第篇物理化学及物理化学处理工艺原理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

水污染控制工程水污染控制工程第第2 2篇篇物理、化学及物理化学处物理、化学及物理化学处理工艺原理理工艺原理/10/101第1页第第44章章 沉淀与澄清沉淀与澄清主要内容主要内容4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计4.4 澄清工艺设备澄清工艺设备水污染控制工程水污染控制工程/10/102第2页推荐几本参考书推荐几本参考书o顾顾夏夏声声、黄黄铭铭荣荣等等编编著著，水水处处理理工工程程，北北京京：清清华华大大学学出出版版社，社，1985年（第一版）年（第一版）o许许保保玖玖等等，当当代代给给水水与与废废水水处处理理原原理理，北北京京：高高等等教教学学出出版版社社，（第二版）（第二版）o张张自自杰杰主主编编，排排水水工工程程（下下册册），第第四四版版，北北京京：中中国国建建筑筑工工业业出版社，出版社，o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，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，oC.P.Leslie Grady,Jr.,et al.,Biological Wastewater Treatment,Marcel Dekker,Inc.,New York,1999o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，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，o崔崔玉玉川川等等编编，城城市市污污水水厂厂处处理理设设施施设设计计计计算算，北北京京：化化学学工工业业出出版社，版社，/10/103第3页沉淀及其处理对象沉淀及其处理对象n沉淀沉淀借借助助于于水水中中颗颗粒粒与与水水密密度度差差、在在不不一一样样工工艺艺设设备备中中创创造造一一定定水水力力条条件件，使使SS沉沉淀淀而而与与水水分分离，以实现不一样处理目标。离，以实现不一样处理目标。n处理对象处理对象 水或废水中比重大于水或废水中比重大于1可沉降悬浮固体颗粒可沉降悬浮固体颗粒（SS，Suspended Solids）。）。/10/104第4页4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征o4.1.1 自由沉淀自由沉淀o4.1.2 絮凝沉淀絮凝沉淀o4.1.3 拥挤（区域）沉淀拥挤（区域）沉淀o4.1.4 压缩沉淀压缩沉淀o4.1.5 沉淀工艺作用沉淀工艺作用/10/105第5页4.1.1 自由沉淀自由沉淀o非非絮絮凝凝性性颗颗粒粒、浓浓度度低、颗粒间无絮凝低、颗粒间无絮凝o颗颗粒粒独独立立完完成成沉沉淀淀过过程程，其其物物理理性性质质（形形状状、大大小小、比比重重）不不发发生生改改变变颗颗粒粒沉沉速速不变不变 o发发生生在在沉沉砂砂池池及及沉沉淀淀池前期沉淀过程池前期沉淀过程自由沉淀示意图自由沉淀示意图4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/106第6页4.1.2 絮凝沉淀絮凝沉淀o絮絮凝凝性性颗颗粒粒、浓浓度度较较低低、颗粒间发生絮凝颗粒间发生絮凝o沉沉淀淀过过程程中中其其物物理理性性质质发发生生改改变变颗颗粒粒沉沉速速度度加紧加紧 o发发生生在在水水处处理理沉沉淀淀池池、污污水水处处理理初初沉沉池池后后期期及及二沉池前期沉淀过程二沉池前期沉淀过程絮凝沉淀示意图絮凝沉淀示意图4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/107第7页4.1.3 拥挤（区域）沉淀拥挤（区域）沉淀o絮絮凝凝性性颗颗粒粒、浓浓度度较较高高（矾矾花花浓浓度度 23g/L、活活性性污污泥泥浓浓度度1g/L）、颗粒间发生絮凝）、颗粒间发生絮凝 o沉沉淀淀过过程程中中颗颗粒粒间间相相互互干干扰扰并并形形成成网网格格状状绒绒体体共共同同下下沉沉形形成清水浑水界面（界面沉降）。成清水浑水界面（界面沉降）。o发生在沉淀池后期沉淀过程发生在沉淀池后期沉淀过程4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/108第8页4.1.4 压缩沉淀压缩沉淀o絮凝性颗粒、浓度极高絮凝性颗粒、浓度极高o沉淀过程中颗粒结成块状，相互接触、相互支撑、沉淀过程中颗粒结成块状，相互接触、相互支撑、相互挤压相互挤压o发生在沉淀池后期沉淀过程及污泥浓缩池中发生在沉淀池后期沉淀过程及污泥浓缩池中时间时间泥面高度泥面高度4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/109第9页o沉沉砂砂池池 位位于于水水处处理理系系统统前前端端，用用于于去去除除废废水水中中比比重重较较大大无无机机性性颗颗粒粒，以以预预防防进进水水对对其其后后续续处理设施有害影响处理设施有害影响仅自由沉淀。仅自由沉淀。o沉沉淀淀池池 用用于于混混凝凝反反应应后后、生生物物处处理理构构筑筑物物之之前前及及活活性性污污泥泥系系统统，用用于于去去除除水水中中相相当当部部分分悬悬浮态浮态SS或泥水分离、澄清出水或泥水分离、澄清出水各种类型沉淀各种类型沉淀o浓浓缩缩池池 用用于于污污泥泥浓浓缩缩处处理理，以以减减小小污污泥泥体体积积拥挤和压缩沉淀。拥挤和压缩沉淀。4.1.5 沉淀工艺作用沉淀工艺作用4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/1010第10页4.1.5 沉淀工艺作用沉淀工艺作用o活性污泥在沉淀池中沉淀过程活性污泥在沉淀池中沉淀过程4.1 4.1 沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征沉淀类型及其特征/10/1011第11页4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论o4.2.1 理想自由沉淀假定理想自由沉淀假定o4.2.2 自由沉淀速度分析自由沉淀速度分析o4.2.3 理想沉淀池模型理想沉淀池模型o4.2.4 沉淀过程分析沉淀过程分析o4.2.5 沉淀效率计算沉淀效率计算/10/1012第12页4.2.1 理想自由沉淀假定理想自由沉淀假定o颗粒为球形颗粒为球形o沉淀过程中颗粒大沉淀过程中颗粒大小、形状、重量等小、形状、重量等保持不变保持不变o颗粒只在重力作用颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁下沉淀，不受器壁和其它颗粒影响和其它颗粒影响颗粒自由沉淀受力分析颗粒自由沉淀受力分析4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1013第13页4.2.2 自由沉淀速度分析自由沉淀速度分析o不一样水流情况时沉淀模式不一样水流情况时沉淀模式n紊流区紊流区 Newton模式模式n过渡区过渡区 Allen模式模式n层流区层流区 Stokes模式模式oStokes模式及其应用模式及其应用n模式模式n分析分析ou与与 S、L 及及d关系分析关系分析o应用分析应用分析4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1014第14页4.2.3 理想沉淀池模型理想沉淀池模型o污污水水在在池池内内沿沿水水平平方方向向作作平平稳稳等等速速流流动动，流速为流速为v。o悬悬浮浮颗颗粒粒在在过过水水断断面面上上均均匀匀分分布布并并作作自自由由沉淀，沉速为沉淀，沉速为u。o 颗颗粒粒一一经经沉沉到到池池底底即即认认为为已已被被去去除除而而不不再返回水中再返回水中4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1015第15页4.2.3 理想沉淀池模型理想沉淀池模型4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1016第16页4.2.4 沉淀过程分析沉淀过程分析o截留速度截留速度截留速度截留速度（u u0 0）在在一一定定条条件件下下，沉沉淀淀过过程程中中可可被被全全部部去除颗粒所含有最小沉速（去除颗粒所含有最小沉速（m/h）。）。o表面负荷率表面负荷率表面负荷率表面负荷率（q q0 0）单单位位时时间间内内、单单位位沉沉淀淀池池表表面面积积所所处处理水量（理水量（m3/m2.d）ou u0 0与与与与q q0 0异同分析异同分析异同分析异同分析4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1017第17页4.2.4 沉淀过程分析沉淀过程分析v/u0=L/HQ=A v=(B H)v e=(B H)u0 L/H=(B L)u0=AT.u0 u0=Q/AT=q0Q确定确定沉淀池型式确定沉淀池型式确定u0确定确定AT确定确定AS确定确定4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1018第18页4.2.5 沉淀效率计算沉淀效率计算4.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1019第19页4.2.5 沉淀效率计算沉淀效率计算设：某颗粒设：某颗粒u1u0，占全部颗粒，占全部颗粒dP%，即全部即全部uu0颗粒占全部颗粒数颗粒占全部颗粒数P0 则：颗粒则：颗粒u u0，占全部颗粒，占全部颗粒1-P04.2 4.2 理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论理想沉淀池理论/10/1020第20页u u0颗粒去除率：全部去除颗粒去除率：全部去除，即（，即（1-P0）4.2.5 沉淀效率计算沉淀效率计算 u u0颗粒去除率：部分去除，即：颗粒去除率：部分去除，即：u00（u/u0）dP=u00u dPu01总去除率（总去除率（）：=(1-P0)+u00u dPu01u u0u 4（普通控制在（普通控制在45）n长深比（长深比（L/h）：控制在）：控制在812/10/1055第55页4.3.2 沉淀池沉淀池平流式平流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计/10/1056第56页4.3.2 沉淀池沉淀池平流式平流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计o工艺计算工艺计算工艺计算工艺计算n表面积（表面积（A）：）：A=Qmax/qS（m2）n有效水深（有效水深（h2）：）：h2=qSt（m）n沉淀区有效容积（沉淀区有效容积（V）：）：V=Ah2=Qmaxt（m3）n沉淀区长度（沉淀区长度（L）：）：L=vt（m）n沉淀池宽度（沉淀池宽度（B）：）：B=A/L（m）n总长度（总长度（LS）：）：LS=l1+L+l2（m）n总高度（总高度（H）：）：H=h1+h2+h3+h4（m）/10/1057第57页4.3.2 沉淀池沉淀池平流式平流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计n污泥区所需容积（污泥区所需容积（VS）：）：依据人口当量计算：依据人口当量计算：VS=SNT/1000（m3）依据处理要求计算：依据处理要求计算：VS=（m3）Qmax（SSi-SSe）86400 100TKZ（100-S）混凝沉淀池、初沉池：混凝沉淀池、初沉池：普通按(T)2日污泥贮量计算；二沉池：二沉池：按(T)不超出2小时贮泥量设计。/10/1058第58页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池o水流特征水流特征水流特征水流特征n中心进水辐流式沉淀池中心进水辐流式沉淀池n周围进水辐流式沉淀池周围进水辐流式沉淀池o基本结构基本结构基本结构基本结构n直径（直径（D）：）：2030m，高达，高达60m，大于，大于16mn径深比（径深比（D/h2）：）：612n刮泥方式：刮泥方式：D20m，周围传动刮泥装置，周围传动刮泥装置4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1059第59页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1060第60页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1061第61页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池辐流式沉淀池中心辐流式沉淀池中心导流筒及刮泥装置导流筒及刮泥装置4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1062第62页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池辐流式沉淀池出水堰辐流式沉淀池出水堰4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1063第63页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1064第64页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池沉淀池4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1065第65页4.3.2 沉淀池沉淀池辐流式辐流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计o主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数n表面负荷率（表面负荷率（qS）：）：2 4m3/m2.h(视详细功效而定视详细功效而定)n有效水深（有效水深（h2）：）：34m 池周围池周围1.53.0m 池中心池中心2.55.0mn其余设计参数同平流式沉淀池其余设计参数同平流式沉淀池o工艺设计计算工艺设计计算工艺设计计算工艺设计计算n计算步骤同平流式沉淀池计算步骤同平流式沉淀池/10/1066第66页4.3.2 沉淀池沉淀池竖流式竖流式沉淀池沉淀池o水流特征水流特征水流特征水流特征o基本结构基本结构基本结构基本结构竖流式竖流式沉淀池沉淀池4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1067第67页4.3.2 沉淀池沉淀池竖流式竖流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计o主要工艺参数主要工艺参数主要工艺参数主要工艺参数n直径（直径（D）：）：8m，普通为，普通为47mn径深比（径深比（D/h2）：）：3（通常为（通常为2）(Why?)n水流上升速度（水流上升速度（v）：）：0.51.0mm/sn表面负荷率（表面负荷率（q）：）：1.53.0m3/m2.hn出水堰流量出水堰流量:5.5m3/m.h，普通为，普通为1.83.6m3/m.ho工艺设计计算工艺设计计算工艺设计计算工艺设计计算n计算步骤同平流式沉淀池计算步骤同平流式沉淀池/10/1068第68页4.3.2 沉淀池沉淀池竖流式竖流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计v0:设反射板设反射板100mm/s 不设反射板不设反射板30mm/sv:20mm/s/10/1069第69页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池o浅沉理论浅沉理论浅沉理论浅沉理论（定性分析）（定性分析）（定性分析）（定性分析）Hazen浅沉理论模型浅沉理论模型若若u0(qs)不不变变、因因其其表表面面积积A增增大大n倍倍,则则理理论论上上Q亦亦可可增增大大n倍倍;若若Q不不变变，因因其其表表面面积积A增增大大n倍倍,则则处处理理效效率率大大大大提提升升，即即u0(qs)大大降低。大大降低。其其水水力力条条件件大大大大改改进进，Re 远远低低于于普普通通平平流流式式沉沉淀淀池池(500)。()vR4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1070第70页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池o基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点逆向流斜板沉淀池逆向流斜板沉淀池斜管（板）长度：斜管（板）长度：11.2m。斜管（板）倾角斜管（板）倾角：60。斜板垂直间距斜板垂直间距:80120mm；斜斜管管内内切切圆圆直直径径大大于于3050 mm。受进水中受进水中SS和浊度影响较小。和浊度影响较小。4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1071第71页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池o基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点基本结构与主要工艺特点斜板斜板清水清水原水原水集水支管集水支管泥渣泥渣同向流斜板沉淀池同向流斜板沉淀池斜管（板）长度：斜管（板）长度：22.5m。斜管（板）倾角斜管（板）倾角：上部上部3040，下部，下部 60斜板垂直间距斜板垂直间距:80120mm；斜斜管管内内切切圆圆直直径径大大于于3050 mm。适适合合用用于于低低浓浓度度SS或或浊浊度度水水处理。处理。4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1072第72页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池斜流（管）沉淀池中惯用斜流（管）沉淀池中惯用PVC波纹、蜂窝填料波纹、蜂窝填料要求：要求：无毒、质坚、耐久、光滑无毒、质坚、耐久、光滑厚度厚度:0.40.5mm4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1073第73页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池逆向流斜板沉淀池结构逆向流斜板沉淀池结构逆向流斜板沉淀池结构逆向流斜板沉淀池结构超高（超高（0.30.5m）清水区（清水区（0.51.0m）斜板（管）高斜板（管）高配水缓冲区高配水缓冲区高（1.01.5m）污泥斗高污泥斗高45400500mm进进水水出水出水集水槽出水堰集水槽出水堰高度方向高度方向长度方向长度方向4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1074第74页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池o逆向流斜流沉淀池沉淀效率逆向流斜流沉淀池沉淀效率逆向流斜流沉淀池沉淀效率逆向流斜流沉淀池沉淀效率（定量分析）（定量分析）（定量分析）（定量分析）u0ll1l2vab 设设有有n块块斜斜板板，其其总总水水平平距距离离为为L，则则每每块块斜斜板板间间水水平平距距离离（忽忽略略板板厚厚）为为L/n。沉淀过程分析沉淀过程分析4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1075第75页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池沉淀池u0ll1l2vabl2 l+l1 u v=0 u0 v=Lntgl+sinLnQ=vLBsin v=Q LBsin Q nBl cos+LBu =0Q=u（A斜斜+A原原）0Qs=u （A斜斜+A原原）0 普通为普通为0.60.84.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1076第76页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计o工艺参数及基本要求工艺参数及基本要求n斜板（管）内水流速度（斜板（管）内水流速度（v）：）：35mm/sn表面负荷率（表面负荷率（qS）：）：410m3/m2.hn有效水深（有效水深（h2）：）：11.2m（即斜管或斜板区水深）（即斜管或斜板区水深）n停留时间（停留时间（t）：）：1.52.5hn沉淀池长度（沉淀池长度（L）：）：1020mn沉淀池宽度（沉淀池宽度（B）：）：2.510m/10/1077第77页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池工艺设计沉淀池工艺设计o工艺计算工艺计算n表面积（表面积（A）：）：A=Qmax/qS（m2）n有效水深（有效水深（h2）：）：即斜板或斜管垂直高度即斜板或斜管垂直高度n沉淀区有效容积（沉淀区有效容积（V）：）：V=Ah2=Qmaxt（m3）n沉淀池宽度（沉淀池宽度（B）：）：B=A/L（m）n总长度（总长度（LS）：）：LS=l1+L+l2（m）n总高度（总高度（H）：）：H=h1+h1+h2+h3+h4（m）n泥斗设计同平流式沉淀池泥斗设计同平流式沉淀池/10/1078第78页4.3.2 沉淀池沉淀池斜流式斜流式沉淀池应用沉淀池应用n可可比比普普通通沉沉淀淀池池大大幅幅度度提提升升处处理理能能力力，即即可可大大缩小沉淀池容积大大缩小沉淀池容积n藻藻类类易易繁繁殖殖、单单位位面面积积泥泥量量增增加加，斜斜管管过过斜斜板易出现积泥和泛泥现象板易出现积泥和泛泥现象n斜斜管管或或斜斜板板易易因因积积泥泥而而变变形形，影影响响排排泥泥，影影响处理效果响处理效果n因池容较小，耐冲击负荷能力较差因池容较小，耐冲击负荷能力较差n主主要要适适合合用用于于物物化化沉沉淀淀处处理理，不不适适合合于于生生物物处理泥水分离处理处理泥水分离处理/10/1079第79页4.3.2 沉淀池沉淀池各种各种沉淀池特点及适用条件沉淀池特点及适用条件池池 型型 优点优点 缺点缺点 适用条件适用条件平流式平流式辐流式辐流式竖流式竖流式斜流式斜流式（1）对负荷、温度改）对负荷、温度改变适应性强。（变适应性强。（2）施）施工简单、造价低工简单、造价低（1）采取机械排泥，）采取机械排泥，运行管理简单。（运行管理简单。（2）排泥设备产品定型。排泥设备产品定型。（1）排泥方便、通例）排泥方便、通例简单。（简单。（2）占地小。）占地小。（1）处理能力大、效）处理能力大、效果好。（果好。（2）便于对已）便于对已经有处理设施改造。经有处理设施改造。排泥操作复杂、工作排泥操作复杂、工作量大。量大。（1）排泥设备复杂、）排泥设备复杂、要求高。（要求高。（2）水流不）水流不够稳定。够稳定。（1）池深大，施工困）池深大，施工困难、造价高。（难、造价高。（2）适）适应性较差。应性较差。易堵塞，维护管理要求易堵塞，维护管理要求高。高。（1）地下水位较高、地）地下水位较高、地质条件较差地域。（质条件较差地域。（2）大、中、小型处理规模。大、中、小型处理规模。（1）地下水位较高地）地下水位较高地域。（域。（2）大、中型处）大、中型处理规模。理规模。小规模处理厂（站）。小规模处理厂（站）。（1）物化处理。（）物化处理。（2）处理要求高。（处理要求高。（3）扩）扩产改造。产改造。/10/1080第80页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池oo应用于高浊（浓）度水沉淀工艺应用于高浊（浓）度水沉淀工艺应用于高浊（浓）度水沉淀工艺应用于高浊（浓）度水沉淀工艺n高浊水沉淀池（水处理）高浊水沉淀池（水处理）n活性污泥处理二沉池（废水处理）活性污泥处理二沉池（废水处理）n污泥浓缩池（污泥处理）污泥浓缩池（污泥处理）oo沉淀类型沉淀类型沉淀类型沉淀类型n拥挤沉淀（拥挤沉淀（清水区、匀速沉降区、过渡区、压缩区同时存在清水区、匀速沉降区、过渡区、压缩区同时存在）oo处理要求处理要求处理要求处理要求n清澈出水（低出水清澈出水（低出水SS）n稠厚底泥（高污泥压缩程度）稠厚底泥（高污泥压缩程度）4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1081第81页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池o高浊水沉淀工艺设计理论高浊水沉淀工艺设计理论高浊水沉淀工艺设计理论高浊水沉淀工艺设计理论n工艺运行方式工艺运行方式连续进水连续进水Q0连续出水连续出水Qe连续排泥连续排泥Qun工艺运行目标工艺运行目标出水澄清（出水澄清（Ce）浓缩污泥（浓缩污泥（Cu ）n工艺设计方法工艺设计方法澄清能力（澄清能力（Ae）浓缩能力（浓缩能力（Au）As=max（Ae，Au）4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1082第82页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池ABCDv vsQ0，C0Qe，CeQu，CuA清清水水区区；B匀匀速速（受受阻阻）沉沉降降区区；C过过渡渡区区；D压压缩缩区区泥水界面泥水界面高浊度水沉淀池中污泥层分布示意高浊度水沉淀池中污泥层分布示意H0H1H2HuC2t2tu界面高度时间临界浓度计算图解临界浓度计算图解4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1083第83页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池o拥挤沉淀基本过程拥挤沉淀基本过程拥挤沉淀基本过程拥挤沉淀基本过程4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1084第84页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池o按澄清能力计算按澄清能力计算按澄清能力计算按澄清能力计算n取决于界面沉淀速度。取决于界面沉淀速度。n需需确确保保沉沉淀淀池池表表面面积积（Ae）大大到到足足以以防防止止水水流流上上升升速速度度（v）超超出出界面沉降速度（界面沉降速度（vs）Qe Q0-Qu vs vsAe=Qu=Q0 C0 Cu?4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1085第85页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池o按浓缩能力计算按浓缩能力计算按浓缩能力计算按浓缩能力计算n经过沉淀柱试验取得沉淀曲线；经过沉淀柱试验取得沉淀曲线；n依据曲线，确定临界浓度（依据曲线，确定临界浓度（C2H2、t2）；）；n依据所要到达浓缩程度（依据所要到达浓缩程度（Cu），计算），计算Hu。n依据物料恒算，进入沉淀池依据物料恒算，进入沉淀池SS速率应速率应与排出沉淀池与排出沉淀池SS速率相等（忽略出水速率相等（忽略出水中带走中带走SS），有：），有：C0H0=H2C2=CuHuC0 Q0=CuHuAu/tu=C0H0Au/tuAu=Q0 tu H04.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1086第86页4.3.2 沉淀池沉淀池高浊度水高浊度水沉淀池沉淀池o沉淀池面积确定o相关参数确定As=maxAu=Q0 tu H0 Qe Q0-Qu vs vsAe=A =（1.21.3）As 设计设计 高高浊浊度度水水沉沉淀淀池池有有效效水水深深普普通通为为34m。污污泥泥浓浓缩缩池池停停留留时时间间（HRT）普普通通为为912h，二二沉沉池池HRT普通为普通为23h。？4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1087第87页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池o固体通量（固体通量（固体通量（固体通量（G G）概念）概念）概念）概念n n单位时间内经过单位浓缩池表面积固体量。单位时间内经过单位浓缩池表面积固体量。单位时间内经过单位浓缩池表面积固体量。单位时间内经过单位浓缩池表面积固体量。n n浓浓浓浓缩缩缩缩池池池池连连连连续续续续运运运运行行行行，单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内进进进进入入入入固固固固体体体体量量量量等等等等于于于于其其其其底底底底部部部部排排排排出出出出固体量（动态平衡）。固体量（动态平衡）。固体量（动态平衡）。固体量（动态平衡）。n n浓浓浓浓缩缩缩缩池池池池任任任任一一一一断断断断面面面面G G由由由由两两两两部部部部分分分分组组组组成成成成：（1 1）浓浓浓浓缩缩缩缩池池池池底底底底部部部部连连连连续续续续排排排排泥泥泥泥形形形形成成成成固固固固体体体体通通通通量量量量底底底底流流流流固固固固体体体体通通通通量量量量G Gu u ；（2 2）浑浑浑浑水水水水（泥泥泥泥水水水水混混混混合合合合液液液液）沉沉沉沉降降降降压压压压密密密密所所所所形形形形成成成成固固固固体体体体通通通通量量量量压压压压缩缩缩缩沉沉沉沉降降降降固固固固体体体体通通通通量量量量（G Gi i ）。4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1088第88页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池ABCDv vsQ0，C0Qe，CeQu，CuA清清水水区区；B匀匀速速（受受阻阻）沉沉降降区区；C过过渡渡区区；D压压缩缩区区泥水界面泥水界面底流固体通量底流固体通量底流固体通量底流固体通量GGu u压缩沉降固体通量压缩沉降固体通量压缩沉降固体通量压缩沉降固体通量GGi i4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1089第89页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池o底流固体通量（底流固体通量（底流固体通量（底流固体通量（G Gu u）n nGGu u=vCvCi i式中：式中：Gu底流固体通量底流固体通量（KgSS/m2.d）；）；v 底流流速（底流流速（m/d）。）。若底部排泥量为若底部排泥量为Qu，浓缩池断，浓缩池断面积为面积为A，则，则v=Qu/A。Ci压缩区某断面固体浓压缩区某断面固体浓度（度（KgSS/m3）。）。n nVV一定时，一定时，一定时，一定时，GGu u与与与与CCi i成正比。成正比。成正比。成正比。固体浓度固体浓度C固体通量固体通量GGGu u=vCvCi iGGu u与与C Ci i关系曲线关系曲线4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1090第90页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池o压缩沉降固体通量（压缩沉降固体通量（压缩沉降固体通量（压缩沉降固体通量（G Gi i）n用用不不一一样样固固体体浓浓度度（c1,c2,ci,cn）进进行行静静止止沉沉淀淀浓浓缩缩试试验，得到各界面沉降曲线（图）。验，得到各界面沉降曲线（图）。n计计算算不不一一样样浓浓度度水水界界面面沉沉速速（ui）。）。n压缩沉淀固体通量：压缩沉淀固体通量：Gi=ui Cin绘绘出出Gi Ci关系曲线关系曲线不一样固体浓度不一样固体浓度不一样固体浓度不一样固体浓度C C时界面沉降曲线时界面沉降曲线时界面沉降曲线时界面沉降曲线时间时间t界面高度界面高度Hcncic2c1固体浓度固体浓度C固体通量固体通量GGGi i=u ui iC Ci iGGi i与与C Ci i关系曲线关系曲线4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1091第91页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池o总固体通量（总固体通量（总固体通量（总固体通量（G G）G=Gi+Guoo极限固体通量（极限固体通量（极限固体通量（极限固体通量（G GL L ）n在在浓浓缩缩池池深深度度方方向向存存在在一一个个断断面面，其其固固体体通通量量GL最最小小，而而其其它它断断面面固固体体通通量量都都大大于于GL。固固体体通通量量大大于于GL必必通通不不过过此此断断面面。因因而而，浓浓度度为为CL断断面面为为控控制制断断面面，与与此此对对应应GL称为极限固体通量。称为极限固体通量。固体通量曲线固体通量曲线固体浓度固体浓度C固体通量固体通量GGGi i=u ui iC Ci iGGu u=vCvCi iG G=GGi i+GGu uLGLCL4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1092第92页4.3.2 沉淀池沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池o浓缩池断面（表）面积（浓缩池断面（表）面积（浓缩池断面（表）面积（浓缩池断面（表）面积（A A）AAQQ0 0C C0 0GGL L 若若浓浓缩缩池池面面积积小小于于此此值值，则则为为超超负负荷荷运运行行，将将回回出出现现固固体体在在该该控控制制层层（CL）中中积积累累，引引发发该该浓浓度度层层膨膨胀胀，沉沉降降界界面面上上升升而而造造成成固固体体随随出出水水流流失失，影影响响沉沉淀淀（浓浓缩缩）效果。效果。对对于于不不一一样样性性质质SS及及所所采采取取工工艺艺，GL普普通通为为15kg/m2.h（以后将结合详细工艺介绍！）。（以后将结合详细工艺介绍！）。经典理论经典理论普遍引用普遍引用4.3 4.3 沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计沉淀工艺及其设计/10/1093第93页4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计o4.4.1 澄清作用与原理澄清作用与原理o4.4.2 澄清工艺类型澄清工艺类型o4.4.3 机械加速澄清池机械加速澄清池o4.4.4 脉冲澄清池脉冲澄清池o4.4.5 水力循环澄清池水力循环澄清池o4.4.6 泥渣悬浮澄清池泥渣悬浮澄清池/10/1094第94页4.4.1 澄清作用与原理澄清作用与原理o去除浊度较低原水中悬浮物，得到澄清出去除浊度较低原水中悬浮物，得到澄清出水。水。o将混合反应和沉淀分离集于一个池中。将混合反应和沉淀分离集于一个池中。o反应区有较高浓度絮体凝粒，产生接触凝反应区有较高浓度絮体凝粒，产生接触凝聚作用，使脱稳颗粒得到有效去除。聚作用，使脱稳颗粒得到有效去除。4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/1095第95页4.4.2 澄清工艺类型澄清工艺类型o泥渣循环型泥渣循环型 机械加速澄清池，水力循环澄清池机械加速澄清池，水力循环澄清池 为了充分发挥泥渣接触絮凝作用，可使泥渣在池内为了充分发挥泥渣接触絮凝作用，可使泥渣在池内循环流动，回流量约为设计流量循环流动，回流量约为设计流量35倍。倍。o泥渣悬浮型泥渣悬浮型 锥底悬浮澄清池，脉冲澄清池锥底悬浮澄清池，脉冲澄清池 加药后原水由下而上经过悬浮状态泥渣层时，使水加药后原水由下而上经过悬浮状态泥渣层时，使水中脱稳杂质泥渣颗粒碰撞凝聚并被泥渣层拦截下来。这中脱稳杂质泥渣颗粒碰撞凝聚并被泥渣层拦截下来。这种作用类似于过滤作用，浑水经过悬浮层即取得澄清。种作用类似于过滤作用，浑水经过悬浮层即取得澄清。4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/1096第96页4.4.3 机械加速机械加速澄清池澄清池利利用用机机械械使使水水提提升升和和搅搅拌拌，促促使使泥泥渣渣循循环环，并并使使原原水水中中固固体体 杂杂质质与与已已形形成成泥泥渣渣接接触触絮絮凝凝而而分分离离沉沉淀水池。淀水池。4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/1097第97页4.4.3 机械加速机械加速澄清池澄清池机械加速澄清池工作原理机械加速澄清池工作原理4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/1098第98页4.4.3 机械加速机械加速澄清池澄清池o主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数n清水区上升流速普通采取清水区上升流速普通采取0.81.1m/s。n总停留时间可采取总停留时间可采取1.21.5h。n叶轮提升流量为进水量叶轮提升流量为进水量35倍，直径为第二絮凝室倍，直径为第二絮凝室内径内径7080%。n进水管内流速为进水管内流速为1m/s左右，配水槽和隙缝流速左右，配水槽和隙缝流速0.4m/s。n第一絮凝室、第二絮凝室和分离室容积比为第一絮凝室、第二絮凝室和分离室容积比为2:1:7。n第二絮凝室和分离室流速采取第二絮凝室和分离室流速采取0.4m/s。4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/1099第99页4.4.4 脉冲脉冲澄清池澄清池悬浮层不停产生悬浮层不停产生周期性压缩和膨周期性压缩和膨胀，促使原水中胀，促使原水中固体杂质与已形固体杂质与已形成泥渣进行接触成泥渣进行接触凝聚而分离沉淀凝聚而分离沉淀水池。水池。4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/10100第100页4.4.4 脉冲脉冲澄清池澄清池脉冲澄清池结构透视图脉冲澄清池结构透视图4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/10101第101页4.4.4 脉冲脉冲澄清池澄清池脉冲澄清池工作原理脉冲澄清池工作原理 （A A）竖井排空期（）竖井排空期（B B）竖井充水期）竖井充水期4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/10102第102页4.4.4 脉冲脉冲澄清池澄清池4.4 4.4 澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计澄清工艺设备与设计/10/10103第103页4.4.4 脉冲脉冲澄清池澄清池o主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数主要工艺设计参数n脉冲澄清池清水区上升流速，应按相同条件下运行脉冲澄清池