水质工程学课件第四章4.3-4.6

二、工作特点 1、沉淀效率高，表面负荷大，停 留时间短 2、水力条件改善
R↓↓
Re ↓↓ ,斜管Re<200,斜板Re<500
Fr↑↑ ,Fr=10 ～10 -3 -4
3．斜管下部（过渡段）的再絮凝作 用。
三、分类 按水流方向分 上向流（板管） 平向流（板） 下向流（板管） 按水流与滑泥方向分 异向流 同向流
废水： 含油废水（石油化工、机械加工、食 品工业废水等） 造纸厂白水回收纤维：时间短，SS去 除率90％以上，COD去除率80％，浮渣浓度 5％。 染色废水 毛纺工业洗毛废水――羊毛脂及洗涤剂 浓缩污泥（效果比沉淀法高）
思考题
沉淀分为哪几类，各类特点是什么
以平流沉淀池为例分析理想沉淀池的工
第六节 气 浮
气浮法是一种固－液分离的方法。 ★ 具体过程：通入空气→产生微细气泡 →SS附着在气泡上→上浮 ★ 应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬 浮物，以及比重接近1的固体颗粒 ★ 气浮与沉淀过程相反，但规律相同。
1.悬浮物与气泡的附着条件 气、水、固三种介质，每两个之间都 存在界面张力。三相间的吸附界面构成的 交界线称为润湿周边。通过润湿周边作 水、粒界面张力作用线和水、气界面张力 作用线，二作用线的交角称为润湿接触角 θ 。见图4－22。 θ 0，不能气浮 θ <90, 亲水性，颗粒附着不牢 θ >90， 疏水性,易于气浮，疏水吸附 θ 180，最易被气浮
工作特点 (1)配水均匀:
(2)混合效果好 (3)澄清效果好 脉冲作用: (4)泥水分离好
a.配水穿孔管,流速大 b.有人字板整流
a.有利于接触絮凝 b.自动调整泥渣浓度
优点:
(1)净水效果好 (2)除真空脉冲器外,无机械
设备 缺点: 对水温，水质的变化较敏感, 管理水平要求高 适用: (1)大,中,小型水厂 (2)原水浊度<3000NTU(度)
h1 清水区
h2
h3
斜管区
h4
配水区
h5
排泥区
3 .校核：
总停留时间 t=t1+t2+t3 t1----配水区停留时间，t1=BLh4/Q t2----斜管区停留时间，t2=l/v0（2～ 5min） t3----清水区停留时间，t3=BLh2/Q 表面负荷:q=Q/BL （q=9～11m3/m2h） Re=Rv0/γ (Re<200) Fr= v02/Rg(Fr=10-3～10-4)
二、泥渣悬浮型澄清池 (一)悬浮澄清池
悬浮泥渣层是净水效果好坏的关键 要求：均匀，稳定 保持泥渣层一定的浓度和厚度 C=2500～5000mg/l H=2～2.5m 措施： 1.排泥及时，适当 作用 : ａ.稳定C.H ｂ.保持泥渣活性
2.上升流速适当 V=ｕ(1-CV)m ｕ---自由沉速 CV ---体积浓度 m---系数,混凝,m=4 Ｖ↑，CV↓ Ｖ↓，CV↑ Ｖ要恰当，Ｖ＝０.8～1.0mm/s 3. 配水配匀
（ 二 ） 水 力 循 环 澄 清 池
优点：（1）构造简单 （2）无需机械设备 缺点：（1）处理效果差 a.进水压力不稳定 b.絮凝时间短 （2）对水量、水质、水温变化敏感 （3）池深大，单池产量受到限制 适用：（1）中小型水厂 （2）原水浊度〈2000度
第五节
中央进水幅流式
幅流式沉淀池
况 解释沉淀池总去除率公式中各部分含义 分析影响平流沉淀池沉淀效果的因素 斜板斜管沉淀池的工作原理、工作特点、 工作过程
澄清池中的活性泥渣层为何具有净水作
用 澄清池的分类，了解各种澄清池的工作 过程 幅流沉淀池的分类 何为气浮法，气浮法中要注意什么
优点: (1)处理效率高 泥渣的回流作用；泥水分离效果好 （2）对水量、水质、水温的变化适应性 强 a.泥渣回流量大，浓度高，对原水水 质、 水量、水温的变化起缓冲作用。 b.循环水量、搅拌强度可以通过机械 调节。
缺点： （1） 需要一套机械搅拌设备：上马 困难，维护较麻烦。 （2）结构复杂。 适用： （1）大，中，小型水厂； （2）进水悬浮物含量一般小于 1000mg/L,短时可达3000-5000mg/L。
三、泥渣循环型澄清池 (一)机械搅拌澄清池
设计要点 ①清水区上升流速为0.8~1.1mm/s； ②水在澄清池内总的停留时间可采用 1.2~1.5h； ③叶轮提升流量为进水流量的3~5倍； ④原水进水管、三角配水槽的水流流速分别 为1m/s、 0.4m/s； ⑤第一絮凝室的容积：第二絮凝室的容积 （含导流室）： 分离室为2：1：7，第二絮 凝室与导流室的水流流速一般为40~60mm/S； ⑥直径大于6m时用6~8条集水槽，直径小于 6m时用4~6条集水槽
周边进水―中心出水
周边进水―周边出水
幅流式沉淀池
圆形扁平池子
排泥性能好，适用于悬浮物浓度高、沉
淀泥量大的水的处理，如高浊度水沉淀 池、污水处理厂初沉池和二沉池，工业 上用作浓缩池；但占地大，需机械维修， 配水条件差。
设计要求 1. D/H有效=6～12m 2.池底坡度不小于0.05 3.机械刮泥、静水压力排泥 （圆形） 4.刮泥机旋转角度：1～1.5m/min （周边线速） 5.穿孔挡板开孔面积为挡板处池断面 面积的10～20%
无效面积:△F=B×lcosθ l―斜管长,取1.0m θ －倾角,取600 故△F=B×lcos600=0.5B B―43;h2+h3+h4+h5 ｈ1―保护高 0.2～0.3m h2―清水区 0.8～1.2m h3―斜管高 (h3=l×sin600=0.87) h4―配水区高 1.2～1.5m h5―排泥槽高 0.8～1.0m
（四）排泥系统
1、穿孔管：设于V形槽内 管径d=100～200mm 孔眼φ =15～25mm， V=2.5～4.0m/s
为防止时间长，孔眼堵 塞采取以下措施： (1) L＜15m (2) 及时排泥 (3) 采用快开阀门
2、多斗排泥 3、牵引式刮泥机 4、虹吸式吸泥机
5、扩张管嘴排泥管
（五）池体计算 1、平面尺寸 F=KF＇+ △Ｆ 净面积Ｆ＇＝Ｑ／v0sinθ v0―斜面内上升流速取２.0～2.5mm/s K ―结构系数 塑料,纸:K=1.03～1.08 木: K=1.08～1.10 石棉水泥:K=1.16～1.26
第三节 斜板与斜管沉淀池
一、工作原理 根据E=U i/（Q/A），在原体积不变 时，较少H，加大A，可以提高沉淀效率 或E 不变，A ↑ ，Q↑ 浅层理论
1904年 Hazen 提出理想沉淀池理论
1945年 Camp认为池浅为好
1955年 多层沉淀池产生（Fr和Re可
以同时满足） 1959年 日本开始应用斜板,解决了 多层、多格沉淀池排泥困难的问题。 1972年中国汉阳正式应用斜管沉淀 池。
天然水中泥沙亲水性较强，且带负 电，可对水进行混凝，降低负电性，使气 泡和泥沙易于吸附； 也可将亲水性颗粒表面改性为疏水性 → 投加浮选剂 浮选剂：松香油、煤油、脂肪酸，起 连接颗粒和气泡之间作用。
2.气泡的稳定性 气浮中要求气泡具有一定的分散度和 稳定性。气泡粒径在100m左右为好。 洁净水中： 气泡常达不到气浮要求的细小分散度—— 洁净水表面张力大，气泡有自动降低自由 能的倾向，即气泡合并。 稳定性不好——缺乏表面活性物质的保 护，气泡易破灭，不稳定。即使悬浮物已 附着在气泡上也易重新脱落会水中。
第四节 澄清池
泥渣为什么有净水作用
①由于混凝剂混凝浑水后新生成的泥 渣尚有大量的未饱和的活性集团，能继续 吸附和粘附水中的悬浊物质，所以有净水 作用。
②泥渣具有疏松的结构和很大的表 面积，浑水的混凝过程在泥渣的团体表 面上进行（接触凝聚）要比在水中进行 （自由凝聚）强的多，所以也提高了混 凝效果。 ③悬浮泥渣层具有很高的浓度（从 数百到数千mg/l）,能大大地增加泥渣之 间的碰撞机会，促进絮凝颗粒的增大， 这样就提高了絮凝体的沉淀速度。
占地面积：当水厂占地受限时，不宜采
用平流沉淀池。 地形地质条件：平面面积大的池深浅， 平面面积小的池深大。平流沉淀池一般 要求场地平整地质条件均匀；在地形复 杂，高差悬殊的地方可选用平面面积较 小的池型。 运行经验：根据各地的实际运行经验和 管理水平综合考虑。
一、澄清池概念 以活性泥渣层作为接触介质,吸附水中 杂质,使其得到澄清。
优点:
缺点:
适用:
(1)构造简单 (2)池型较多:圆形,矩形 (1)配水均匀性不好 (2)对水量,水温的适应性差 (3)单池产水量低 小型水厂
( ) 二 脉 冲 澄 清 池
泥渣周期性上下移动──“脉冲” 一个周期内,包括两个过程: 充水: t1=50S 放水∶ t2=10S 脉冲周期: T= t1+t2=60S
浮法两种
扩散板曝气气浮：
压缩空气通过扩散装 置以微小气泡形式进 入水中。简单易行， 但容易堵塞，气浮效 果不高。
叶轮气浮法：适用于处理水量不大,污染
物浓度高的废水。
电解气浮法： 直流电的电解作用 下，正极产生氢气， 负极产生氧气，微气 泡。气泡小于溶气法 和散气法。
气浮法在水处理中的应用
给水： 高含藻水源的净化：气浮替代沉 淀，藻类去除率达80％以上。 低温、低浊水的净化：沈阳市自来 水厂。 对受污染水体的净化：对水体产生 曝气，减轻嗅味与色度。
逆流式
（二）斜管(板)部分 1、倾角 θ =60度 2、斜管(板)长度 l=1.00m 3、斜板间距P，斜管管径d及断面形式 P=100mm d=25～35mm 斜管断面形状： 采用正六边形 4、斜板斜管材料
要求：质轻，坚牢，无毒，价廉 材料：纸质蜂窝，塑料蜂窝
（三）集水系统：均匀集水
1、穿孔管：顶部开孔，φ 25＠100～250mm 管中距：1.1 ～ 1.5m 2、穿孔集水槽
特点： 在结构上，混合、絮凝、沉淀一体 化，使工艺紧凑，但结构复杂。 在机理上，高浓度的泥渣层使水中 杂质被截留。 接触絮凝──把泥渣层作为接触介 质的净水工艺。
类型 泥渣悬浮型澄清池：悬浮澄清池 脉冲澄清池 特点：泥渣处于悬浮状态 泥渣循环型澄清池∶机械搅拌澄清池 水力循环澄清池 特点：泥渣在垂直方向不断循环
影响沉淀池池型选择的因素
水量规模：平流沉淀池适用于大中型水
厂，其长度仅取决于停留时间和水平流 速，水量增大时可只增加池宽即可；斜 板管沉淀池可用于各种规模水厂但其单 池水量不宜过大。 进水水质条件：原水水质变化大时，斜 板管沉淀池适应性相对较差。
高程布置的影响：沉淀池池深过浅会增
加后续处理构筑的埋深，不同池型池深 要求不同。 气候条件：寒冷地区一般将沉淀池建在 室内，为减少造价宜采用平面面积较小 的池型。 经常运行费用：排泥方式和设施维护更 新。
四．基本构造
清水区； 斜管区； 布水区； 排泥区。
五．斜板、斜管沉淀池的设计和计算
（一）配水部分 1、进水方向 2、配水设施 （1）缝隙栅条，缝隙 流速 v<0.15m/s （2）穿孔墙: 方形, 圆 （3）斜管（下向流） 3、配水区 H为1.0-1.5m，以便 均匀配水，检修方便。
顺流式
侧流式
措施： 加入起泡剂（一种表面活性物质）， 可防止气泡的兼并和破灭，增加气泡的稳 定性。
3.气浮分类
溶气气浮法
根据气泡析出时所处的压力不同， 分为：溶气真空气浮和加压溶气气浮 加压溶气气浮 特点：水中空气的溶解度大，能提 供足够的微气泡 ，气泡粒径小（20～ 100um）、均匀。图4-23
散气气浮法：扩散板曝气气浮和叶轮气