给水处理-沉淀

平 流 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）
平流式沉淀池的构造及工作特点（出水）
平流式沉淀池的设计
9.4.15 平流沉淀池的沉淀时间，一般宜为1.5～3.0h。
9.4.16 平流沉淀池的水平流速可采用10～25 mm/s，水流应避免 过多转折。
H——沉淀区的水深； b——沉淀区宽度。
设u0为某一指定颗粒的最
小沉降速度。
I. 当颗粒沉速u≥u0时，无论
这种颗粒处于进口端的什
么位置，它都可以沉到池
底被去除，即左上图中的
迹线xy与x′y′。 II. 当颗粒沉速u<u0时，位于
水面的颗粒不能沉到池底，
会随水流出，如左下图中
轨迹xy″所示；而当其位
式中：Fg——水中颗粒受到的作
用力；
V——颗粒的体积； ρS——颗粒的密度； ρL——水的密度；
g——重力加速度。
式中：FD——水对颗粒的阻力； λ′——阻力系数； A——自由颗粒的投影
面积；
uS——颗粒在水中的运
动速度，即颗粒
沉速。
球状颗粒自由沉淀的沉速公式
当颗粒所受外力平衡时， Fg FD

u0 udP
0
式中：P0——沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的比例；
（1-P0）——沉速≥u0的颗粒去除率。
上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：
v / u0 L / H
v u0 (L / H )
将上式带入式中 v qv / A' qv / H并简b化后得出
悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力
重力大于浮力时，下沉； 重力等于浮力时，相对静止； 重力小于浮力时，上浮。
悬浮颗粒在水中的受力分析
1.悬浮颗粒在水中受到的
力Fg
Fg是促使沉淀的作用力，
是颗粒的重力与水的浮力之
差：
2. 水对自由颗粒的阻力
FD λ'A (L uS2 / 2)
Fg V S g V L g V g(S L)
适用于处理水量不大 的小型污水处理厂
1. 采用机械排泥，运 行较好，管理较简单；
1.
池水水流速度不稳定；
1源自文库 适用于地下水位较 高的地区；
2. 排泥设备已有定型 产品
2. 机械排泥设备复杂，对 施工质量要求较高
2. 适用于大、中型污 水处理厂
沉淀池由五部分组成
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。
于水面下的某一位置时，
它可以沉到池底而被去除，
如图中轨迹x′y所示。 说明对于沉速u小于指定颗 粒沉速u0的颗粒，有一部
分会沉到池底被去除。
设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP，其中的
粒将会从水中沉到池底而去除。
h dP H
的颗
在同一沉淀时间t，下式成立： h u1 t；H u0 t
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， 可参照室外排水设计规范【 6.5条规定】的经验参数选用。
4.沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关 系
见室外排水设计规范【 6.5.1-6.5.3 条规定】 。
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0.3~0.5m；贮泥斗斜壁的 倾角，方斗不宜小于60º，圆斗不宜小于55º；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/(s·m); 对二次沉淀池, 一般取1.5~2.9 L/(s·m)。 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（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）。
缓冲区
沉淀池的运行方式
间歇式
工作过程：进水、 静止、沉淀、排水
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
连续式
污水连续不断 地流入与排出
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 度两方面的作用
沉淀池的一般设计原则及参数
形状晰、泥的沉斗泥速中水是及界变浓面化缩。的池二。中次化污沉学泥淀絮的池凝浓与沉缩污淀过泥程浓存缩在 属于池这压中种缩发类沉生型淀。。。
自由沉淀及其理论基础
颗粒为球形
分
析
沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变
的
假
颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他
定
颗粒影响
静水中悬浮颗粒开始沉淀时, 因受重力作用 产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与 水对其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉
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。
在层流状态下，λ′=24/Re，带入式中，整理
得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯 定律）：
uS

1 18

S


L

g

d
2
式中:μ——水的动力黏度。
斯托克斯定律:
uS

1 18

S


L

g
d
2
由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：
当ρs大于ρL时，ρs-ρL为正值，颗粒以us下沉； 当ρs与ρL相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，
即 V g(S L ) 'A (L uS2 / 2)
因
V 1 πd 3，A 1 πd 2
6
4
得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：
1/ 2
uS


4
g
(
S L 3 '
L
)

d

当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周 围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的黏滞阻力 作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层 流状态。
9.4.17 平流沉淀池的有效水深，一般可采用3.0～3.5m。沉淀池 的每格宽度（或导流墙间距），宜为3～8m，最大不超过15m， 长度与宽度之比不得小于4；长度与深度之比不得小于10。
9.4.18 平流沉淀池宜采用穿孔墙配水和溢流堰集水，溢流率不 宜超过300m3/(m•d)。
平流式沉淀池的设计
qv u0 (L / H ) H b u0 A
u0 qv / A
qv/A——反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷 率，或称沉淀池的过流率，用符号q表示：
q qv / A
理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们的物理概念不同： u0的单位是m/h；q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流 量，单位是m3/（m2·h）。故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以
理想沉淀池的几个假定：
沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v； 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；
在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个 过水断面上； 颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。
由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：
当某一颗粒进入沉淀池后
一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速
辐流式
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
平流式
竖流式
辐流式
沉淀池特点与适用条件
池型
平 流 式
竖 流 式
辐 流 式
优点
缺点
适用条件
1. 对冲击负荷和温 采用多斗排泥，每个泥斗 1. 适用地下水位较高
这种颗粒不能用沉淀去除；
ρs小于ρL时，ρs-ρL为负值，颗粒以us上浮，可用
浮上法去除。
us与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有
助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。
us与μ成反比，μ随水温上升而下降；即沉速受水
温影响，水温上升，沉速增大。
沉淀池的工作原理
理想沉淀池
分为： 进口区域、 沉淀区域、 出口区域、 污泥区域 四个部分
给水处理：沉淀
沉淀的基本理论
沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力 作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。
沉淀处理工艺的四种用法
沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。
初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物的 有机负荷。
二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活 性污泥等，使处理后的水得以澄清。
故
h / H u1 / u0
h dP u1 dP
H
u0
对于沉速为u1（u1<u0）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的
总量为：
u0 0
u1
/ u0
dP

1 u0

u0 0
u1dP
而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及 u1<u0的两部分，故沉
淀池对悬浮物的去除率为：

1 (1 P0 ) u0
v等于水流速度
另一方面，颗粒在重力 作用下沿垂直方向下沉， 其沉速即是颗粒的自由
沉降速度u
颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在 沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v
v qv / A' qv /(H b)
式中：v——颗粒的水平分速； qv——进水流量；
A′——沉淀区过水断面 面积， H×b；
度变化的适应能
需单独设排泥管各自排泥， 及地质较差的地区；
力较强；
操作工作量大，采用机械
排泥，机件设备和驱动件 2. 适用于大、中、小
2. 施工简单，造价低 均浸于水中，易锈蚀
型污水处理厂
1. 排泥方便，管理简 单；
2. 占地面积较小
1. 池深度大，施工困难； 2. 对冲击负荷和温度变化 的适应能力较差； 3. 造价较高； 4. 池径不宜太大
平流式沉淀池
平流式沉淀池的构造及工作特点
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/（m·d），二沉池为130~250 m3/（m·d）。 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。
污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩， 以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和 浓度，沉淀可分成四种类型
自由沉淀
絮凝沉淀
区域沉淀或 成层沉淀
压缩沉淀
悬浮颗悬粒浮浓悬颗悬度浮粒浮不颗浓颗高粒度粒；浓不浓沉度高度淀较；很过高沉高程（淀；中5过颗悬0程0粒浮0中相m悬互g/L之以间已 固体之浮间颗上互粒挤）不之压；干间成颗扰有团粒，互状的颗相结沉粒絮构降各凝，受自作互到单用相周独，接围进颗触其行粒，他沉因互颗相粒支的撑， 淀, 颗相粒互沉影聚下淀响集层轨，增颗迹颗大粒呈粒而间直间加的线相快水。对沉在沉位降上淀置，层过保沉颗程持淀粒中不轨的,颗变迹重，力形作成用 粒的物呈理曲一性线下个质。被整不沉挤体变淀出共。过，同发程使下生中污沉在，泥，沉颗得与砂粒到澄池的浓清中质缩水。量。之、二间沉有池清污
沉淀池的总高度h
h h1 h2 h3 h4
h1 h2 h3 h'4 h''4 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
求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。
理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H无关， 即与池的体积V无关。
沉淀池
沉淀池
按使用功能分
初次沉淀池
生物处理法中的预处 理，去除约30%的 BOD5，55%的悬浮物
二次沉淀池
生物处理构筑物后, 是生物处理工艺的 组成部分
沉淀池
按水流方向分
平流式
竖流式