飲用水處理-沉淀

1、飲用水處理：沉淀 沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，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)易沉物。初次沉淀池：較經(jīng)濟(jì)地去除，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。沉淀的基本理論自由沉淀 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線(xiàn)。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)水中懸浮顆粒的凝聚性能

2、和濃度，沉淀可分成四種類(lèi)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(xiàn)。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的?；瘜W(xué)絮凝沉淀屬于這種類(lèi)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?chē)渌w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。

3、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), 顆粒即等速下沉懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力時(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。1.懸浮顆粒在水中受到的 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)自由顆粒的阻力式中：FD水對(duì)顆粒的阻力； 阻力

4、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)(LSLSggVgVgVF)2/(2SLDuAF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)，DgFF2/1LSSL3)(4dgu即)2/()(2SLLSuAgV234161dAdV，因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：當(dāng)顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過(guò)程中其周?chē)睦@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，整理得自由顆粒在靜水中的運(yùn)動(dòng)公式（亦稱(chēng)斯托克斯定律）：2LSS181dgu式中:水的

5、動(dòng)力黏度。由上式可知，顆粒沉降速度us與下述因素有關(guān)：2LSS181dgu斯托克斯定律:當(dāng)s大于L時(shí)，s-L為正值，顆粒以u(píng)s下沉；當(dāng)s與L相等時(shí)，us=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀去除；s小于L時(shí)，s-L為負(fù)值，顆粒以u(píng)s上浮，可用浮上法去除。us與顆粒直徑d的平方成正比，因此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 分為：進(jìn)口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個(gè)部分沉淀區(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

6、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?；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。理想沉淀池的幾個(gè)假定：由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線(xiàn)：式中：v顆粒的水平分速； qv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(mài)的矢量和，在沉淀過(guò)程中，是一組傾斜的直線(xiàn)，其坡度i=u/v)/(/bHqAqvvv 設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當(dāng)顆粒沉速u(mài)u0時(shí)，無(wú)論這種顆粒處

7、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(xiàn)xy與xy。當(dāng)顆粒沉速u(mài)u0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(mài)小于指定顆粒沉速u(mài)0的顆粒，有一部分會(huì)沉到池底被去除。 在同一沉淀時(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 u1v時(shí)，顆粒將以u(píng)-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除； 當(dāng)u=v時(shí)，則顆粒處于隨遇狀態(tài)，不下沉也不上升； 當(dāng)uv時(shí)，顆粒將不能沉淀下來(lái)，會(huì)被上升水流帶走。 豎流式

8、沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。 豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3，通常取2。 豎流式沉淀池的中心管如下圖所示。豎流式沉淀池的構(gòu)造豎流式沉淀池的構(gòu)造中心流速：中心流速：無(wú)反射板：無(wú)反射板：30mm/s有反射板：有反射板：100mm/s流出速度：流出速度：20mm/s中心導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)中心導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)中心管尺寸中心管尺寸輻流式沉淀池輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達(dá)100m,池周水深1.53.0m。有中心進(jìn)水、周邊進(jìn)水、周進(jìn)周出、旋轉(zhuǎn)臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機(jī)刮除，對(duì)輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機(jī)械有中心傳動(dòng)式刮泥機(jī)和吸泥機(jī)以及周邊傳動(dòng)式的刮泥機(jī)與吸泥機(jī)等。

9、 輻流式沉淀池的構(gòu)造及特點(diǎn)輻流式沉淀池的構(gòu)造及特點(diǎn)輻輻流流式式沉沉淀淀池池剖剖面面中心進(jìn)水中心進(jìn)水周邊進(jìn)水周邊進(jìn)水進(jìn)水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時(shí)的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻。進(jìn)水擋板的下沿深入水面下約2/3深度處，距進(jìn)水孔口有一段較長(zhǎng)的距離，這有助于進(jìn)一步把水流均勻地分布在整個(gè)入流渠的過(guò)水?dāng)嗝嫔?，而且廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。周邊進(jìn)水輻流式沉淀池的入流區(qū)在構(gòu)造上的特點(diǎn)輻流式沉淀池刮泥機(jī)中心移動(dòng)系統(tǒng)斜流式沉淀池 斜流式沉淀池是根據(jù)淺池理論，在沉淀池的沉淀區(qū)加斜板或斜管而構(gòu)成。它由斜板（管）沉淀區(qū)、進(jìn)水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。 按斜板或

10、斜管間水流域污泥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)區(qū)分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。 異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，長(zhǎng)度通常為1.0m左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為80100mm。斜板（管）區(qū)上部清水區(qū)水深為0.71.0m，底部緩沖層高度為1.0m。斜流式沉淀池的構(gòu)造斜流式沉淀池的構(gòu)造斜流式沉淀池的構(gòu)造斜流式沉淀池的構(gòu)造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時(shí)間短、占地少等優(yōu)點(diǎn)，在給水處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，在廢水處理中應(yīng)用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠(chǎng)含油廢水的隔油等方面已有較成功的經(jīng)驗(yàn)，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應(yīng)用。 斜流式沉

11、淀池在廢水處理中的應(yīng)用斜流式沉淀池在廢水處理中的應(yīng)用斜流式沉淀池污水處理中應(yīng)用實(shí)例斜流式沉淀池污水處理中應(yīng)用實(shí)例安裝中的斜板/斜管沉淀池斜板/斜管沉淀池運(yùn)行進(jìn)程中應(yīng)防止斜板/斜管上浮提高沉淀池沉淀效果的有效途徑沉淀池均存在去除率不高的問(wèn)題，且占地面積較大，體積龐大提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法斜流式沉淀池對(duì)污水進(jìn)行曝氣攪動(dòng)回流部分活性污泥 曝氣攪動(dòng)是利用氣泡的攪動(dòng)促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產(chǎn)生自然絮凝。采用此法，可是沉淀效率提高5%8%，1m3廢水的曝氣量約0.5m3左右。常在預(yù)曝氣池或生物絮凝池內(nèi)進(jìn)行。 將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性，產(chǎn)生吸附與絮凝作用，這一過(guò)程

12、稱(chēng)為生物絮凝。這一方法可以使沉淀效率比原來(lái)的沉淀池提高10%15% ，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100400mg/L之間。隔油含油廢水的來(lái)源石油開(kāi)采及加工工業(yè)固體燃料熱加工紡織工業(yè)中的洗毛廢水輕工業(yè)中的制革廢水鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè)屠宰及食品加工機(jī)械工業(yè)中車(chē)削工藝中的乳化液石油開(kāi)采石油煉制石油化工帶水原油的分 離水鉆井提鉆時(shí)的設(shè)備沖洗水井場(chǎng)及油罐區(qū)的地面降水生產(chǎn)的油水分離過(guò)程,油品、設(shè)備的洗滌、沖洗過(guò)程焦化含油廢水焦?fàn)t氣的冷凝水洗煤氣水各種儲(chǔ)罐的排水油的狀態(tài)呈懸浮狀態(tài)的可浮油呈乳化狀態(tài)的乳化油呈溶解狀態(tài)的溶解油油滴的粒徑較大，可以依靠油水密度差而從水中分離出來(lái)，對(duì)于

13、石油煉廠(chǎng)廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油量的60%80%左右。粒徑：60m以上平流分離100150m；斜板60m以上非常細(xì)小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來(lái)；若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉(zhuǎn)化為可浮油，稱(chēng)為破乳。乳化油經(jīng)過(guò)破乳之后，就能用沉淀法分離。細(xì)分散油粒： 1060m乳化油：粒徑 10m油品在水中的溶解度非常低，只有幾個(gè)毫克每升。溶解油：515mg/L油 污 染 對(duì) 環(huán) 境 的 危害 含油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產(chǎn)生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng),甚至導(dǎo)致農(nóng)作物枯死。

14、含油廢水排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)而死亡。在灘涂上還會(huì)影響?zhàn)B殖和利用。 含油廢水排入城市溝道，對(duì)溝道、附屬設(shè)備及城市污水處理廠(chǎng)都會(huì)造成不良影響。土壤溝道水體廢水從池子的一端流入池子，以較低的水平流速流經(jīng)池子，流動(dòng)過(guò)程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的顆粒雜質(zhì)沉于池底，水從池子的另一端流出。隔油池的出水端設(shè)置集油管。大型隔油池應(yīng)設(shè)置刮油刮泥機(jī)，以及時(shí)排油及排除底泥。隔油池的池底構(gòu)造與沉淀池相同。表面一般設(shè)置蓋板，冬季保持浮渣的溫度，從而保持它的流動(dòng)性，同時(shí)可以防火與防雨。特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行管理，油水分離效果穩(wěn)定。平流式隔油池

15、可去除的最小油滴直徑為100150m，相應(yīng)的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的設(shè)計(jì)與平流式沉淀池基本相似，按表面負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用1.2m3/（m2h)；按停留時(shí)間設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用2h。平流式隔油池斜板式隔油池 斜板式隔油池可去除的最小油滴直徑為60m，相應(yīng)的上升速度約為0.2mm/s。 鐵路運(yùn)輸、化工等行業(yè)使用的小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油的密度差形成液位差而達(dá)到自動(dòng)撇油的目的。小型隔油池斜板隔油池與小型自動(dòng)撇油隔油池 當(dāng)油和水相混，又有乳化劑存在時(shí)，乳化劑會(huì)在油滴與水滴表面上形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時(shí)油和水就不會(huì)分層，而呈一種不透明的乳狀液。當(dāng)分散相是油滴時(shí)，稱(chēng)水包油乳狀液；當(dāng)分散相是水滴時(shí)，則稱(chēng)為油包水乳狀液。乳化油及破乳方法乳化油的主要來(lái)源含油（可浮油）廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動(dòng)而形成以洗滌劑清洗受油污染的機(jī)械零件、油槽車(chē)等而產(chǎn)生乳化油廢水根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要而人為制成破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。投加換型乳化劑：投入適量“換型劑”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉(zhuǎn)型為油包水（或水包