1、第二章 污水的物理處理 第一節(jié) 格柵和篩網(wǎng)第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論第三節(jié) 沉砂池第四節(jié) 沉淀池第五節(jié) 隔油池第六節(jié) 氣浮池第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論 沉淀法是利用水中懸浮顆粒和水的密度差，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。 沉淀處理工藝的四種用法 沉砂池：用以去除污水中的無(wú)機(jī)易沉顆粒物。初次沉淀池：較經(jīng)濟(jì)地去除污水中懸浮固體，減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。二次沉淀池：用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。自由沉淀 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮固體之

2、間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過(guò)程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。 根據(jù)水中懸浮顆粒的性質(zhì)、凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的。二沉池中間段活性污泥沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀 懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。 懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間

3、已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。自由沉淀過(guò)程示意圖液面t=0時(shí)t=t1時(shí)t=t2時(shí)t=無(wú)窮大時(shí)在攪拌的作用下分布均勻隨著沉降的進(jìn)行，上部變清到一定時(shí)間，沉降完成。含量少的泥砂在水中的沉淀現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀察到水是從上到下逐步變清的。自由沉淀及其理論基礎(chǔ) 分析的假定沉淀過(guò)程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變顆粒為球形 顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響 靜水中懸浮顆粒開(kāi)始沉淀時(shí), 因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后,顆粒的重力與水對(duì)其產(chǎn)生的阻力平衡時(shí), 顆粒即等速下

4、沉 懸浮顆粒在水中的受力：重力F1、浮力F2、摩擦阻力FD重力大于浮力時(shí)，下沉；重力等于浮力時(shí)，相對(duì)靜止；重力小于浮力時(shí)，上浮。FDF2F11.懸浮顆粒在水中受到的作用 力Fg Fg是促使沉淀的作用力， 是顆粒的重力與水的浮力之差： 式中：Fg水中顆粒受到的作 用力； V顆粒的體積； S顆粒的密度； L水的密度； g重力加速度。2. 水對(duì)自由顆粒的摩擦阻力式中： FD水對(duì)顆粒的摩擦阻力； 阻力系數(shù)； A自由顆粒的投影面積； uS顆粒在水中的運(yùn)動(dòng)速度， 即顆粒沉速。 懸 浮 顆 粒 在 水 中 的 受 力 分 析球狀顆粒自由沉淀的沉速公式 當(dāng)顆粒所受外力平衡時(shí)，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：

5、當(dāng)顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過(guò)程中其周圍的繞流速度亦小時(shí)，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計(jì)，顆粒運(yùn)動(dòng)是處于層流狀態(tài)。在層流狀態(tài)下，=24/Re， 帶入式中，整理得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式（亦稱斯托克斯公式）：式中:水的動(dòng)力黏度。顆粒沉降速度us影響因素有：斯托克斯公式:us與顆粒與水的密度差s-L成正比關(guān)系。 當(dāng)s時(shí)u0，顆粒下沉；(沉淀法) 當(dāng)s時(shí),u0，顆粒上浮；(浮上法) 當(dāng)s=時(shí)，u=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，顆粒既不下沉也不上浮。(絮凝沉淀或氣浮法) us與顆粒直徑d的平方成正比。增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。 us與成反比。隨水溫上

6、升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。沉淀池的工作原理理想沉淀池 理想沉淀池按功能分區(qū)：進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、出水區(qū)和污泥區(qū) 假定沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔希活w粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：理想沉淀池的工作原理示意圖uu0的顆粒uu0的顆粒u=u0的顆粒u=u0的顆粒vu出水區(qū)理想沉淀池工作過(guò)程分析式中：v顆粒的水平分速； Q進(jìn)水流量； A沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝?面積， Hb； H沉淀區(qū)的水深； b沉淀區(qū)寬度。當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后另

7、一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u一方面隨著水流在水平方向流動(dòng)，其水平流速v等于水流速度顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過(guò)程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v 設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當(dāng)顆粒沉速uu0時(shí)，無(wú)論這種顆粒處于進(jìn)口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上圖中的跡線xy與xy。當(dāng)顆粒沉速uu0時(shí)，位于水面的顆粒不能沉到池底，會(huì)隨水流出，如左下圖中軌跡xy所示；而當(dāng)其位于水面下的某一位置時(shí)，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡xy所示。說(shuō)明對(duì)于沉速u小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會(huì)沉到池底被去除。 在同一沉淀

8、時(shí)間t，下式成立：故 對(duì)于沉速為u1（u1u0）的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為： 而沉淀池能去除的顆粒包括uu0以及 u1u0的兩部分，故沉淀池對(duì)懸浮物的去除率為： 設(shè)沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP，其中的 的顆粒將會(huì)從水中沉到池底而去除。式中：P0沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的比例； （1-P0）沉速u0的顆粒去除率。 上頁(yè)圖的運(yùn)動(dòng)跡線中的相似三角形存在著如下的關(guān)系： 將上式帶入式中 并簡(jiǎn)化后得出 Q/A反映沉淀池效率的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面水力負(fù)荷，或稱沉淀池的溢流率，用符號(hào)q表示： 理想沉淀池中，u0與q在數(shù)值上相同，但它們的物理概念不同：u0的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時(shí)間