1、第四节 沉砂池与沉淀池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,沉砂池的 几种形式,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。,平流式沉砂池,结构特点： 平流式沉砂池的水流部分，实际上是一个加深加宽的明渠，两端设有闸板，以控制水流。在池底部设1-2个贮砂斗，下设排砂管。开启贮砂斗的闸阀，即能将沉砂排出。还可利用射流泵和螺旋泵排除泥砂，或利用高地或将沉砂池筑于高地，也利于排砂。,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
2、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 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
3、式,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。 沉砂中含有机物的量低于5%；,曝气沉砂池的特点：,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； 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。,曝气沉砂池的构造：,曝气沉砂池剖面示意,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
4、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为46min；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
5、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,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
6、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，可参照教材表10-5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,沉淀池的一般设计原则及参数,若无沉淀数据可选取手册设计参数。,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
7、/(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,一、平流式沉淀池平流式沉淀池是废水从池的一端进入，从另一端流处，水流在池内作水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个串联。,动画,平流沉淀池的
8、构造及工作特点,1、进水区进水区的作用是使水流均匀分布在整个断面上，尽可能减少扰动。入口流速小于25mm/s。为了保证不冲刷已有的底部沉积物，水的流入点应高出污泥层面0.5m以上。水流入沉淀池后应尽快消能，防止在池内形成短流或股流。设置整流装置。,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：,2沉淀区如前所述，要降低沉淀池中水流的Re数和提高水流的Fr数，必须设法减少水力半径，采用导流墙，对平流式沉淀池进行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条件。沉淀区的高度（有效水深H）与其前后有关处理构筑物的高程布置有关，一般约3-4m。沉淀区的长、宽、深之间相互关
9、联，应综合考虑，还应核算表面负荷。一般，L/B4， L/H10，每格宽度3-8m，不宜大于15m。,3出水区 沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。沉淀池常见出水口布置形式。,出流堰是沉淀效果好坏的重要条件，它不仅控制池内水面的高程，而且对池内水流的均匀分布影响极大。,应防止池内水流产生偏流现象。尽可能减少单位堰长的过流量，因此堰的施工必须精心，尽量做的水平。,4污泥区（积泥区和排泥区）及时排出沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥及机械排泥。目前基本都采用机械排泥，不需留存泥区，池底水平，略带坡度以便放空。,排泥方式：（1）刮泥：设置
10、刮泥机（车），池底设计坡度0.01-0.02。（2）污泥泵排泥；（3）静水压力排泥（静水压力1.5-2.0m水头，排泥管径不小于200mm）。（4）如设有多个泥斗时，则无需刮泥装置，每个泥斗设独立的排泥管及排泥阀。,5、缓冲区污泥区和清水区之间应有一个缓冲区，其深度可取0.3-0.5m，以减轻水流对存泥的搅动，也为存泥留有余地。,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) ；N
11、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，m2。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。,二、竖流沉淀池竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。,中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图,进水,出水,排泥,竖流沉淀池特点竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等。（1）当颗粒发生自由沉淀时，其沉淀效果比平流式沉淀池中低得多。（2）当颗粒具有絮凝性时，
12、则上升的小颗粒和下沉的大颗粒之间相互接触、碰撞而絮凝，使粒径增大，沉速加快。（3）沉速等于水流上升速度的颗粒将在池中形成一悬浮层，对上升的小颗粒起拦截和过滤作用，因而沉降效率比平流沉淀池高。,结构： 竖流式沉淀池多为圆形，直径介于4-7m之间。沉淀池的上部为圆筒形的沉淀区，下部为截头圆锥状的污泥区，中间为缓冲层。,沉淀池的设计：（1）沉淀时间t=1.5-2.5h；（2）表面负荷q0= 1.0-1.5m3/m2.h；对应u0=q0（参数选取）（3）有效水深H= q0t；池径D与有效水深（H）的比值不超过3：1。（4）池径D（4-7m）（5）中心管设计竖流沉淀池中心管内流速对悬浮物的去除有很大影响
13、。（中心管设计参数）,中心管设计方法中心管沉速小于30mm/s。,（5）缓冲层:反射板底距污泥表面为缓冲层,高度为0.3 -0.5m 。（6）污泥斗：贮泥斗倾角为45-60，可采用静压排泥或污泥泵排泥。 （7）集水槽多采用平顶堰或三角形锯齿堰，堰口最大负荷为1.5L/ms。当池的直径大于7m时，为集水均匀，还可设置辐射式集水槽。,竖流式沉淀池,圆形竖流式沉淀池,（1）中心管面积,（5）沉淀区面积,（2）中心管直径,竖流式沉淀池的设计 计算,（3）中心管高度,（4）中心管喇叭口到 反射板之间的缝隙高度,（6）沉淀池总面积和池径,（7）污泥区容积,或,（8）污泥斗容积,（9）沉淀池的总高度,三辐流
14、式沉淀池辐流式沉淀池是直径较大（20-30m）的圆池，最大直径可达100m。中心深度为2.5-5.0m，周边深度为1.5-3.0m。,辐流式沉淀池 结构,中心进水,周边进水,进水方式,排泥方式：辐流式沉淀池大多数采用机械刮泥，将污泥收集到中心泥斗，通过静压力或污泥泵排出，刮泥机一般每小时转2-4周。,主要设计参数：1、有效水深H不大于4m；2、池直径D不宜小于16m，D/H=6-12。3、沉淀时间 初沉池1-2h二沉池1.5-2.5h4、表面负荷q0= 1.5-3.0 m3/m2.h；5、池底坡度为0.05-0.10；中心泥斗坡度0.12-0.16。,四、斜板(管)沉淀池 (一)浅池沉降理论对
15、一深度为H、体积为V的平流式理想沉淀池，其处理水量：（1）在V、H一定时，若欲得要求的(即u0一定），处理水量Q 不能随意变化；在给定Q时，一定。（2）从式中可知：Q与u0成正比，增大Q，则u0 增大， q0 增大，降低；反之，若要提高，需减小u0，处理的流量Q就必须减小。两者不能同时满足。,知识回顾： 知识点一：对于自由沉降沉速：在相同沉淀时间t内，沉降高度H越低，u0 （u0=H/t）越小，颗粒的去除效率越高。知识点二：从理想沉淀池的特性分析：对于给定的沉淀池，沉降效率仅与u0或q0有关，与沉降高度H和沉降时间t无关。,若将沉淀池（Q、V、H、 u0 ）用平隔板分为n层浅池，则每个浅池深度
16、为h=H/n，进入每个浅池的流量为q=Q/n。 （假定水平流速不变）结论一：浅池沉速u0=q0=q/A=(Q/n)A =q0/n=u0/n，沉速减少了n倍，从而使效率大大提高。结论二：当每个浅池保持原有的沉速u0不变时，每个浅池处理的流量为q=q0A=u0A=Q，则n个浅池的总处理能力提高了n倍。,结论三： 在实际应用中，沉淀池的分格和分层还可改善水力条件（减小水力半径R、Re，增大Fr），降低水的紊动性、提高水流稳定性，增大池的容积利用系数，从而提高去除效率。工程应用：在工程实际应用中，采用分层沉淀池，排泥十分困难，所以一般将分层的隔板倾斜一个角度，以便能自行排泥，这种形式即为斜板沉淀池。如
17、各斜隔板之间还进行分格，即称为斜管沉淀池。,（二）斜板(管)沉淀池,结构特点： （1）斜板（管）倾角多采用60，斜板（管）长一般在1.0-1.2m左右，板间距一般不小于50mm。斜管管径25-35mm。（2）斜板材料：大多采用聚氯乙烯平板或波纹板；斜管多为塑料片、波形石棉板、波形玻璃钢板粘合而成的蜂窝状管，断面有正六边形、圆形、椭圆形等，常制成组装件，便于安装。,（3）斜板沉淀池的结构形式：包括：异向流、同向流及横向流。,（4）进水方式：大多采用异向流。（5）斜板（管）上部清水区为0.7-1.0m，斜板（管）下部为配水区大于1.5m（目的：布水均匀），布水区下部为污泥区。（6）出水方式：采用穿
18、孔集水管集水。 （7）排泥方式：采用多斗排泥。,沉淀单元长度,沉淀单元的断面面积为dw，则单元所通过的流量为qdwv,如果池内有n个沉淀单元，并且考虑斜板管)有一定的壁厚度，池内进出口影响及板管内采用平均流速计算时，上式可修正得沉淀池设计流量：Q=u0(Af十A) 即异向流斜板(管)沉淀池的截留速度斜板设计长度,根据同样方法，可以求得同向流情况下斜板的理论长度l及设计长度l,一个斜板单元的理论流量q=u0(af-a) 斜板沉淀池设计流量 Q=u0(Af-A) 即同向流斜板(管)沉淀池的截留速度,横向流斜板(管)沉淀池的沉淀情况如图4-19所示，由相似定律得,图4-19 横向流沉淀过程,一个沉淀单元的流量(4-50)沉淀池的设计流量 Q=Afu0横向流沉淀池截留速度,(4-49),(4-52),(4-51),理论上说，同向流斜板(管)沉淀池的效率最高，但是，由于水与沉淀物流向相同时，两相的分离较困难，所以目前普遍采用的是异向流沉淀池。,斜板（管）沉淀池的优点：（1）水力条件好。水流雷诺数可降至200以下，弗罗德数可达10-3-10-4数量级。（2）处理能力比一般沉淀池大得多，表面负荷通常9-11m3/m2.h（设计负荷）。（3）处理效率高。,提高沉淀池沉淀效果的有效途径,沉淀池均存在去除率不高的问题， 且占地面积较大，体积庞大,
