.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60，圆斗不宜小于55；排泥管直径不小于200mm。6.沉淀池出水部分 一般采用堰流,在堰口保持水平。出水堰的负荷:对初沉池,应不大于2.9L/(sm);对二次沉淀池,一般取1.52.9 L/(sm)。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水质。7.贮泥斗的容积 一般按不大于2d的污泥量计算。对二次沉淀池，按贮泥时间不超过2h计。8.排泥部分 沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：初次沉淀池不应小于14.71kPa
14、（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池应不小于8.83 kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池应不小于11.77 kPa（1.2mH2O）。沉淀池的一般设计原则及参数沉淀池的一般设计原则及参数平流沉淀池入流装置入流装置流出装置流出装置沉淀区沉淀区缓冲区缓冲区污泥区污泥区排泥装置排泥装置 进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池。出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内水流的均匀分布。沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般为250m3/（md），二沉池为130250 m3/（md）。锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。为适应水流的变化或构
15、筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，保证沉泥的浓度。平流式沉淀池的构造及工作特点平流式沉淀池的构造及工作特点平流式沉淀池的构造及工作特点平流式沉淀池的构造及工作特点（进水）（进水）沉淀池进口整流多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示：入流装置34平流式沉淀池的构造及工作特点平流式沉淀池的构造及工作特点（出水）（出水）排泥方式静水压力排泥静水压力排泥 初次沉淀池，H1.5m活性污泥法
16、后二沉池，H0.9m生物膜法后二沉池，H1.2m 为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底应有i0.010.02的坡度，也可采用多斗式平流沉淀池 39排泥方式 机械排泥机械排泥 链带式刮泥机 行车式刮泥机 40行车式刮泥机 3.沉淀区有效容积V1或4.沉淀池长度L式中：v 最大设计流量时的水平流速,mm/s;一般不大于5mm/s。5.沉淀池总宽度b1.沉淀池的表面积A式中：qvmax 最大设计流量,m3/s；q 表面水力负荷,m3/(m2h),初沉池一般取1.53 m3/(m2h)，二沉池一般取12m3/(m2h)。2.沉淀区有效水深h2式中：t 沉淀时间,h,初沉池一般取12h,二沉池一般取1.52
17、.5h。沉淀区有效水深h2通常取23m。平 流 式 沉 淀 池 的 设 计7.污泥区容积 对于生活污水，污泥区的总容积V：式中：S 每人每日的污泥量，L/(d人),可参考教材表10-8；N 设计人口数，人；T 污泥贮存时间，d。6.沉淀池的个数n式中:b每个沉淀池宽度。平流式沉淀池的长度一般为3050m，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不小于4，以45为宜。平 流 式 沉 淀 池 的 设 计平 流 式 沉 淀 池 的 设 计 9.污泥斗的容积V1式中:S1 污泥斗的上口面积,m2；S2 污泥斗的下口面积，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容 积V2式中：L1 梯形上底边长,m；L2 梯
18、形上底边长，m。8.沉淀池的总高度h式中：h1 沉淀池超高,m;一般 取0.3m；h2 沉淀区的有效深度，m；h3 缓冲层高度，m；无机械刮泥设备时,取0.5m；有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；h4 污泥区高度，m；h4泥斗高度，m；h4梯形的高度，m。辐流式沉淀池辐流沉淀池工作过程示意实际应用46辐辐流流式式沉沉淀淀池池剖剖面面中中心心进进水水周周边边进进水水设计参数 D/H一般取612，D 16m。池底底坡0.050.1。采用机械刮泥时，若D 20m，一般采用单臂中心传动刮泥机；反之采用周边传动刮泥机。刮泥机转速13周/h，或外周线速度3.0m/min，一般1.5m/min。周
19、边进水的沉淀效率高，起设计表面负荷可提高1倍左右，即34 m3/m2 h。若为静水压力排泥，其设计参见p84图334，要求排泥槽泥面低于沉淀池水面0.3m。计算 1）沉淀池表面积、座数及单池直径：A1 Qmax/n.q 0，D(4 A1/)0.5。2）沉淀池有效水深：h2q 0t 3）.池子总高度：H h1h2 h3h4 h5 h1为超高，取0.3m；h3为缓冲层高度，无刮泥机时取0.5m，有则取 0.3m。H4为底坡落差，h5为泥斗高度。4）污泥区容积：按人算，WSNt/1000n。S为每人每天产泥量，取0.30.8L；N为人口数；t为二次清泥时间间隔 按进出水SS浓度计算，W Qmax.2
20、4(C0C1).100t/r(100p)5）泥斗容积：V1 h5/3.(r1 2+r1 r2+r2 2 r1、r2为泥斗上下半径。工艺装备工艺装备沉淀池的主要工艺装备为刮泥机。沉淀池的主要工艺装备为刮泥机。刮泥机的设计主要按照沉淀池的形式、尺寸刮泥机的设计主要按照沉淀池的形式、尺寸（直径或宽度）以及所需的排泥方式进行。（直径或宽度）以及所需的排泥方式进行。竖流式沉淀池三、竖流式沉淀池1）工作原理水流由下向上流动，流速为v，悬浮物沉速为u 当uv时，下沉 当u=v时，不下沉，也不上浮 当uv时，下沉 颗粒在上升过程中碰撞次数增加，颗粒变大，沉速随之增大，又提高了颗粒的去除率2）构造 由进水、沉淀
21、、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装置组成。排泥为重力排泥，5560。水流经中心管流入，经反射板布水折向上流。中心管下口设喇叭口和反射板。3）设计参数池径一般47m,不宜大于8m,最大10m。池径：有效水深3：1中心管内流速30mm/s。反射板距泥面距离至少0.3m 喇叭口直径及高 度为中心管直径的1.35倍。反射板直径为喇叭 口直径的1.30倍；其反射板水平夹角为17 中心管下端至反射板表面间的间隙高0.250.5 m缝隙中污水流速在初沉池中一般不大于30 mm/s，在二沉池中不大于20mm/s。当D7m时，采用周边出水；当D 7m时，应增加集水支渠。排泥管为200mm，其在初沉池中排泥三通管口
22、的水下深度h 1.5m；对膜法污泥h 1.2m；对活性污泥h 0.9m（即与污泥性质有关）；排泥管下端距池底距离小于0.2m，管上端超出水面距离大于0.4m。4）设计（1）中心管面积、直径 A1=Q/V0 d0=（4 A1/)0.5（2）中心管到反射板的高度 H3=Q/V1 d1（3）有效水深H2=vt（4）沉淀区面积A2=Q/V（5）沉淀池总面积池径 A=A1+A2 R=（4A/）0.5（6）总高 H=H1+H2+H3+H4+H5（7）污泥斗容积 V1=H5(R2+R r+r2)/3斜流式沉淀池1、浅层原理增大面积，可减小增大面积，可减小u0 u0=Q/AQ不变不变 A u0 提高效率提高效
23、率减小深度，可缩短时间减小深度，可缩短时间 u0=h/tU0不变不变 h t 可可 减小体积减小体积如果将沉降区高度分隔为如果将沉降区高度分隔为n层，即层，即n个高个高度为度为hHn的浅层沉降单元，那末在的浅层沉降单元，那末在Q不变的条件下，颗粒的沉降深度由不变的条件下，颗粒的沉降深度由H减小减小到到Hn，从而使沉降效率，从而使沉降效率E提高，比原提高，比原来增大了来增大了n倍。显然，分隔的浅层数愈多，倍。显然，分隔的浅层数愈多，E值提高愈多，这就是浅层理论。值提高愈多，这就是浅层理论。2、斜流式沉淀池的构造、斜流式沉淀池的构造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点，在给水处理
24、中得到比较广泛的应用，在废水处理中应用不普遍。在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油废水的隔油等方面已有较成功的经验，在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。斜流式沉淀池在废水处理中的应用斜流式沉淀池在废水处理中的应用（1）异向流异向流基本参数：60度，L1-1.2m 板间距 50150mm 清水区 0.5-1.0 m 布水区 0.5-1.0 m u0=0.2-0.4 mm/s,v3 mm/s Q设u0（A斜A原）：，斜板效率系数；A斜：斜板在水平面的投影面积（2）同向流水流促进泥的下滑，斜角可减少到3040度沉淀效果提高，但构造比较复杂，使用少 Q设u0（A斜A原）（3）横向流 使用少，结构和平流式沉淀池较接近，易于改造，但水流条件差（Re大），难支撑。Q设u0A斜3、优缺点优点：沉淀面积增大，水深降低，产水量增加 q911m3/(m2 h)平流式q2 m3/(m2 h)层流状态Re500 缺点：停留时间短（几分钟），缓冲能力差 对混凝要求高 耗材，有时堵，常用于给水处理，和污水隔油池