第4章 沉淀与澄清

4.2.1 理想自由沉淀假定
4.2 理想沉淀池理论
颗粒为球形
沉淀过程中颗粒的 大小、形状、重量 等保持不变
颗粒只在重力作用 下沉淀，不受器壁 和其它颗粒的影响
颗粒自由沉淀的受力分析
4.2.2 自由沉淀速度的分析 4.2 理想沉淀池理论
不同水流状况时的沉淀模式
紊流区 Newton模式 过渡区 Allen模式 层流区 Stokes模式
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确定沉淀池型式确定u0确定AT确定AS确定
4.2.5 沉淀效率计算
4.2 理想沉淀池理论
4.2.5 沉淀效率计算
4.2 理想沉淀池理论
设：某颗粒u1<u0，占全部颗粒的dP%， 即所有u<u0的颗粒占全部颗粒数的P0
则：颗粒u ≥ u0，占全部颗粒的1-P0
4.2.5 沉淀效率计算
4.2 理想沉淀池理论
■u ≥ u0颗粒的去除率：全部去除 ，即（1-P0）
■ u < u0颗粒的去除率：部分去除，即：
u0 （u /u0 ）dP =
絮凝性颗粒、浓度较高（矾花浓度≥ 2~3g/L、活性污泥浓度 ≥1g/L ）、颗粒间发生絮凝
沉淀过程中颗粒间相互干扰并形成网格状绒体共同下沉形 成清水浑水界面（界面的沉降）。
发生在沉淀池后期沉淀过程
4.1.4 压缩沉淀
4.1 沉淀的类型及其特征
絮凝性颗粒、浓度极高
沉淀过程中颗粒结成块状，相互接触、相互支撑、 相互挤压
发生在沉淀池后期沉淀过程及污泥浓缩池中
泥面高度
时间
4.1.5 沉淀工艺的作用
4.1 沉淀的类型及其特征
沉砂池 位于水处理系统的前端，用于去除废 水中比重较大的无机性颗粒，以防止进水对其 后续处理设施的有害影响—仅自由沉淀。
沉淀池 用于混凝反应后、生物处理构筑物之 前及活性污泥系统，用于去除水中相当部分悬 浮态SS或泥水分离、澄清出水—各种类型沉淀
平流式沉砂池 曝气沉砂池 竖流式沉砂池
4.3.2 沉淀池
平流式沉淀池 辐流式沉淀池 竖流式沉淀池 斜流式沉淀池 高浊度水沉淀池及浓缩池
4.3.1 沉砂池
4.3 沉淀工艺及其设计
去除对象、作用及工作原理
去除对象：去除废水中比重远大于≥1的可沉 降无机固体颗粒（砂粒、煤渣等，一般比重 大于2.65，粒径为0.2mm）。
张自杰主编，废水处理理论与设计，北京：中国建筑工业出版社， 2003
崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，北京：化学工业出 版社，2004
沉淀及其处理对象
沉淀
——借助于水中颗粒与水的密度差、在不同的工 艺设备中创造一定的水力条件，使SS沉淀而 与水分离，以实现不同的处理目的。
处理对象
——水或废水中比重大于≥1的可沉降悬浮固体颗 粒（SS，Suspended Solids）。
4.2 理想沉淀池理论
4.2.4 沉淀过程分析
4.2 理想沉淀池理论
来自百度文库
截留速度（u0） 在一定条件下，沉淀过程中可被全部
去除的颗粒所具有的最小沉速（m/h）。
表面负荷率（q0） 单位时间内、单位沉淀池表面积所处
理的水量（m3/m2.d）
u0与q0的异同分析
4.2.4 沉淀过程分析
4.2 理想沉淀池理论
发生在沉砂池及沉淀 池的前期沉淀过程
4.1 沉淀的类型及其特征
自由沉淀示意图
4.1.2 絮凝沉淀
絮凝性颗粒、浓度较低、 颗粒间发生絮凝
沉淀过程中其物理性质 发生变化→颗粒沉速度 加快
发生在水处理沉淀池、 污水处理初沉池后期及 二沉池的前期沉淀过程
4.1 沉淀的类型及其特征
絮凝沉淀示意图
4.1.3 拥挤（区域）沉淀 4.1 沉淀的类型及其特征
张自杰主编，排水工程（下册），第四版，北京：中国建筑工业 出版社，2000
尹士君编著，水处理构筑物设计与计算，北京：化学工业出版社， 2004
C.P.Leslie Grady,Jr.,et al., Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, Inc., New York, 1999
浓缩池 用于污泥的浓缩处理，以减小污泥体 积—拥挤和压缩沉淀。
4.1.5 沉淀工艺的作用
4.1 沉淀的类型及其特征
活性污泥在沉淀池中的沉淀过程
4.2 理想沉淀池理论
4.2.1 理想自由沉淀假定 4.2.2 自由沉淀速度的分析 4.2.3 理想沉淀池模型 4.2.4 沉淀过程分析 4.2.5 沉淀效率计算
4.1 沉淀的类型及其特征
4.1.1 自由沉淀 4.1.2 絮凝沉淀 4.1.3 拥挤（区域）沉淀 4.1.4 压缩沉淀 4.1.5 沉淀工艺的作用
4.1.1 自由沉淀
非絮凝性颗粒、浓度 低、颗粒间无絮凝
颗粒独立完成沉淀过 程，其物理性质（形 状、大小、比重）不 发生变化→颗粒沉速 不变
Stokes模式及其应用
模式 分析
u与S 、L 及d关系的分析
应用分析
4.2.3 理想沉淀池模型
4.2 理想沉淀池理论
污水在池内沿水平方向作平稳等速流动， 流速为v。
悬浮颗粒在过水断面上均匀分布并作自由 沉淀，沉速为u。
颗粒一经沉到池底即认为已被去除而不 再返回水中
4.2.3 理想沉淀池模型
主要作用：保证后续处理构筑物的正常运行。
基本原理：重力分离。控制水流速度在一定 范围内，以仅使无机颗粒下沉而有机颗粒随 水流出。
0
1 u0
u0 u dP
0
■总去除率（） ：
= (1-P0) +
1 u0
u0 u dP
0
u ≥ u0
u < u0
4.2.5 沉淀效率计算（举例）
4.2 理想沉淀池理论
4.2.5 沉淀效率计算（举例）
4.2 理想沉淀池理论
沉淀效率的理论与工程分析方法
4.3 沉淀工艺及其设计
4.3.1 沉砂池
第4章 沉淀与澄清
主要内容
4.1 沉淀的类型及其特征 4.2 理想沉淀池理论 4.3 沉淀工艺及其设计 4.4 澄清工艺设备
《水污染控制工程》
推荐几本参考书
顾夏声、黄铭荣等编著，《水处理工程》，北京：清华大学出版 社，1985年（第一版）
许保玖等，当代给水与废水处理原理，北京：高等教学出版社， 2000（第二版）