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1、第十章 污水的物理处理（沉淀池）,第三节 沉 砂 池,沉砂池的作用,沉砂池的工作原理,沉砂池的几种形式,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2.65，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
2、.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
3、 的 计 算 公 式,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 最小流量时沉砂 池中的水 流断面 面积，m2。,平 流 式 沉 砂 池 的 计 算 公 式,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6090cm处设置曝气装置；
4、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。污水在池内的停留时间
5、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A：,池宽B：,池长L：,池容V（有效容积）：,在设计计算过程中，沉砂池的长、宽、深等工艺尺寸需同时满足有关的长宽比和宽深比，以保证沉砂池内的流态为推流式。,如不满足需重新调整有关尺寸：,重
6、新选择设计参数，从新进行设计计算。,工艺装备,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 进行或独立进行。,曝气设备：一般采用穿孔管，孔径一般为25mm。,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；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。,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 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。,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 沉 淀 池,沉淀池,沉淀池,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,沉淀池由五部分组
7、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,沉淀池的运行方式,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，
8、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
9、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）。,沉淀池的一般设计原则及参数,平流沉淀池,入流装置,流出装置,沉淀区,缓冲区,污泥区,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
10、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。,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）,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（出水）,排泥方式,静水压力排泥,初次沉淀池，H1.5m活性污泥法后二沉池，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
11、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,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b,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。,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，m
12、2。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 梯形上底边长，m。,辐流式沉淀池,辐流沉淀池,工作过程示意,实际应用,46,辐流式沉淀池剖面,中心进水,周边进水,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
13、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.24(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。,工艺装备沉淀池的主要工艺装备为刮泥机。刮泥机的设计
14、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。,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、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
15、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
16、,（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u0 u0=Q/AQ不变 A u0提高效率减小深度，可缩短时间 u0=h/tU0不变 h t 可 减小体积如果将沉降区高度分隔为n层，即n个高度为hHn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H减小到Hn，从而使沉降效率E提高，比原来增大了n倍。显然，分隔的浅层数愈多，E值提高愈多，这就是浅层理论。,2、斜流式沉淀池的构造,斜
17、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,（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q500 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,
