水质工程学－I Water Quality Engineering 高景峰 No. 2 第4章沉淀 4.1杂质颗粒在静水中的沉淀 4.2沉砂池、平流式沉淀池、辐流式沉淀池 4.3斜板、斜管沉淀池 4.4澄清池 4.5浓缩 4.6水中造粒 4.7气浮 No. 3 4.1杂质颗粒在静水中的沉淀 一、概述 二、沉淀类型的分析 三、理想沉淀池的沉淀原理 No. 4 一、概述 沉淀法的处理对象：悬浮物质 根据悬浮物质的性质、浓度和絮凝性 能，沉淀可以分为四类： 1、自由沉淀 2、絮凝沉淀 3、成层沉淀 4、压缩沉淀 No. 5 1、自由沉淀 定义： 颗粒在沉淀过程中互不干扰，其形状、 尺寸、质量均不改变，下沉速度也不改 变。 常见于：沉砂池、初次沉淀池 No. 6 2、絮凝沉淀 定义： 颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用。颗粒 的形状、尺寸、质量以及沉速随沉淀过 程的进展而变化。 常见于；混凝沉淀后、生物污泥的沉淀 No. 7 3、成层沉淀 定义： 沉淀过程中絮凝的悬浮物形成层状物， 成整体沉淀状，形成较明显的固液界面。 常见于：活性污泥法的二沉池、污泥浓 缩池、化学凝聚沉淀 No. 8 4、压缩沉淀 定义： 沉淀过程中最后悬浮颗粒相聚于水底， 互相支撑，互相挤压，发生进一步沉降 No. 9 在实际的活性污泥法二沉池及浓缩池中 沉淀与浓缩的过程中，都顺序存在着1、 2、3、4这四种类型的沉淀过程，只是 产生各类沉淀的时间长短不同而已。 No. 10 二、沉淀类型的分析 （一）、自由沉淀 （二）、絮凝沉淀 （三）、成层沉淀 （四）、压缩沉淀 No. 11 （一）、自由沉淀 1、自由沉淀的数学表达 2、自由沉淀试验 No. 12 1、自由沉淀的数学表达 No. 13 No. 14 No. 15 把上列各关系式代入式(3—6)，整理后得 3－7 No. 16 No. 17 2、自由沉淀试验 试验装置: 直径为80~100mm或200mm；高度与沉淀池等 高的圆筒，底部有取样口（离底部有一定的 距离，以装沉淀污泥），取样口至水面的高 度为h。 假定在取样过程中，水面的位置不变（通过 使用大直径的圆筒，小直径的取样筒；或使 用多个大的圆筒，不同时间在不同的圆筒取 样）。 No. 18 h h1 0 t B tA No. 19 T=0,水中悬浮颗粒在整个水深中均匀分布, 悬浮固体浓度为C 0 ; 随着时间的推移，在t 1 、t 2 、…t * 、…t n 等时 刻取样，分别测得悬浮固体浓度为C 1 、 C 2 、…C * 、…C n 。 那么在t 1 、t 2 、…t * 、…t n 等时刻，沉速分 别为h/t 1 =v 1 ;h/t 2 =v 2 ;…;h/t * =v * ;h/t n =v n 等的颗 粒也恰好从水面下沉至取样口下，相应的 这些颗粒在h高度中已经不存在了。 令p 1 、p 2 …p * …p n 表示v 1 、v 2 …v * …v n 的颗粒 在悬浮物中所占比例 No. 20 令 P 1 =C 1 /C 0 ;P 2 =C 2 /C 0 …P * =C * /C 0 …P n =C n /C 0 表示在取样口的水样中所残余的悬浮物浓 度的比例。 那么1-P 1 、1-P 2 …1-P * …1-P n 分别代表取样 口水样中悬浮物去除的比例 No. 21 1-P n …1-P ＊ …1-P 2 1-P 1 取样口水样中 所去除的悬浮 物的比例 P n = C n /C 0 …P * = C * /C 0 …P 2 = C 2 /C 0 P 1 = C 1 /C 0 取样口水样中 所残余悬浮物 的比例 p n …p * …p 2 p 1 v 1 ,v 2 …v * …v n 的 颗粒在悬浮物 中所占的比例 h/t n =v n …h/t ＊ = v ＊ …h/t 2 = v 2 h/t 1 = v 1 取样时，从水 面沉到取样口 下的颗粒沉速 C n …C * …C 2 C 1 测得的悬浮物 浓度 时间逐渐 增大 t n …t * …t 2 t 1 取样时间 ＊ 的 ＊ ＊ No. 22 1?n v 2?n v * v 3 v 2 v 1 v 残 余 悬 浮 物 比 例 P 1 P 1 P 2 P 3 P * P n-2 P n-1 p 1 p 2 p 3 p n-2 沉淀速度v=h/t 此图表示的是取样口水样中的残余悬浮物浓度的资料 P－v曲线 No. 23 P－v曲线实质上是粒度的分布曲线 No. 24 下面我们来求： 下面我们来求： 沉速为 沉速为 v ＊＊ 时， 时， 整个水深 整个水深 的悬浮物去除比例： 的悬浮物去除比例： t 1 时刻，取样口水样中，只有v 1 的颗粒完全去除，其 余速度的颗粒只是均匀下降，浓度并未变化 所以，取样口水样中1-P 1 =p 1 同理,t 2 时刻,1-P 2 =p 1 +p 2 推导出P 1 -P 2 =p 2 No. 25 No. 26 对于沉速小于v ＊ 的颗粒，他们在整个水样 中还残留一部分，并没有被完全去除。 以沉速v n-2 的颗粒为例，在沉淀时间t ＊ 内 的下沉距离为h n-2 ＝t * v n-2 在h n-2 距离内不含v n-2 了， v n-2 的去除比例为 )( 21 * 2 2 ** *2 2 2 ?? ? ? ? ? ? ?== nn n n n n n PP v v p tv tv p h h No. 27 No. 28 上式中只有v * 和P * ，并不牵涉具体的沉淀 时间和水深在内。也就是说，只要v * 确 定，P值也既确定。由于v * ＝h／t * 确定即 隐涵h／t * 比值也确定，这包含了无数的 (h，t)值组在内，只要h／t＝v * ，必然得 到同样的P值。 第一：沉淀试验的高度h可以选用任何 值，对于沉淀去除比例并不发生影响； 第二：当沉淀管高度h与沉淀池的水深一 样时，t ＊ 若等于沉淀池的停留时间，则v * 为从水面能够100％地去除的颗粒的最小 沉降速度。 No. 29 (二)絮凝沉淀 试验装置: 直径D为150mm～200mm；高度 h:1500~2500mm的沉淀筒中进行，每隔一定 距离设置取样口。 将水样装满搅均后开始计时，每隔一定的时 间间隔在各取样口同时取样，测得各水样悬 浮物浓度，计算去除率 %100 0 0 × ? C CC i No. 30 No. 31 由图可见, 1、曲线斜率随着深度增加而增大。这符合絮 凝颗粒随沉淀深度增加而颗粒粒径增大，沉 速加大的特征。 2、沉淀深度越深所需沉淀时间也越长，沉淀 深度越浅所需沉淀时间也越短。 这符合浅池 这符合浅池 效率高的特征 效率高的特征 3、图中絮凝颗粒都是从水面开始下沉的，实 际情况不完全是这样，但是这样是偏于安全 的。 No. 32 (三)成层沉淀与压缩沉淀 当水中悬浮物质的浓度很高时 (5000mg/L以上)时，开始沉淀以后，水 样会很快形成上清液与污泥层之间的清 晰界面。污泥层内的颗粒之间的相对位 置稳定，沉淀表现为界面的下沉，而不 是单颗粒下沉，沉速用界面沉速表示。 No. 33 A：等速沉淀区：等速沉淀区B:过度区过度区C:压缩区压缩区 No. 34 1、界面下沉的初始阶段，由于浓度较 低，呈等速下沉 2、随着界面继续下沉，悬浮物浓度不 断增加，界面沉速变小，出现过渡段。 3、界面继续下沉，浓度更高，污泥层 内的下层颗粒能够机械地承托上层颗 粒，并产生压缩区 No. 35 三、理想沉淀池的沉淀原理 No. 36 以平流沉淀池为例 为了说明沉淀池的工作原理，假定： (1)进出水均匀分布到整个横断面； (2)悬浮物在沉淀区等速下沉； (3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流 速度，水流是稳定的； (4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去。 不再上浮 符合上述假设的沉淀池称为理想沉淀池。 (5)将理想沉淀池分为4个区：流入区、流出区、 污泥区、沉淀区 No. 37 下为有效长、宽、深分别为L、B和H的理想平流沉 淀池示意图。（颗粒沉淀轨迹为直线，而非抛物 线，是水平速度和垂直速度的合成） No. 38 在沉淀区每个颗粒一面下沉，一面随水流水平 运动，其轨迹是向下倾斜的直线。 沉速＞u 0 的颗粒可全部除去；沉速＜u 0 的颗粒因 处于水面以下，也可以除去一部分。 No. 39 位于水面能够100％地去除的最小颗粒沉速 v * （此处为u 0 ）实际就是沉淀池的设计溢流 率(overflow rate也称表面负荷或过流率)。 令q=Q/A，则q为单位面积单位时间沉淀池 所处理的水量，一般称为表面负荷或溢流 率，单位m 3 /(m 2 ·s)、m 3 /(m 2 ·h)或m/h, m/s 是一种通量的概念 沉淀池的面积 沉淀池的流量 = ===== = A Q LB Q Q LBH H v L H t H u vBHQ 0 No. 40 可见，沉淀池的截留速度u 0 等于其表面 负荷。也即沉淀效率取决于颗粒沉速或 表面负荷，与池深和停留时间无关。 通过静置沉淀试验，根据要求达到的沉 淀总效率，求出颗粒沉速后也就确定了 沉淀池的溢流率。 No. 41 在实际沉淀池中，情况要比理想沉淀池复 杂得多，前面的假定都会因紊流、风吹、 水温温差和密度差引起的对流以及池内水 流死角等影响而产生偏差。这些因素影响 的综合结果，使达到一定沉淀效率所需的 停留时间比理论沉降时间要长，而过流率 则比理论值低。因此，在应用静置沉淀试 验资料时，应加以修正。通常可取 0 0 )0.2~5.1( ) 75.1 1 25.1 1 ( tt uq = ?= No. 42 q和t分别为沉淀池的设计过流率和设计沉 淀时间，而u 0 和t 0 分别为沉淀试验所得的 应去除的最小颗粒沉速和沉淀时间。 No. 43 No. 44 4.2 沉砂池、沉淀池 沉砂池、沉淀池 4.2.1、沉砂池 4.2.2、沉淀池 No. 45 4.2.1、沉砂池 、沉砂池 工作原理： 自由沉淀 功能： 主要是去除水中砂粒、煤渣等比重较大的 无机颗粒杂质 同时也去除少量较大、较重的有机杂质， 如骨屑、种子等 No. 46 位置： 一般设在泵站、沉淀池之前，这样可以防 止对水泵和污泥处置设备的磨损，还可以 使沉淀池中的污泥具有良好的流动性 形式： 平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂 池、多尔式、涡流式 No. 47 一、一般规定 一、一般规定 1、城市污水处理厂一般均应设置沉砂池 2、沉砂池按去除密度2650kg/m 3 ,粒径0.2mm以上 的砂粒设计 3、设计流量： 1 ) ：当污水自流进入时，按最大设计流量计算 2 ) ：当污水为提升进入时，按工作水泵的最大组 合流量计算 3 ) ：合流制处理系统中，按降雨时的设计流量设 计 No. 48 4、沉砂池的个数或分格数不少于2个，并 按并联设计。 5、城市污水沉砂量按10 6 m 3 污水沉砂15～ 30m 3 计算，含水率为60％，密度为1500kg ／m 3 ；合流制沉砂量按实际情况定。 6、砂斗容积应按不大于2天的沉砂量计 算，斗壁与水平面的倾角不应小于55 0 。 No. 49 7、除砂一般应采用机械方法、并设置贮砂 池或晒砂场、人工排砂时，排砂管直径不 应小于200mm。 8、沉砂池的超高不宜小于0.3m。 9、重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠 近，以缩短排砂管的长度。 10、沉砂的处置：填埋或土地卫生堆弃， 也有用焚烧的。 No. 50 二、竖流式沉砂池 二、竖流式沉砂池 是一个圆形池、污水由中心管进入池内后 自下而上流动，砂粒借重力沉于池底。 处理效果比较差，现在已经很少使用，不 要求掌握，此处略。 No. 51 三、平流沉砂池 三、平流沉砂池 1、设计数据： 1)最大流速0.3m/s，最小流速0.15m/s 2)最大流量时停留时间不小于30s,一般采用30~60s。 3)有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1m,每 格宽度不宜小于0.6m 4)进水头部应采取整流措施 5)池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备 时，可根据需要考虑池底形状。 No. 52 1、计算公式 、计算公式 1)：沉砂池水流部分长度L L=vt (m) v ：最大流速，m／s t：最大设计流量时的停留时间,s 2)：水流断面面积A A＝Q max / v（m 2 ） Q max :最大设计流量，m 3 /s No. 53 3)池总宽度B B＝A/h 2 ，h 2 ：设计有效水深，m 4)沉砂斗容积V V=Q max t g x 1 86400/(K z 10 5 ) 或V=Nx 2 t g x 1 ：城市污水沉砂量,L/(人·d) x 2 ：生活污水沉砂量,L/(人·d) t g ：清除沉砂的时间间隔,d K z ：流量总变化系数 N: 沉砂池服务人口数 No. 54 5)沉砂池总高度H H＝h 1 ＋h 2 ＋h 3 (m) h 1 :超高,0.3m h 3 :贮砂斗高度,m 6)验算 最小流量时:v min =Q min /nw min (m/s) n:最小流量时，工作的沉砂斗数, w min :最小流量时，沉砂斗的水流断面积， m 2 要求v min >0.15m/s No. 55 例题 例题 某城市污水最大设计流量0.3m3/s，最小设 计流量0.15 0.3m3/s，总变化系数Kz=1.45 No. 56 斗 hh = ' 3 No. 57 No. 58 No. 59 No. 60 No. 61 No. 62 四、曝气沉砂池 四、曝气沉砂池 曝气沉砂池是在池子一侧鼓入空气，从而 使污水在池内螺旋前进。较重的砂粒兼受 重力和离心力的作用从水中分离，且旋流 中砂粒相互摩擦，其表面粘附的有机物脱 离砂粒随水流出，因此沉砂量大、且其上 含有机物少。 曝气沉砂池的横剖面见下图。 No. 63 No. 64 1、设计数据 、设计数据 1)旋流速度应保持在0.25~0.3m/s; 2)水平流速0.06~0.12m/s; 3)最大流量时,停留时间为1~3min; 4)有效水深为2~3m,宽深比一般采用1~2; 5)长宽比可达5; 6)每立方米污水的曝气量为0.1~0.2m 3 空气； 7)空气扩散装置设在池子的一侧,距池底约 0.6~0.9m，送气管应设置调节阀门; 8)池内应设置消泡装置。 No. 65 2、计算公式 、计算公式 1)池子总有效容积V V=Q max ·t·60 (m 3 ) Q max :最大设计流量,m 3 /s; t:最大设计流量时的流行时间,min; 2)水流断面积A A=Q max /v 1 (m 2 ) v 1 :最大设计流量时的水平流速,m/s No. 66 3)池总宽度B B=A/h 2 (m) h 2 :设计有效水深,m 4)池长l l=V/A (m) 5)每小时所需空气量q q=d·Q max ·3600 (m 3 /h) d：每m 3 污水所需空气量,m 3 No. 67 例题 例题 某城市污水厂,污水平均流量Q为0.5m 3 ／s， 污水总变化系数K z ＝1.38，设计此曝气沉砂 池。 解： 1．最大流量Q max 最大流量Q max ＝Q·K z ＝0.5×1.38＝0.69(m 3 ／s) No. 68 2．单池容积V 为了便于工作，取池数n＝2。 设在最大流量时停留时间t＝3min， 则单池容积 V=Q max ·t·60／n＝（0.69·3·60）/2 ＝62m 3 No. 69 3．池子尺寸 设池宽B为3.0m(一般为2.5~7.0m)，取池子宽深比 为1.2,(在l~2之间)，则 h 2 ＝3.0／1.2＝2.5(m)(一般为2~5m)。 取水面以上之保护高度h 1 ＝0.5m，取沉砂斗深 h 3 =0.9m， 池子总深度H=h 1 +h 2 +h 3 =0.5+2.5+0.9=3.9m 池子有效长度l=V/B·h 2 ＝62／(3·2.5)＝8.3m(一般在 7～20m) 按进出水设施占有效长度的15%计，则池子总长L： L＝l（1＋15％）＝9.5m No. 70 4、供气量q 取1m 3 污水供气0.2m 3 ,则最大供气量 q=d·Q max ·3600 (m 3 /h)＝0.2·0.69·3600=496.8 (m 3 /h) 5．沉砂及浮渣量 设沉砂及浮渣产率为20m 3 ／10 6 m 3 污水，则 沉砂及浮渣产量为 20·0.5·86400/10 6 =0.86m 3 /d No. 71 4.2.2 沉淀池 沉淀池 沉淀池按水流方向分为: 平流式 竖流式 辐流式 沉淀池按在污水处理流程中的位置分为: 初次沉淀池 二次沉淀池 No. 72 适用条件 适用条件 初沉池: 对污水中以无机物为主体的比重大的固体 悬浮物进行沉淀分离 二沉池: 对污水中以微生物为主体的,比重小的因水 流作用易发生上浮的固体悬浮物进行沉淀 分离 No. 73 按功能一个沉淀池可以分为: 1、流入区: 2、流出区:这两个区域是使水均匀流过沉淀 区 3、沉淀区:工作区，可沉颗粒与污水分离的 区域 4、污泥区:污泥贮存、浓缩、排出的区域 5、缓冲区:分隔沉淀区和污泥区的水层，保 证已下沉的颗粒不再因水流搅动而浮起 No. 74 一般规定 一般规定 (1)设计流量 1)自流进入：按最大设计流量计算 2)污水提升进入：按工作泵的最大组合流量 计算 3)合流制处理系统中，按降雨时的设计流量 计算，沉淀时间不宜小于30min No. 75 (2)沉淀池个数不少于2个，并联 (3)超高≥0.3m (4)缓冲层高,一般0.3~0.5m (5)污泥斗斜壁与水平面的倾角,方斗不宜小于60 0 , 圆斗不宜小于55 0 (6)排泥管d ≥200mm (7)排泥：静水压排泥(每日排泥)；机械排泥(连续 或间歇） 多斗排泥时，每个泥斗均单独设排泥管和闸阀 (8)入流应设整流装置 No. 76 一、平流沉淀池 一、平流沉淀池 1、设计数据 (1)池子长宽比：3～5；机械排泥时，也可 根据排泥设备定，或特制排泥设备 (2)长深比：8～12 (3)池底纵坡，机械刮泥时≥0.005，一般在 0.01~0.02之间 (4)一般按表面负荷计算，按水平流速校 核；初沉池最大水平流速7mm/s；二沉池最 大水平流速5mm/s。 No. 77 (5)刮泥机的行进速度不大于1.2m/min，一 般采用0.6~0.9m/min (6)入流设置整流措施 ①淹没孔后接挡流板（C）； ②底孔入流，孔下方设挡流板（B）； ③堰顶溢流后接花墙(多孔墙)，多孔墙上开 孔的总面积为池子横断面积的6％一20％ （A）； ④淹没孔入流后接花墙（D）； ⑤掩没孔入流后接半球状布水块（E）。 No. 78 No. 79 (7)出口的整流措施多采用溢流式集水槽。 集水槽的布置可有不同方式(见图)，主要应根据单 位堰长过水负荷[m 3 ／(m·d)]的限制及防止扰动后 带出沉泥来决定。 1 A 1 2 Ｂ 1 2 Ｃ 平流沉淀池出水口集水槽的布置形式 １－集水槽２－集水支渠 No. 80 高碑店污水处理厂二沉池出水 高碑店污水处理厂二沉池出水 No. 81 溢流式出水堰或淹没式出水孔的形式见下 图。其中锯齿形三角堰出水应用最为普遍。 它要求水面应控制在齿高的1／2处，为了 能适应水流的变化、施工的误差及池体不 均匀沉降等情况，锯齿形三角堰板与集水 槽壁的连接应为上下可调整的结构，例如 用螺栓连接，但堰板的螺孔呈上下较长的 长条形。 No. 82 No. 83 (8)在出水堰前应设置收集和排除浮渣的设 施，其形式可以是浮渣槽(如上图之E)，也 可以如同隔油池中集油管一样是可转动的 纵向开缝排渣管。 No. 84 2、计算公式 、计算公式 (1)沉淀区尺寸计算 有两种计算方法 沉淀区尺寸的计算 无污水悬浮物沉淀试验资料有污水悬浮物沉淀试验资料 No. 85 无 无 污水悬浮物沉淀试验资料 污水悬浮物沉淀试验资料 1)沉淀区有效水深h 2 h 2 =q·t q：表面负荷，即需要去除的颗粒沉速，因为没有 试验资料，可取： 一沉池：1.5~3.0 m 3 ／(m 2 ·h); 二沉池：1~2 m 3 ／(m 2 ·h); t:污水沉淀时间, 一沉池：1~2h; 二沉池：1.5~2.5 h; h 2 一般为2～4m。 No. 86 2)沉淀区有效容积V 1 V 1 ＝A·h 2 (m 3 )或V 1 ＝Q max ·t (m 3 ) A：沉淀区总面积，m 2 ；A=Q max /q Q max :最大设计流量，m 3 ／h 3)沉淀区长度L L＝v·t·3.6 (m) v:最大设计流量时的水平流速,mm/s；不大 于5mm/s No. 87 4)沉淀区总宽度B B=A/L (m) 5)沉淀池的个数或分格数n n=B/b b与n是试算的关系。 沉淀池总长度为沉淀区的长度加前后挡板 至池壁的距离。长宽比、长深比都得满足 前述要求。 No. 88 用表面负荷计算 A=Q max /q, q=v * h 2 =Q max ·t/A=v * ·t (m) v * :要求去除的颗粒的最小沉速，m/h; mm/s 其余同前 有 有 污水悬浮物沉淀试验资料 污水悬浮物沉淀试验资料 No. 89 (2)污泥区尺寸计算 W=SNt g /1000 W:污泥量,m 3 S:每人每日产生的污泥量(L/(人·d))(具体数 值，见设计手册) N:设计人口数 t g :两次排泥的间隔时间,d No. 90 或: W=[Q max ·24· (C 0 -C 1 ) ·100/(ρ· (100-p 0 ))]·t C 0 、C 1 :原污水（进水）和沉淀池出水的悬 浮物浓度，kg/m 3 ，若浓缩池、消化池、污 泥脱水机的上清液回流至初沉池，则C 0 应 取原污水悬浮物浓度的1.3倍：1.3C 0 ，C 1 应 为1.3C 0 的50％～60％。 p 0 :污泥含水率，95~97%。 ρ:污泥密度，因为含水率在95%以上，所 以此处可取为1000kg／m 3 ； t g :两次排泥的间隔,初沉池:2d；二沉池:2h No. 91 (3):沉淀池总高度 H=h 1 + h 2 + h 3 + h 4 (m) h 1 :超高,0.3m h 2 :沉淀区高度,m h 3 :缓冲区高度 无刮泥机,取0.5m 有刮泥机,缓冲区的上缘高出刮泥顶板0.3m h 4 :污泥区高度,m,由污泥量,池底坡度,污泥斗 几何高度及有否刮泥机决定。 No. 92 例题 例题 某城市污水处理厂最大设计流量为 43200m 3 /d，设计人口数250000人，设沉淀 时间1.5h，采用链带式刮泥机，求沉淀池各 部分的尺寸。 解： (1)沉淀区尺寸(按第一种方法计算) 设表面负荷q=2.0m 3 /(m 2 ·h) Q max =43200m 3 /d=0.5m 3 /s 1)有效水深 h 2 =q·t=2.0·1.5=3.0m No. 93 2)沉淀部分有效容积 A=Q max /q=0.5·3600/2.0=900 m 2 V 1 =Q max t=0.5·3600·1.5=2700 m 3 3)沉淀部分长度L 设水平流速为3.7mm/s L=v·t·3.6=3.7·1.5·3.6=20 m 4)池总宽B B＝A/L＝900／20＝45 m 5)池个数 设每个池子宽4.5m，n=B/b=45/4.5=10个 校核长宽比:L/b= 20/4.5= 4.4 >4.0（符合要求） No. 94 6)污泥部分所需要的总容积 t g =2.0d N=250000人 设污泥量(干物质):25g/(人·d),污泥含水率 95%. 则S=25/[(100-95)/100*1000]=0.5L/(人·d), 所以W＝SNt g ／1000 =0.5 ·250000 ·2.0/1000=250m 3 每池污泥量W／n=25m 3 No. 95 No. 96 7)污泥斗容积:污泥斗为方棱台, 污泥斗倾角为60 0 ,设底部正方形边长0.5m 污泥斗高为h 4 ’’ =(4.5-0.5)/2*tg60 0 =3.46m V’=(1/3)· h 4 ’’ (f 1 +f 2 +(f 1 ·f 2 ) 0.5 )= (1/3)· 3.46·(4.5 2 +0.5 2 +(4.5 2 ·0.5 2 ) 0.5 )=26m 3 f 1 +f 2 :为正棱台上下底面积 No. 97 8)污泥斗以上梯形部分体积 V’’= [(l 1 -l 2 )/2] ·h 4 ’·b+[(2l 2 )/2]·h 4 ’·b=[(l 1 +l 2 )/2]·h 4 ’·b l 1 =20+0.5+0.3=20.8m l 2 =4.5m b=4.5m h 4 ’= (l 1 -l 2 )*0.01=(20.8-4.5)*0.01=0.163 所以V’’= (20.8+4.5)/2*0.163*4.5=9.3m 3 V 2 =V’+V’’=26+9.3=35.3m 3 >25m 3 ,够用 No. 98 9)池子总高度 取缓冲层高度h 3 =0.5m H=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 =0.3+3.0+0.5+(3.46+0.163)= 7.423 No. 99 二、辐流沉淀池 二、辐流沉淀池 1、设计数据 1)池子直径(或方形池的边长)与有效水深之 比一般为6~12 2)池子直径应≥16m 3)池底坡0.05~0.10 4)进出水的布置方式 1：中心进水、周边出水 2：周边进水、中心出水 3：周边进水、周边出水 No. 100 5)中心进出口的周围应设置整流板，穿孔率为 10～20％。 6)周边进水中心出水的池子的设计表面负荷可 比中心进水周边出水辐流式沉淀池的负荷提高 1倍左右。 7)多采用机械刮泥，并同时附有空气提升。 8)池直径小于20m时，也可采用多斗水力排泥 No. 101 9)d<20m,使用中心传动的刮吸泥机 d>20m,使用周边传动的刮吸泥机 10)出水堰前应设浮渣挡板，以防浮渣随水 带出，可在刮泥机一侧附加浮渣刮板，将 浮渣刮入集渣箱排出 No. 102 2、设计公式 、设计公式 1)每座沉淀池表面积和池径 h)/(mmq： n:池 m A D m nq Q A ? = = 23 1 2 0 max 1 )( 4 )( 表面负荷， 数 π q 0 No. 103 2)有效水深 h 2 =q 0 ·t (m)，t：沉淀时间1.0~2.0h 径/深:6~12 3)总高H H=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 h 1 :超高,m h 2 :有效水深,m h 3 :缓冲层高,m,可采用0.5m h 4 :沉淀池底坡落差,m h 5 :污泥斗高度,m No. 104 例题 例题 某城市污水处理厂最大设计流量Q max =2450m 3 /h, 设计人口N＝34万人，设计采用机械刮泥的二 次沉淀池 解 沉淀池表面积 取q 0 =2m 3 /(m 2 ·h),n=2 A 1 =Q max /(nq 0 )=2450/(2·2)=612.5m 2 池径 m A D 9.27 5.61244 1 = ? == ππ No. 105 No. 106 2)有效水深 取沉淀时间t=1.5h h 2 ＝q 0 ·t＝2·1.5=3m 3)单池污泥部分所需容积V 取每人每日产生的湿污泥量S=0.5L/(人·d) 设污泥清除间隔时间为t g =4h V=SNt g /(1000n)=0.5 ·340000 ·(4/24)/(1000 ·2) =14.2m 3 No. 107 4)污泥斗容积V 1 设中心泥斗的上口半径r 1 =2m；下底半径r 2 =1m;斗 壁倾角60 0 ,则泥斗高： 322 21 2 2 2 1 5 1 0 215 7.12)1212( 3 73.1 )( 3 73.160)12()( m rrrr h V tgtgrrh =?++ =++= =?=?= π π α No. 108 5)泥斗以上池底污泥容积V 2 泥斗以上池底积泥厚度h 4 , i:池底径向坡度 h 4 =(R-r 1 )·i=(14-2)·0.05=0.6m 6)池底可贮存的污泥量 V 1 +V 2 =12.7+143.2=156m 3 >14.2m 3 ，足够 322 1 2 1 2 4 2 2.143)214214( 3 6.0 )( 3 mRrrR h V =?++=++= ππ No. 109 7)沉淀池总高度H H＝h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 =0.3+3+0.5+0.6+1.73=6.13m 沉淀池周边处高度h 1 +h 2 +h 3 =3.8m 8) D／h 2 =28/3=9.3 在6~12范围内，合格 No. 110 三、竖流式沉淀池 三、竖流式沉淀池 No. 111 1、设计数据 1)池子直径(或正方形的一边)与有效水深之 比不大于3。池子直径不宜大于8m，一般 4～7m。 2)中心管内水流速度应不大于30mm/s No. 112 3)中心管下端应为喇叭口形，且下方设反射板 A:喇叭口的直径和高度均为中心管直径的1.35倍 B:反射板的直径为喇叭口直径的1.3倍 C:反射板表面倾角为17 0 D:反射板距泥面至少0.3m E:中心管喇叭口下缘至反射板表面的垂直距离为 0.25~0.5m,流过该缝隙的污水流速应不大于20mm／s No. 113 No. 114 4)排泥管下端距池底距离应不大于0.2m,管 上端敞口,高出水面不小于0.4m。 5)当池子直径>7m时，除周边集水槽之外， 尚应加设辐射状集水支槽。 6)在距周边集水槽0.25~0.5m处设置浮渣挡 板，挡板高出水面0.1~0.15m,淹没深度 0.3~0.4m 7)集水槽每米出水堰的过水负荷应不大于 2.9L/s，否则应加长 No. 115 竖流式沉淀池由于池深较大，一般适用于中小型 污水处理厂 在竖流式沉淀池中，流速u是向上的，而颗粒沉 速沉速v是向下的，只有v≥u的颗粒才能下沉。 与平流式、辐流式沉淀池相比，去除率中 的这一项就不包含了 ∫ * 0 * 1 P vdP v No. 116 2、设计 、设计 1)中心管截面积f 1 与直径d 0 smv smq m f d m v q f /,: /: )( 4 )( 0 3 max 1 0 2 0 max 1 中心管内流速 流量，每一个池子的最大设计 π = = No. 117 2)沉淀池有效沉淀高度，即中心管的高度 h 2 =v·t·3600 (m) t：沉淀时间，一般采用1.0~1.5h v：污水在沉淀区的上升流速,mm/s 如果有沉淀试验资料，v等于拟去除的最小 颗粒沉速v * ，如无则v用0.5~1.0mm/s No. 118 3)中心管喇叭口至反射板之间的间隙高度h 3 )(: /20: )( 1 1 11 max 3 md smmv m dv q h 喇叭口直径 大于间隙流出速度，一般不 π = No. 119 4)沉淀池总面积和池径 π A D mffA m v q f 4 )( )( 2 21 2 max 2 = += = 沉淀池直径： ）：沉淀池面积（含中心管 沉淀区面积： No. 120 5)缓冲层高度h 4 ，采用0.3m 6)污泥量，污泥斗高度 污泥量W=SNt g /1000 污泥斗形式，设为圆锥形 截锥高度 D:沉淀池直径,m d‘：锥底直径,m :截锥侧壁倾角 污泥斗体积: αtg dD h 2 ' 5 ? = )( 3 22 5 RrrR h V ++= π α No. 121 7)沉淀池总高度H H=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 (m) h 1 ：超高,0.3m No. 122 例题 例题 某城市人口N＝60000人 Q max ＝0.13m 3 ／s 设计竖流式沉淀池 No. 123 解： 1)中心管面积与直径,中心管流速0.03m/s 设池数为4,则 q max ＝Q max ／4＝0.13/4=0.0325m 3 /s m f d m v q f 17.1 14.3 08.144 08.1 03.0 0325.0 1 0 2 0 max 1 = ? == === π No. 124 2)沉淀池有效断面积 设表面负荷q=2.52m 3 /(m 2 ·h) v＝q＝2.52m/h=0.0007m/s 3)沉淀池直径D 每座沉淀池总面积A=f 1 +f 2 =46.63+1.08=47.71m 2 2 max 2 43.46 0007.0 0325.0 m v q f === mm A D 88.7 71.4744 <= ? == ππ No. 125 4)沉淀池有效水深h 2 设沉淀时间为t=1.5h 则h 2 =v·t·3600=0.0007·1.5·3600=3.78m 5)校核径深比 D/h 2 =7.8/3.78=2.06<3符合要求 6)校核集水槽每米出水堰的过水负荷q 0 合格 sLsL D q q /9.2/33.11000 8.714.3 0325.0 max 0 <= ? == π No. 126 7)污泥体积 设污泥清除时间间隔为t g =2d,每人每日产生 的湿污泥量S=0.5L，则 W=SNt g /1000=0.5·60000·2/1000＝60m 3 每池污泥体积W 1 =W/n=60/4=15m 3 No. 127 8)池子圆锥部分的体积V 设圆锥底部直径d’＝0.4m，截锥高度h 5 ，截锥侧壁 倾角55 0 ，则 足够容纳2日的污泥量 33 2222 5 ' 5 1559.88 ) 2 4.0 2 8.7 ) 2 4.0 () 2 8.7 (( 3 28.5 )( 3 )(28.555 2 4.08.7 2 mm RrrR h V mtgtg dD h >= ++=++= = ? = ? = ππ α No. 128 9)中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h 3 ，过 缝隙污水流速v 1 =0.02m/s，喇叭口直径 d 1 =1.35d 0 =1.35·1.17=1.58m 10)沉淀池总高度H h 1 =0.3m;h 4 =0(泥面很低),也可取0.3m H=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 =0.3+3.78+0.33+0+5.28=9.69m m dv q h 33.0 58.102.0 0325.0 11 max 3 === ππ No. 129 No. 130 4.3 斜板、斜管沉淀池 斜板、斜管沉淀池 No. 131 历史 历史 1904年Hazen 提出 1945年Camp认为池浅为好 1955年多层沉淀池产生（Fr和Re可以同 时满足） 1959年日本开始应用斜板 1972年中国汉阳正式应用 普通沉淀池的缺点 ?悬浮物质的去除率不高（一般只有 40％～70％） ?体积庞大、占地面积多。 改善措施 ?1、改善悬浮物的沉淀性能 ?2、改进沉淀池的结构 ?1、投加混凝剂、助凝剂等化学药剂 ?2、斜板斜管沉淀池 内容 ?1、浅池沉降的原理 ?2、构造 ?3、计算 1、浅池沉降的原理 ? u 0 =Q/A ? 1:Q不变 不变 ,则增大沉淀池的面积 则增大沉淀池的面积 ,就可 就可 以减小 以减小 u 0 ,那么就可以有更多的悬浮 那么就可以有更多的悬浮 物沉下 物沉下 ,提高沉淀效率 提高沉淀效率 . ? 2:t=H/u 0 ,若保持 若保持 u 0 不变 不变 ,则随着有效 则随着有效 水深 水深 H的减小 的减小 ,沉淀时间 沉淀时间 t就按比例 就按比例 缩短 缩短 ,从而减小了沉淀池的体积 从而减小了沉淀池的体积 . （一）增加沉淀池的面积 （一）增加沉淀池的面积 （二）改善了水力条件 ?在同一过水断面上分层或分格，使断面 在同一过水断面上分层或分格，使断面 的湿周增大，水力半径（面积／湿周） 的湿周增大，水力半径（面积／湿周） 减小，从而降低了雷诺数 减小，从而降低了雷诺数 Re，使其远 ，使其远 小于 小于 500(在 在 30~300之间 之间 ),增大了弗罗德 增大了弗罗德 数 数 Fr,水流处于层流状态，颗粒沉降效 水流处于层流状态，颗粒沉降效 果会得到改善 果会得到改善 μ ρvR =Re gR v Fr 2 = ?若将水深为 若将水深为 H的沉淀池分隔为 的沉淀池分隔为 n个深为 个深为 H/n的沉淀池 的沉淀池 ,则当沉淀区长度为原来 则当沉淀区长度为原来 长度的 长度的 1/n时，就可以处理与原来沉淀 时，就可以处理与原来沉淀 池相同的水量，并达到完全相同的处 池相同的水量，并达到完全相同的处 理效果。 理效果。 ?这说明沉淀池越短，就能缩短沉淀时 这说明沉淀池越短，就能缩短沉淀时 间。这就是 间。这就是 浅池沉降高效的原理 浅池沉降高效的原理 。 。 ?在工程应用上，采用分层沉淀池，排 在工程应用上，采用分层沉淀池，排 泥十分困难，所以，一般将分层的隔 泥十分困难，所以，一般将分层的隔 板倾斜一个角度，以便自行排泥，这 板倾斜一个角度，以便自行排泥，这 种形式即为斜板沉淀池，如各斜板之 种形式即为斜板沉淀池，如各斜板之 间还进行分格，即为斜管沉淀池。 间还进行分格，即为斜管沉淀池。 ?断面形状：圆形、矩形、方形、多边 形 ?除圆形以外，其余断面均可同相邻断 面共用一条边。 ?水力半径R>d/3 ---------斜板 ?R≤d/3 --------斜管 ?斜管比斜板的水力条件更好。 ?材质： ?轻质，无毒；纸质蜂窝、薄塑料 板（硬聚氯乙烯、聚丙烯） 2 构造 ?根据水流和泥流的相对方向 根据水流和泥流的相对方向 ,可将斜板 可将斜板 斜管沉淀池分为 斜管沉淀池分为 异向流 异向流 (逆向流 逆向流 )、同 、同 向流和测向流（横向流）三种 向流和测向流（横向流）三种 类型， 类型， 其中异向流应用的最广。 其中异向流应用的最广。 ?异向流的特点 异向流的特点 ：水流向上、泥流向下 ：水流向上、泥流向下 ，倾角 ，倾角 60度。 度。 斜板斜管沉淀池的水流方向 ?斜板或斜管的长度通常在 斜板或斜管的长度通常在 1～ ～ 1.2m。 。 ?为防止污泥堵塞或斜板变形，板间 为防止污泥堵塞或斜板变形，板间 垂直距离以 垂直距离以 80～ ～ 120mm为宜。 为宜。 ?斜管直径一般采用 斜管直径一般采用 50~80mm。 。 ?用于给水处理时，不小于 用于给水处理时，不小于 50mm，斜 ，斜 管直径则采用 管直径则采用 25～ ～ 35mm。 。 斜板斜管沉淀池示意图 l No. 145 B是沉淀池宽度 是沉淀池宽度 No. 148 No. 149 No. 150 缺陷 缺陷 1\单位面积上的泥量增加,如排泥不畅,将产 生反泥现象,使出水水质恶化; 2\水在池中停留时间短,若水质水量变化较 大,来不及调整运行,耐冲击负荷的能力差. 3\斜板或斜管管径较小,若施工质量欠佳,造 成变形,容易在管内或板间积泥. 4\斜板或斜管在上部阳光的照射下会滋生大 量的藻类. No. 151 例题 例题 生活污水流量500m 3 ／h，悬浮物浓度 250mg/L，要求去除65％的悬浮物时，颗粒 截留速度为 u 0 ＝1.8m/h。设沉淀池个数为 4，设计斜板沉淀池，斜板倾角为60 0 。斜板 内水流上升流速 v 为3mm／s。 No. 152 No. 153 解 解 u 0 =1.8m/h=0.5mm/s 设计表面负荷 u 设 = u 0 /1.5=0.33mm/s 斜板内水流的上升速度v采用3mm/s. No. 154 No. 155 No. 156 4.4澄清池 澄清池 常用于给水处理 需保持矾花一定浓度，通过排泥控制沉降 比在20－30％。 泥渣悬浮型（过滤型）：矾花容易冲出 去，但对细小矾花具有过滤作用，如悬浮 澄清池、脉冲澄清池。 泥渣循环型（分离型）：效果与上相反， 如机械加速澄清池、水力循环澄清池 No. 157 一、加速澄清池 二、水力循环澄清池 三、脉冲澄清池 No. 158 一、加速澄清池 一、加速澄清池 No. 159 1920年美国infilco公司发明的 1935年有工程实例 1965年我国开始使用 一反应区容积:(15－20分)*Q 二反应区容积:(7－10分)*Q 分离区v 上 ＝1－1.2 mm/s t 总 ＝1－1.5h，比平流式快 需定期排泥 回流泥量Q’＝3－5Q V 第2 ：V 第1 ：清水区＝1：2：7 No. 160 优点： 处理效果好，稳定，适应性强, 适用于大、 中水厂 缺点： 机电维修 启动时有时需人工加土和加大加药量 No. 161 二、水力循环澄清池 二、水力循环澄清池 No. 162 设计参数 设计参数 喷嘴速度过大、过小都不行，v＝4－7m/s 喉管v＝2－3m/s 一反应室出口v=60mm/s t＝15－30s 二反应室下降v＝40－50mm/s 出口v＝5mm/s t＝80－100s 分离区v＝1－1.2mm/s, t＝1h 回流泥量＝2－4Q No. 163 优点：不需机械搅拌，结构简单 缺点：反应时间短，运行不稳定，泥渣回 流控制较难，适应性差，适用于小水厂。 No. 164 三、脉冲澄清池 三、脉冲澄清池 No. 165 靠脉冲方式进水，悬浮层发生周期性的收 缩和膨胀： 1）有利于颗粒和悬浮层接触；2）悬浮层 污泥趋于均匀。 配水方式：紊流板 充水时间：25－30s 放水时间：6－10s 1956年法国首先发明 工作稳定、单池面积大、造价低，但周期 不易调整。 No. 166 四、悬浮澄清池 四、悬浮澄清池 No. 167 强制出水管出水20－30％，来保持池内泥 渣浓度一定。 池内水流上升速度v＝0.8-1.0 mm/s 结构简单，但运行适应性差（水温、水量、 变化时，泥渣层工作不稳定） No. 168 No. 169 4.5 污泥浓缩池 污泥浓缩池 在《水质工程学2》污泥处理处中讲解 No. 170 No. 171 4.6 水中造粒 水中造粒 定义 原理 自我造粒型流化床 No. 172 定义 定义 实验法发现在利用有机高分子絮凝过程 中，由体系外部供给一定能量，在某些条 件下就会生成结实的颗粒絮凝体，成为水 中造粒现象。 历史：卡特莫尔1904年使用金属矿物质细 粉末再用脂肪酸作架桥；特伦特1922年提 出以烃类的油作为架桥的方法。 No. 173 原理 原理 日本学者提出：结团絮凝 西安建筑大学在流化床上发展了该理论 No. 174 常规絮凝形 成过程形成 的絮凝体结 构松散，内 部空袭很 大，密度低、 沉淀时间长。 No. 175 在造粒设备 中，水对水中 微小粒子进行 脱稳，导入搅 拌区进行造粒。 颗粒的结合和 成长以微小颗 粒在悬浮颗粒 表面逐一附着 的方式进行。 No. 176 控制因素 控制因素 化学条件：脱稳电位-15~-20mv 反应动力学条件：保证快速混合扩散的反 应条件。在高浓度颗粒悬浮层提供适宜剪 切力。 流体力学条件：提供向上水流，紊流条 件；相对稳定的流化床顶部固液界面 No. 177 自我造粒型流化床 自我造粒型流化床 底部进水区 造粒区 分离区 集泥区 集水区 No. 178 No. 179 4.7 气浮 ? (一)气浮理论基础 ? (二)气浮设备 No. 180 (一)气浮理论基础 ?气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体 去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮升到 水面而加以分离去除的一种水处理方法。 ?气浮分离的对象是乳化油以及疏水性细微固 体悬浮物。 No. 181 ?药剂浮选法是在废水中投加浮选药剂，选择 性地将亲水性的污染物变为疏水性，从而能 附着在气泡上，然后一起浮升到水面而加以 去除的一种水处理方法。 ?浮选分离的对象是亲水性固体悬浮物及重金 属离子等。 ?两者的理论基础是相同的，有时统称为气浮 法。 No. 182 ? 1、界面张力和润湿接触角 ? 2、悬浮物与气泡的附着条件 ? 3、气泡的稳定性 ? 4、乳化现象与脱乳 No. 183 ?实现气浮分离过程的必要条件是使污染物能 够粘附在气泡上。显然，这是一个涉及到气、 液、固(液)三相介质的问题。 1、界面张力和润湿接触角 No. 184 ?众所周知，液体和固体都具有表面，任何两相之间 都具有界面。当气泡和颗粒共存于水中，即液、气、 颗粒三相介质共存的情况下，每两相之间的界面上 都存在着各自的界面张力和界面能。界面能的大小 可用下式表示： ?式中 ?：界面张力（N／m）； ? S ：界面面积(m 2 )。 Sw ?=γ γ No. 185 ?界面能有降低到最小的趋势。 ?当废水中有气泡存在时，悬浮颗粒就力图粘 附在气泡上而降低其界面能。但是，并非所 有的颗粒都能粘附上去。它们能否与气泡粘 附取决于水对该种颗粒的润湿性。 ?一般的规律是疏水性颗粒易与气泡粘附，而 亲水性颗粒难以与气泡粘附。 No. 186 No. 187 No. 188 ?当气泡与颗粒共存于水中时，在其附着前的 体系界面能为 ?附着后，相当于1m 2 附着面积时的体系界面 能为： ?因此，该体系界面能的变化值(即减小值)为 粒水粒水气水气水???? += SSw γγ 1 1)1()1( 2 ?+?+?= ?????粒气粒水粒水气水气水 γγγ SSw 粒气粒水气水??? ?+=?=Δ γγγ 21 www 2、悬浮物与气泡的附着条件 No. 189 No. 190 No. 191 No. 192 No. 193 ?另外，从上式还可看出，水的表面张力 越小，界面的气浮活性越低，即体系的界面 能减小值越小。 ?含表面活性物质多的废水，例如煤气发生站 的洗涤煤气的废水，其表面张力较低，气浮 效果就比石油炼厂的含油废水差得多。 气水? γ wΔ No. 194 ?由于在颗粒表面上生成气泡所消耗的功小于 在水中生成气泡所消耗的功，颗粒越是疏 水，即接触角越大，则水中析出的气泡在 其表面上形成的可能性越大。 ?水中的矾花为网状结构，在气泡上升过程 中，能截留气泡，将气泡裹在矾花内，靠气 泡的浮力，将矾花带到水面。 θ No. 195 ?对于细分散的亲水性颗粒(例如d<0.5～1mm 的煤粉飞纸浆等)，若用气浮法进行分离， 则需要将被气浮的物质经过浮选剂处理，使 被气浮的物质表面疏水化而附着于气泡上， 同时浮选剂还有促进起泡的作用，可使废水 中的空气泡形成稳定的小气泡，这样有利于 气浮。 No. 196 ?浮选剂大多数是由极性－非极性分子所组 成，其分子结构一般用符号表示。 ?圆头端表示极性基，易溶于水(因水是强极 性分子)，尾端表示非极性基，有疏水性。 ?例如肥皂中的有用成分硬脂酸 C 17 H 35 COOH，它的C 17 H 35 是非极性端，疏 水的，而COOH是极性端，亲水的。 No. 197 ?浮选剂的极性基团能选择性地被亲水性物质 所吸附，非极性基团则朝向水，这样亲水性 物质的表面就被转化成疏水性物质而粘附在 空气泡上(下图)，随气泡一起上浮到水面。 ?浮选剂的种类很多，如松香油、煤油产品飞 脂肪酸及其盐类等等，可参考矿冶工业浮选 选矿的资料，根据废水性质通过试验选择。 No. 198 No. 199 3、气泡的稳定性 ?气浮中要求气泡具有一定的分散度和稳定性。气 泡粒径在100μ左右为好。 ?洁净水中： ?气泡常达不到气浮要求的细小分散度 ? →洁净水表面张力大，气泡有自动降低自由能的 倾向，即气泡合并。 ?稳定性不好 ? →缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭，不稳 定。即使悬浮物已附着在气泡上也易重新脱落会 水中 ?加入起泡剂（一种表面活性物质），保护气泡的 稳定性。 No. 200 对于有机污染物含量不多的废水 ?在进行气浮时，气泡的稳定性可能成为重要 的影响因素。适当的表面活性剂是必要的。 ?但表面活性物质过多太多，污染粒子严重乳 化，但颗粒－气泡附着不好。 ?如何控制最佳的投加量？ ?影响三个因素：稳定性、表面张力、乳化效 果。 No. 201 4、乳化现象与脱乳 ?疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好， 主要是由于乳化现象。以油粒为例： ?表面活性物质存在：非极性端吸附在油粒， 极性端则伸向水中→乳化油→电离后带电 →双电层现象→稳定体系 ?废水中含有亲水性固体粉末（固体乳化 剂），如粉砂、粘土等（θ<90）：一小部 分与油接触，大部分为水润湿，形成乳化油 稳定体系 No. 202 ?带电的稳定体系是不利于气浮的，应该： ?脱稳、破乳→投加混凝剂→压缩双电层 ?混凝剂包括：硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化 铁等 No. 203 (二)气浮设备 ?在一定条件下多气泡在水中的分散程度是影 响气浮效率的重要因素，所以气浮设备一般 以产生气泡的方法来分类。 ?在生产上最常用的气浮设备有：加压溶气气 浮与叶轮气浮等。 No. 204 (二)气浮设备 ?一、气浮分类 ?二、加压溶气气浮 No. 205 一、气浮分类 ? 1. 电解气浮法 ? 2．散气气浮法 ? 3. 溶气气浮法 No. 206 1、电解气浮法： ?直流电的电解作用下，正极产生氢气，负 极产生氧气，微气泡。气泡小于溶气法和 散气法。具有多种作用：除BOD、氧化、 脱色等，去除污染物范围广，污泥量少， 占地少。但电耗大。 ?有竖流式和平流式装置。 No. 207 No. 208 2．散气气浮法 ?扩散板曝气气浮 ?叶轮气浮法两种 No. 209 扩散板曝气气浮 ?压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入 水中。简单易行，但容易堵塞，气浮效果不 高。见图。 No. 210 No. 211 叶轮气浮法 ?适用于处理水量不大,污染物浓度高的废水。 见图。 No. 212 No. 213 3. 溶气气浮法 ?溶气真空气浮（不介绍） ?加压溶气气浮（重点介绍） No. 214 加压溶气气浮 ?特点： ?水中空气的溶解度大，能提供足够的微 气泡 ?气泡粒径小（20～100um）、均匀， ?设备流程简单 No. 215 ? 1．气浮工艺 ?全溶气法； ?部分溶气法； ?回流加压溶气法。 ? 2．加压溶气气浮工艺的主要设备 No. 216 全溶气法 ?电耗高，但气浮池容积小。 No. 217 部分溶气法 ?省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大 溶气罐压力 No. 218 回流加压溶气法 ?适用于SS高的原水，但气浮池容积大。 No. 219 2．加压溶气气浮工艺的主要设备 ?工艺组成： ? 1）压力溶气系统； ? 2）空气释放系统； ? 3）气浮池。 No. 220 1）压力溶气系统； ?包括加压水泵、压力溶气罐、空气供给设备 及其他附属设备 ?加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力 送至压力溶气罐。 ?加压泵压力应适当，过高：溶解到水中的空 气增加，经减压后释放的空气多，会促进微 气泡的聚集，不利气浮；太低：增加溶气水 量，气浮池容积增加。 No. 221 ?压力溶气罐：使水与空气充分接触，促进空气 溶解。形式多样，一般采用填充式。 ?空气在水中的溶解度遵循亨利定律： ? V＝KT P （L-气/m 3 -水, 或g-气/ m 3 -水） ? P：空气所受的绝对压力, 以mmHg计。 ? KT：溶解常数，与温度有关 ?实际气浮操作中，空气量应适当，气水比： 1－5％，气固比（重量比）：0.5－1％。 No. 222 ?溶气方式： ?水泵吸气式，如图。简单，但空气量不能太 大 ?水泵压水管射流，如图。射流器能量损失大 ?水泵－空压机（常用），如图。能耗少，但 噪音大 No. 223 2〕释放设备 ?将空气以极细小（20－100μ）的气泡释放。 No. 224 3）气浮池 ?平流式，竖流式 ?如图和图 ? HRT…10－20分 ?组合式： ?重要参数：气固比a 量原水带入的悬浮固体总 总量经减压释放的溶解空气 == S A a No. 225 ?采用质量比时， ? A＝Cs (f P-1) R /1000 ? S=QSa ? Cs：一定温度下，一个大气压时的空气溶解度， mg/L。 ? P：溶气绝对压力，绝对压力 ? f：溶气效率，与溶气罐结构、压力和时间有 关，0.5～0.8 ? R：加压溶气水量，m 3 /d ? Sa：废水中的悬浮颗粒浓度，kg/m 3 ? Q：进行气浮处理的废水量，m 3 /d ? a的选择影响气浮效果（出水水质, 浮渣浓度）, 应作试验确定。 ?无资料时，可选取0.005－0.06。 ?剩余污泥气浮浓缩时一般采用0.03－0.04 No. 226