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1、第四章 沉淀与上浮 第一节第一节 沉淀的基本理论沉淀的基本理论第二节第二节 沉淀池沉淀池第三节第三节 隔油池隔油池第四节第四节 气浮池气浮池第五节第五节 化学沉淀化学沉淀第一节 沉淀的基本理论 根据水中悬浮物的密度、浓度及凝聚性，沉淀可分为四种根据水中悬浮物的密度、浓度及凝聚性，沉淀可分为四种基本类型。各类沉淀发生的水质条件如图基本类型。各类沉淀发生的水质条件如图4-14-1所示。所示。(l)(l)自由沉淀自由沉淀 颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮物浓度不形状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。悬浮
2、物浓度不高且无絮凝性时常发生这类沉淀。高且无絮凝性时常发生这类沉淀。(2(2）絮凝沉淀）絮凝沉淀 当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉当水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过程中，颗粒互相凝聚其粒径和质量增大，沉淀速度加快。淀过程中，颗粒互相凝聚其粒径和质量增大，沉淀速度加快。(3)(3)成层沉淀成层沉淀 当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的围其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯絮毯”整体下整体下沉，颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速度就是界沉，颗粒群与澄清水层之间存在明显的界面。沉淀速
3、度就是界面下移的速度。面下移的速度。(4)(4)压缩沉淀压缩沉淀 当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，互相支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤支承时，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间的水被挤出，污泥层被压缩。出，污泥层被压缩。一、自由沉淀水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，水中所含悬浮物的大小、形状、性质是十分复杂的，因而影响颗粒沉淀的因素很多。为了简化讨论，假定：因而影响颗粒沉淀的因素很多。为了简化讨论，假定：颗粒外形为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉淀过颗粒外形为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉淀过程中其大小、形状和重量等均不变；程中其
4、大小、形状和重量等均不变；水处于静止状水处于静止状态；态；颗粒沉淀仅受重力和水的阻力作用。颗粒沉淀仅受重力和水的阻力作用。静水中的悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生静水中的悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用而产生加速运动，但同时水的阻力也增大。经过一很短的时加速运动，但同时水的阻力也增大。经过一很短的时间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到平衡，此后间后，颗粒在水中的有效重量与阻力达到平衡，此后作等速下沉运动。等速沉淀的速度常称为沉淀末速度，作等速下沉运动。等速沉淀的速度常称为沉淀末速度，简称沉速。简称沉速。如以如以F F1 1、F F2 2分别表示颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在分别表示
5、颗粒的重力和水对颗粒的浮力，则颗粒在水中的有效重量为水中的有效重量为式中式中 d d球体颗粒的直径；球体颗粒的直径；S S、分别表示颗粒及水的密度；分别表示颗粒及水的密度；g g重力加速度；重力加速度；如以如以F F3 3表示水对颗粒沉淀的摩擦阻力，则表示水对颗粒沉淀的摩擦阻力，则 (4-2)(4-2)式中式中 A A一颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，一颗粒在沉淀方向上的投影面积，对球形颗粒，A=1/4d2A=1/4d2 u u颗粒沉速；颗粒沉速；阻力系数，它是雷诺数阻力系数，它是雷诺数(ReReudud)和颗粒形和颗粒形状的函数。状的函数。(4-1)(4-1)球形颗粒的阻力系数球形颗
6、粒的阻力系数与与ReRe有关有关，见图见图4-14-1。1.1.斯笃克斯公式斯笃克斯公式当当当当Re1Re1Re1Re1时时时时,：呈层流状态：呈层流状态：呈层流状态：呈层流状态斯笃克斯公式斯笃克斯公式:(4-3)(4-3)(4-4)(4-4)该式表明：该式表明：颗粒与水的密度差颗粒与水的密度差(s-s-)愈大、沉速愈快，成正比愈大、沉速愈快，成正比关系。关系。颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。颗粒直径愈大，沉速愈快，成平方关系。水的粘度水的粘度愈小，愈小，沉速愈快，成反比关系沉速愈快，成反比关系.2.2.牛顿公式牛顿公式 当当1000Re250001000Re25000时，呈紊流状态，时，
7、呈紊流状态，接近于常数接近于常数0.40.4代入（代入（4-34-3）得牛顿公式：）得牛顿公式：当当1Re10001Re1000时，属于过渡区，时，属于过渡区，近似为近似为代入得阿兰公式：代入得阿兰公式：(4-5)(4-5)(4-6)(4-6)(4-7)(4-7)由式由式(4-3)(4-3)可得阻力系数为可得阻力系数为由此式结合由此式结合ReRe可以推导出消去可以推导出消去u u或或d d的如下公式的如下公式 因此，利用因此，利用ReRe2 2或或/Re/Re与与ReRe的关系图可以求出的关系图可以求出d d和和u u。此关系图见图。此关系图见图4-24-2。(4-8)(4-8)(4-8)(4
8、-8)(4-9)(4-9)(4-9)(4-9)(4-10)(4-10)(4-10)(4-10)当已知当已知d d值要求沉速时，先由式值要求沉速时，先由式(4-5)(4-5)计算出计算出Re2Re2，查图查图4-24-2得对应的得对应的ReRe，再由，再由ReRe计算出计算出u u；当已知；当已知u u值要求粒值要求粒径径d d时，先由式时，先由式(4-10)(4-10)计算出计算出ReRe，查图，查图4-24-2得得ReRe值再由值再由ReRe值算出值算出d d。图图图图4-2 4-2 4-2 4-2 球形颗粒的阻力系数及其函数与雷诺数的关系球形颗粒的阻力系数及其函数与雷诺数的关系球形颗粒的阻
9、力系数及其函数与雷诺数的关系球形颗粒的阻力系数及其函数与雷诺数的关系 由于实际废水中悬浮物组成十分复杂，因此常常不能采用由于实际废水中悬浮物组成十分复杂，因此常常不能采用上述理论公式计算沉淀速度和沉淀效率，只能通过沉淀试验寻上述理论公式计算沉淀速度和沉淀效率，只能通过沉淀试验寻找沉淀设备的设计参数。找沉淀设备的设计参数。图图图图4-3 4-3 4-3 4-3 沉淀曲线沉淀曲线沉淀曲线沉淀曲线 沉淀试验是在沉淀管中进行的。将含悬浮物浓度为沉淀试验是在沉淀管中进行的。将含悬浮物浓度为c c0 0的的原水混合均匀后，注入一组原水混合均匀后，注入一组(通常通常5 57 7个个)沉淀管经沉淀管经t t1
10、 1时间时间沉淀后，从第一沉淀管深度为沉淀后，从第一沉淀管深度为H H处取样，测定悬浮物浓度处取样，测定悬浮物浓度c c1 1；沉淀时间为沉淀时间为t t2 2时，从第二沉淀管从第二沉淀管深度同为时，从第二沉淀管从第二沉淀管深度同为H H处取处取样，分析悬浮物浓度样，分析悬浮物浓度c2c2，。对于指定的沉淀时间对于指定的沉淀时间t t0 0，可求得颗粒流，可求得颗粒流:u u0 0=H=H/t t0 0，对于沉速为对于沉速为u u(u uu0u0)的颗粒，由于在的颗粒，由于在t t0 0时刻处于水面下的不同深时刻处于水面下的不同深度处，经度处，经t t0 0时间沉淀，也有部分颗粒通过了取样面而
11、被去除，其去时间沉淀，也有部分颗粒通过了取样面而被去除，其去除率为该颗粒的沉淀距离除率为该颗粒的沉淀距离h h与与H H之比即之比即:所以经所以经t t0 0时间沉淀，各种颗粒沉淀的总去除率为时间沉淀，各种颗粒沉淀的总去除率为:式中第二项如图式中第二项如图4-34-3中阴影部分所示，可用图解法确定。中阴影部分所示，可用图解法确定。(4-11)(4-11)(4-11)(4-11)(4-12)(4-12)(4-12)(4-12)二、絮凝沉淀二、絮凝沉淀 由于原水中含絮凝性悬浮物，在沉淀过程中大颗由于原水中含絮凝性悬浮物，在沉淀过程中大颗粒将会赶上小颗粒，互相碰撞凝聚，形成更大的絮凝粒将会赶上小颗粒
12、，互相碰撞凝聚，形成更大的絮凝体，因此沉速将随深度而增加。絮凝沉淀的效率通常体，因此沉速将随深度而增加。絮凝沉淀的效率通常由试验确定。由试验确定。图图图图4-4 4-4 4-4 4-4 颗粒表观去除率颗粒表观去除率颗粒表观去除率颗粒表观去除率与时间的关系与时间的关系与时间的关系与时间的关系图图图图4-5 4-5 4-5 4-5 等去除率曲线等去除率曲线等去除率曲线等去除率曲线 对指定的沉淀时间和沉淀高度，这沉淀效率对指定的沉淀时间和沉淀高度，这沉淀效率 可用下式计算可用下式计算式中式中h h5 5是所选定的沉淀高度。是所选定的沉淀高度。从选定的沉淀时间处作垂直线，与等去除率线相交时，从选定的沉
13、淀时间处作垂直线，与等去除率线相交时，相邻两等去除率线间的距离为相邻两等去除率线间的距离为hhi i,平均沉淀深度为。平均沉淀深度为。(4-13)(4-13)(4-13)(4-13)(4-(4-(4-(4-13a)13a)13a)13a)或或三、成层沉淀与压缩三、成层沉淀与压缩 当悬浮物浓度较高时，颗粒互相干扰，小颗粒的沉速加当悬浮物浓度较高时，颗粒互相干扰，小颗粒的沉速加快，大颗粒的沉速减慢。在沉淀初期，沿沉淀深度从上至下快，大颗粒的沉速减慢。在沉淀初期，沿沉淀深度从上至下依次存在清水层、受阻沉淀层、过渡层和压缩层。随沉淀时依次存在清水层、受阻沉淀层、过渡层和压缩层。随沉淀时间延长，泥水界面
14、下移，压缩层增厚间延长，泥水界面下移，压缩层增厚,至某个时刻至某个时刻 只剩下清只剩下清水层和压缩层。如图所示。水层和压缩层。如图所示。图图4-6 4-6 不同沉淀时不同沉淀时间的总去除率间的总去除率图图4-7 4-7 成层沉淀试验成层沉淀试验界面变化界面变化 计算压缩过程速度可用计算压缩过程速度可用CoulsonCoulson公式。该式假定污泥层公式。该式假定污泥层高度的减少速度与可压缩污泥层的厚度成正比，即高度的减少速度与可压缩污泥层的厚度成正比，即:对上式积分得:成层沉淀与压缩主要用于污泥的浓缩，有关应用参见本书第十六章。(4-14)(4-14a)四、理想沉淀池四、理想沉淀池四、理想沉淀
15、池四、理想沉淀池 为了说明沉淀池的工作原理，假定：为了说明沉淀池的工作原理，假定：(1)(1)进出水均匀进出水均匀分布到整个横断面；分布到整个横断面；(2)(2)悬浮物在沉淀区等速下沉；悬浮物在沉淀区等速下沉；(3)(3)悬悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；的；(4)(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去。悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去。图图4-8(a)4-8(a)为有效长、宽、深分别为为有效长、宽、深分别为L L、B B和和H H的理想平的理想平流沉淀池示意图。在沉淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流沉淀池示意图。
16、在沉淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。沉速流水平运动，其轨迹是向下倾斜的直线。沉速u u0 0的颗粒可的颗粒可全都除去所以全都除去所以,(4-15)通过静置沉淀试验，根据要求达到的沉淀总效率，求出颗粒沉速后，也就确定了沉淀池的过流率。图图4-8 4-8 理想平流池内沉淀状态理想平流池内沉淀状态 图图4-8b4-8b是一中心进水周边出水的圆形平流沉淀池。沿径是一中心进水周边出水的圆形平流沉淀池。沿径向的水流速度是一变数，在半径为向的水流速度是一变数，在半径为r r处，处，v=Qv=Q/(2rH)(2rH)，颗粒，颗粒运动轨迹是一曲线，其迹线方程为运动轨迹是一曲线，
17、其迹线方程为对沉速为u0的颗粒，积分上式得(4-16)(4-17)实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的，主要是实际运行的沉淀池与理想沉淀池是有区别的，主要是由于池进口及出口构造的局限，使水流在整个横断面上分由于池进口及出口构造的局限，使水流在整个横断面上分布不均匀，横向速度分布不匀比竖向速度分布不匀更降低布不均匀，横向速度分布不匀比竖向速度分布不匀更降低沉淀效率。此外，池内水流往往达不到层流状态，由于紊沉淀效率。此外，池内水流往往达不到层流状态，由于紊流扩散与脉动，使颗粒的沉淀受到干扰。流扩散与脉动，使颗粒的沉淀受到干扰。由于实际沉淀池受各种因素的影响，采用沉淀试验数由于实际沉淀池受各种因素
18、的影响，采用沉淀试验数据时，应考虑相应的放大系数。设计的表面负荷应为试验据时，应考虑相应的放大系数。设计的表面负荷应为试验值的倍，平均为倍；沉淀时间应为试验值的值的倍，平均为倍；沉淀时间应为试验值的1.52.01.52.0倍，倍，平均为平均为1.751.75倍。倍。return 第二节第二节 沉沉 淀淀 池池一、沉砂池一、沉砂池一、沉砂池一、沉砂池 沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的沉砂池的作用是通过重力沉淀的方法去除废水中所挟带的泥砂。城市污水和一些工业废水常含有无机性泥砂，这些泥砂必将在泥砂。城市污水和一些工业废水常含有无机性泥砂，这些泥砂必将在废水处理装置内沉积或引起磨损
19、，造成设备运行故障，或者是无机泥废水处理装置内沉积或引起磨损，造成设备运行故障，或者是无机泥砂同化学沉淀物，生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处砂同化学沉淀物，生物沉淀物共同沉淀，混杂在一起，影响污泥的处理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。理与利用。为了保证系统正常工作，应在废水处理前预先除去泥砂。根据沉砂池内水流力向，可分平流沉砂池和竖流沉砂池。根据沉砂池内水流力向，可分平流沉砂池和竖流沉砂池。图图4-9 4-9 平流式沉砂池平流式沉砂池 一般沉砂池的水平流速在0.150.3m/s之间为宜，停留时间不少于30s。沉砂池应不少于两个，以便可以切换工作。池内有效水
20、深不大于1.2m，合格沉砂池渠宽不小于0.60m，池内超高为0.30m。沉砂池水面面积可用下式计算沉砂池水面面积可用下式计算 (4-18)(4-18)其中，其中，(4-19)(4-19)过水断面积过水断面积 (4-20)(4-20)池的总宽度池的总宽度 (4-21)(4-21)设计有效水深设计有效水深 (4-22)(4-22)沉砂池长沉砂池长 (4-23)(4-23)每个沉砂池每个沉砂池(或每分格或每分格)的宽度的宽度 (4-24)(4-24)二、平流沉淀池二、平流沉淀池二、平流沉淀池二、平流沉淀池平流沉淀池是废水从池的一端进入，平流沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流出，水流在池内作水从另
21、一端流出，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，平运动，池平面形状呈长方形，可以是单格或多格串联。池的进可以是单格或多格串联。池的进口端底部，或沿池长方向，设有口端底部，或沿池长方向，设有一个或多个贮泥斗，贮存沉积下一个或多个贮泥斗，贮存沉积下来的污泥来的污泥(见图见图4-10)4-10)。图图4-10 4-10 设行车刮泥机的平流式设行车刮泥机的平流式沉淀池沉淀池 沉淀池(或分格)的长宽比不小于4，颗粒密度较大时，可采用不小于3，有效水深不大于3m，大多数为12.5m，超高一般为0.3m，污泥斗的斜壁与水平面的倾角不应小于45，生物处理后的二次沉淀池，泥斗的斜壁与水平面的倾角不应小于50
22、，以保证彻底排泥，防止污泥腐化。沉淀池的进口应保证沿池宽均匀布水，入口流速小沉淀池的进口应保证沿池宽均匀布水，入口流速小于于25mm/s25mm/s。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出泥层面点应高出泥层面0.5m0.5m以上。通常，沉淀池的进口是采用穿以上。通常，沉淀池的进口是采用穿孔槽外加挡板孔槽外加挡板(或穿孔墙或穿孔墙)的方法，穿孔槽为侧面穿孔时，的方法，穿孔槽为侧面穿孔时，挡板是竖向的挡板是竖向的(见图见图4-10)4-10)，挡板应高出水面，挡板应高出水面0.150.150.2m0.2m，伸入水面以下深度伸入水面以下深度0.2m
23、0.2m，距进口为，距进口为0.50.51.0m1.0m。当进水穿。当进水穿孔槽为底部穿孔时，挡板是横向的，大致在孔槽为底部穿孔时，挡板是横向的，大致在1/21/2池深处池深处(如如图图4-114-11所示所示)。图图4-11 4-11 平流式沉淀池的进出口装置形式平流式沉淀池的进出口装置形式 沉淀池的出口一胶采用溢流堰，堰前应加设挡板，挡沉淀池的出口一胶采用溢流堰，堰前应加设挡板，挡板淹没深度不小于板淹没深度不小于0.25m0.25m，距出水口为，距出水口为0.250.250.5m0.5m。溢流。溢流堰大多数采用锯齿形堰堰大多数采用锯齿形堰(图图4-12)4-12)，易于加工及安装，出水，易
24、于加工及安装，出水比平堰均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深比平堰均匀。这种出水堰常用钢板制成，齿深50mm50mm，齿距，齿距200mm200mm，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。，直角，用螺栓固定在出口的池壁上。图图4-124-12出口锯齿形溢流堰出口锯齿形溢流堰 沉淀池的沉积物应及时排定。污泥的收集和排除方法很多，如在池进口端设置泥斗时，应设置刮泥车或刮泥机，将全池底的污泥集中到泥斗处排除(见图4-13)图图4-12 4-12 设链带刮泥机的平流沉淀池设链带刮泥机的平流沉淀池 如沿池长设置多个排泥斗时，每一污泥斗应设独立的排污管及排泥阀，如图4-13所示。一般采用1.52.0m，排泥管直径
25、不小于20Omm。静压力排泥方式可参见竖流沉淀池。图图4-13 4-13 多斗底的沉淀池多斗底的沉淀池 平流沉淀池的设计，主要是确定沉淀区、污泥斗的尺平流沉淀池的设计，主要是确定沉淀区、污泥斗的尺寸、池总深度、进出口设备及排泥设备等。寸、池总深度、进出口设备及排泥设备等。沉淀区的计算，在无沉淀试验资料时，可按沉淀时间沉淀区的计算，在无沉淀试验资料时，可按沉淀时间(t)(t)及水平流速及水平流速(v)(v)计算，此时，计算，此时，池长池长L L (4-25)(4-25)(4-25)(4-25)沉淀区过水断面积沉淀区过水断面积F F (4-26)(4-26)(4-26)(4-26)池的总宽度池的总
26、宽度B B (4-27)(4-27)(4-27)(4-27)所需池数或分格数所需池数或分格数 (4-28)(4-28)(4-28)(4-28)在有沉淀试验资料作依据，确定截留速度在有沉淀试验资料作依据，确定截留速度u(u(即表面水力负荷即表面水力负荷u=Qu=QA A)时，时，池平面面积池平面面积A A (4-29)(4-29)(4-29)(4-29)沉淀区的水深沉淀区的水深h h2 2 (4-30)(4-30)(4-30)(4-30)污泥斗和污泥区的容积视每日进入的悬浮物量以及所要求的贮泥周污泥斗和污泥区的容积视每日进入的悬浮物量以及所要求的贮泥周期而定。期而定。沉淀池中污泥的体积可用下式计
27、算沉淀池中污泥的体积可用下式计算 (4-31)(4-31)(4-31)(4-31)沉淀池的总深度沉淀池的总深度 H Hh h1 1+h h2 2+h h3 3+h h4 4 (4-32)(4-32)h1h1池超高，一般取池超高，一般取0.3m0.3m；h2h2池有效水深；池有效水深；h3h3缓冲层高度缓冲层高度;h4 h4污泥部分高度污泥部分高度(包括泥斗包括泥斗)。污泥斗容积污泥斗容积V V1 1应通过绘制计算草图，用几何方法计算。对于四棱台应通过绘制计算草图，用几何方法计算。对于四棱台 形污泥斗，其体积为形污泥斗，其体积为 (4-31)(4-31)(4-31)(4-31)式中式中f f1
28、1、f f2 2分别为污泥斗上底和下底面积。分别为污泥斗上底和下底面积。污泥斗以上由底坡形成的梯形部分容积污泥斗以上由底坡形成的梯形部分容积V V2 2可按下式计算可按下式计算 (4-32)(4-32)(4-32)(4-32)式中式中 l l1 1、l l2 2梯形的上下底边长；梯形的上下底边长；h h4 4梯形的高度。梯形的高度。三、竖流沉淀池三、竖流沉淀池 竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等度与水流上升速度相等,沉淀效率将比平流沉淀池更高。沉淀效率将比平流沉淀池更高。竖流沉淀池多为圆形、方形或多角形，但大多数为圆
29、竖流沉淀池多为圆形、方形或多角形，但大多数为圆形，直径形，直径(或边长或边长)一般在一般在8m8m以下，常介于以下，常介于4 47m7m之间。沉之间。沉淀池的上部为圆筒形的沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥淀池的上部为圆筒形的沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，二层之间为缓冲层，约区，二层之间为缓冲层，约0.3m(0.3m(图图4-14)4-14)。集水槽大多采。集水槽大多采用平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为用平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为 1.5L/ms 1.5L/ms。当池的直径大于当池的直径大于7m7m时，为集水均匀，还可设置辐射式的集时，为集水均匀，还可设置辐射式的集水槽与池边环形
30、集水槽相通。水槽与池边环形集水槽相通。图图4-14 4-14 圆形竖流式沉淀池圆形竖流式沉淀池 竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响，中心管及喇叭口、反射板的构造与尺寸如图4-15所示。图图4-154-15竖流式沉淀池中心管出竖流式沉淀池中心管出水口尺寸水口尺寸四、辐流式沉淀池四、辐流式沉淀池 辐流式沉淀池是直径较大辐流式沉淀池是直径较大(20(2030m)30m)的圆池，最大直的圆池，最大直径达径达100m100m。中心深度为。中心深度为2.52.55.0m5.0m，周边深度为，周边深度为1.51.53.0m3.0m。废水从池中心进入，由于直径比深度大得多，水流呈辐射废水从池中心进
31、入，由于直径比深度大得多，水流呈辐射状向四周周边流动，沉淀后废水往四周集水槽排出。为了状向四周周边流动，沉淀后废水往四周集水槽排出。为了阻挡漂浮物质，出水槽堰口前端可加设挡板及浮渣收集与阻挡漂浮物质，出水槽堰口前端可加设挡板及浮渣收集与排出装置。排出装置。图图4-16 4-16 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 辐流式沉淀池的设计方法很多，国内目前多采用与平辐流式沉淀池的设计方法很多，国内目前多采用与平流沉淀池相似的方法，取池半径流沉淀池相似的方法，取池半径1/21/2处的水流断面作为沉处的水流断面作为沉淀池的设计断面。也有采用表面负荷进行计算的。对生活淀池的设计断面。也有采用表面负荷进行计算的。对生
32、活污水或与之相似的废水进行处理的表面负荷可采用污水或与之相似的废水进行处理的表面负荷可采用2 23.6m3.6m3 3/m/m2 2h h，沉淀时间为，沉淀时间为1.51.52.0h2.0h。沉淀部分水面面积可用下式计算，其中q为表面负荷。(4-33)(4-33)池直径 (4-34)(4-34)沉淀部分高度 (4-35)(4-35)污泥斗的计算与平流池相同，污泥贮存时间采用4h。沉淀池的总高度 Hh1+h2+h3+h4+h5 (4-36)五、斜板斜管沉淀池五、斜板斜管沉淀池 沉淀池加设斜板沉淀池加设斜板(管管)后，处理能力比一般沉淀池大得多后，处理能力比一般沉淀池大得多(3(37 7倍倍)，过
33、流率可达，过流率可达36m36m3 3/m/m2 2h h，停留时间大大缩短，节省占地面积。斜板，停留时间大大缩短，节省占地面积。斜板(管管)与水平面间的倾角一般采用与水平面间的倾角一般采用505060.60.斜板斜板(管管)沉淀池大多采用异沉淀池大多采用异向流形式，即水流在斜板向流形式，即水流在斜板(管管)内的流动方向与颗粒沉淀和滑行方向相内的流动方向与颗粒沉淀和滑行方向相反，也有采用同向流及横向流形式反，也有采用同向流及横向流形式(图图4-17)4-17)。斜板。斜板(管管)之间间距一般之间间距一般不小于不小于50mm50mm，废水在斜管内流速视不同废水而定，如处理生活污水，废水在斜管内流
34、速视不同废水而定，如处理生活污水，流速为流速为0.50.50.7mm/s0.7mm/s。斜板大多采用聚氯乙烯平板或波纹板，斜管多。斜板大多采用聚氯乙烯平板或波纹板，斜管多为粘合塑料蜂窝管，常以一种组装形式安装。斜板为粘合塑料蜂窝管，常以一种组装形式安装。斜板(管管)长一般在长一般在1.01.01.2m1.2m左右。左右。图图4-17 4-17 斜管斜板沉淀池斜管斜板沉淀池 假定有一个异向流沉淀单元，倾斜角为，长度为l，断面高度为d，宽度为w，单元内平均水流速度v,所去除颗粒的沉速为v0,如图4-25所示。当颗粒由a移动到b被去除，可理解为颗粒以v的速度上升l+l1的同时以u0的速度下沉l2的距
35、离，两者在时间上相等,即:(4-37)(4-38)(4-39)(4-40)沉淀单元长度 沉淀单元的断面面积为dw，则单元所通过的流量为 qdwv 图图4-184-18颗粒在异向流斜板间沉淀颗粒在异向流斜板间沉淀 如果池内有如果池内有n n个沉淀单元，并且考虑斜板管个沉淀单元，并且考虑斜板管)有一定有一定的壁厚度，池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时，的壁厚度，池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时，上式可修正得沉淀池设计流量：上式可修正得沉淀池设计流量：Q=u Q=u0 0(A(Af f十十A)A)(4-41)(4-41)即异向流斜板即异向流斜板(管管)沉淀池的截留速度沉淀池的截留速度;
36、斜板设计长度斜板设计长度(4-42)(4-43)根据同样方法，可以求得同向流情况下斜板的理论长度根据同样方法，可以求得同向流情况下斜板的理论长度l l及及设计长度设计长度ll一个斜板单元的理论流量q=u0(af-a)(4-46)斜板沉淀池设计流量Q=u0(Af-A)(4-47)即同向流斜板(管)沉淀池的截留速度(4-44)(4-45)(4-48)横向流斜板横向流斜板(管管)沉淀池的沉淀情况如图沉淀池的沉淀情况如图4-194-19所示，由相似定律得所示，由相似定律得 图图4-19 4-19 横向流沉淀过程横向流沉淀过程一个沉淀单元的流量 (4-50)沉淀池的设计流量Q=Afu0 横向流沉淀池截留
37、速度(4-49)(4-52)(4-51)理论上说，同向流斜板(管)沉淀池的效率最高，但是，由于水与沉淀物流向相同时，两相的分离较困难，所以目前普遍采用的是异向流沉淀池。returnreturn第三节第三节 隔隔 油油 池池 石油开采与炼制、煤化工、石油化工及轻工等行业的生产石油开采与炼制、煤化工、石油化工及轻工等行业的生产过程排出大量含油废水。油品相对密度一般都小于过程排出大量含油废水。油品相对密度一般都小于1,1,只有重焦只有重焦油相对密度大于油相对密度大于1 1。如果油珠粒径较大，呈悬浮状态，则可利用。如果油珠粒径较大，呈悬浮状态，则可利用重力进行分离，这类设备通称为隔油池。隔油池的种类很
38、多，重力进行分离，这类设备通称为隔油池。隔油池的种类很多，国内外普遍采用的是普通平流隔油池和斜板隔油池。国内外普遍采用的是普通平流隔油池和斜板隔油池。平流隔油池一般不少于两个，池深平流隔油池一般不少于两个，池深1.51.52.0m2.0m，超高，超高0.4m0.4m，每单格的长宽比不小于，每单格的长宽比不小于4 4，工作水深与每格宽度之比不小于，工作水深与每格宽度之比不小于0.4m0.4m，池内流速一般为，池内流速一般为2 25mm/s5mm/s，停留时间一般为，停留时间一般为1.51.52.Oh2.Oh，可将废水中含油层从可将废水中含油层从4004001000mg/L1000mg/L降至降至
39、150mg/L150mg/L以下，去除效以下，去除效率达率达7070以上，所去除油粒的最小直径为以上，所去除油粒的最小直径为10O10O150m.150m.刮油机可以是链条牵引或钢索牵引的。在用链条牵引时，刮油机在池面刮油机可以是链条牵引或钢索牵引的。在用链条牵引时，刮油机在池面上刮油，而在池底部可起着刮泥作用，将下沉的油泥刮向池进口端的泥斗。上刮油，而在池底部可起着刮泥作用，将下沉的油泥刮向池进口端的泥斗。池底部应保持有的底坡，贮泥斗深度一般为池底部应保持有的底坡，贮泥斗深度一般为0.5m0.5m，底宽不小于，底宽不小于0.4m0.4m，侧面倾，侧面倾角不应小于角不应小于45456060。一
40、般隔油池水面的油层厚度不应大于。一般隔油池水面的油层厚度不应大于0.25m0.25m。为了收。为了收集和排除浮油，在水面处应设集油管。集油管一般直径为集和排除浮油，在水面处应设集油管。集油管一般直径为200200300mm300mm的钢管的钢管制成，沿管轴方向在管壁上开有制成，沿管轴方向在管壁上开有6060角的切口，集油管可用螺杆控制，使集角的切口，集油管可用螺杆控制，使集油管能绕管轴转动。集油管常设在池出口处及进水间，管轴线安装高度与水油管能绕管轴转动。集油管常设在池出口处及进水间，管轴线安装高度与水面相平或低于水面面相平或低于水面5cm5cm。隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水，在出水端采用
41、溢流堰。隔油池的进水端一般采用穿孔墙进水，在出水端采用溢流堰。为了保证隔油池的正常工作，池表面应加盖，以防火、防雨、保温及防止为了保证隔油池的正常工作，池表面应加盖，以防火、防雨、保温及防止油气散发，污染大气。在寒冷地区或季节，为了增大油的流动性，隔油池内油气散发，污染大气。在寒冷地区或季节，为了增大油的流动性，隔油池内应采取加温措施，在池内每隔一定距离，加设蒸气管，提高废水温度。应采取加温措施，在池内每隔一定距离，加设蒸气管，提高废水温度。水平隔油池构造简单，工作稳定性好，但池容积较大，占地面积也大。水平隔油池构造简单，工作稳定性好，但池容积较大，占地面积也大。鉴于目前国内生产的刮油机规格。
42、在隔油池设计中，每单格宽度应与刮油鉴于目前国内生产的刮油机规格。在隔油池设计中，每单格宽度应与刮油机跨度相适应，常采用机跨度相适应，常采用6.06.0、4.54.5、3.O3.O、2.52.5、2.0m2.0m几种。若是人工清油，一几种。若是人工清油，一般单格宽度不宜超过般单格宽度不宜超过3.0m3.0m。平流隔油池的设计可按油粒上升速度或废水停留时间计平流隔油池的设计可按油粒上升速度或废水停留时间计算。油粒上升速度算。油粒上升速度uu可通过试验求出可通过试验求出(同沉淀的方法相同同沉淀的方法相同)或直接应用修正的或直接应用修正的StokesStokes公式计算公式计算表示由于水中悬浮物影响，
43、使油粒上浮速度降低的系数：隔油池的表面积:(4-53)(4-54)(4-55)为了提高单位池容积的处理能力，隔油池也有采用斜板形式，为了提高单位池容积的处理能力，隔油池也有采用斜板形式，如图如图4-204-20所示。所示。图图4-20 CPI4-20 CPI型隔油池型隔油池 池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板板间距为池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板板间距为202050mm50mm，倾角不小，倾角不小于于4545，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组、油粒沿斜板上浮。，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组、油粒沿斜板上浮。实践表明，斜板隔油池所需停留时间仅为平流隔油池的实践表明，斜
44、板隔油池所需停留时间仅为平流隔油池的1/21/21/41/4，约，约30min30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为斜板隔油池去除油滴的最小直径为60m60m。用斜板隔油池处理石油炼制厂废水时，出水含油量可控制在用斜板隔油池处理石油炼制厂废水时，出水含油量可控制在50mg/L50mg/L以内。以内。国内目前设计板长为国内目前设计板长为175mm175mm，板宽为，板宽为750mm750mm。厚。厚1 11.5mm1.5mm，波长，波长130mm130mm，波高，波高16.5mm16.5mm，波纹板展开宽度为，波纹板展开宽度为913mm913mm，板间距为，板间距为40mm40mm。池内废水
45、停留时间为。池内废水停留时间为151520min20min，板间流速，板间流速0.70.70.8mm/s0.8mm/s。布水栅用厚。布水栅用厚6 610mm10mm的钢板制成，板上开孔的钢板制成，板上开孔直径为直径为20mm20mm，总开孔面积为布水面积的，总开孔面积为布水面积的6 6，在处理石油炼制厂废水时，表面，在处理石油炼制厂废水时，表面负荷为负荷为0.60.60.8m3/m2h)0.8m3/m2h)。为了防止油类物质附着在斜板上，应选用不亲油材料做斜扳，但实际上为了防止油类物质附着在斜板上，应选用不亲油材料做斜扳，但实际上比较困难，所以，在斜板隔油池的运行中也常有挂油现象，应定期用蒸汽
46、及比较困难，所以，在斜板隔油池的运行中也常有挂油现象，应定期用蒸汽及水冲洗，防止斜板间堵塞。废水含油量大时，可采用较大的板间距水冲洗，防止斜板间堵塞。废水含油量大时，可采用较大的板间距(或管径或管径)，含油量小时，间距可以减小。，含油量小时，间距可以减小。壳牌石油公司研制的斜板隔油池即所谓PPI(Parallel Plate Intercepter)型油水分离池如图4-21所示。该装置可去除大于60m的油珠。图图4-21 PPI4-21 PPI型油水分离池型油水分离池return第四节第四节 气气 浮浮 池池 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染气浮法是利用高度分散的微小气
47、泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。在物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。在水处理中，气浮法广泛应用于：水处理中，气浮法广泛应用于：(l)(l)分离地面水中的细小悬浮物、藻分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；类及微絮体；(2)(2)回收工业废水中的有用物质；回收工业废水中的有用物质；(3)(3)代替二次沉淀池，代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；分离和浓缩剩余活性污泥；(4)(4)分离回收含油废水中的悬浮油和乳化分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；油；(5)(5)分离回收以分子或离子状态存在的目的物。分离回收以分子
48、或离子状态存在的目的物。气浮法具有以下特点：气浮法具有以下特点：(1)(1)由于气浮池的表面负荷有可能高达由于气浮池的表面负荷有可能高达12m12m3 3/mh/mh，水在池中停留时间只需，水在池中停留时间只需101020min20min，而且池深只需，而且池深只需2m2m左右，左右，节省基建投资；节省基建投资；(2)(2)气浮池具有预曝气作用，泥渣不易腐化气浮池具有预曝气作用，泥渣不易腐化;(3);(3)气浮气浮法处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；法处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；(4)(4)浮渣含水率低，一般在浮渣含水率低，一般在9696以下以下,
49、对污泥的后续处理有利；对污泥的后续处理有利；(5)(5)可以回可以回收利用有用物质；收利用有用物质；(6)(6)气浮法所需药剂量比沉淀法节省。但是，气浮气浮法所需药剂量比沉淀法节省。但是，气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.O20.O20.04kWh0.04kWh；目前；目前使用的溶气水减压释放器易堵塞；浮渣怕较大的风雨袭击。使用的溶气水减压释放器易堵塞；浮渣怕较大的风雨袭击。一、基本原理一、基本原理 气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒(固体或液滴固体或液滴)附着以及上浮附着以及上浮分离等连续步骤。实现气浮法分离
50、的必要条件有两个分离等连续步骤。实现气浮法分离的必要条件有两个:第一，必须向第一，必须向水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为151530m30m；第二，；第二，必须使目的物呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着于气泡上浮升必须使目的物呈悬浮状态或具有疏水性质，从而附着于气泡上浮升.1.1.气泡的产生气泡的产生 产生微气泡的方法主要有电解、分散空气和溶解空气再释放三种。产生微气泡的方法主要有电解、分散空气和溶解空气再释放三种。向水中通入向水中通入5 510V10V的直流电，废水电解产生的直流电，废水电解产生H H2 2、O O2 2和和COCO2 2等