3.3沉淀理論一、沉淀類型——根據(jù)水中懸浮物的密度、濃度及凝聚性等性質(zhì)劃分1.自由沉淀：顆粒呈離散狀態(tài)(懸浮物濃度不能高），互不于擾，其形狀、大小、密度等均不改變，沉淀速度（可理論計(jì)算出來）恒定。懸浮物濃度不高且無絮凝性時(shí)常發(fā)生這類沉淀。例如，沉砂池的沉淀。2.絮凝沉淀：當(dāng)水中懸浮物濃度不高，但有絮凝性時(shí)，在沉淀過程中顆?；ハ嗄郏淞胶唾|(zhì)量增大，沉速不斷加大。如活性污泥的沉淀。(二沉池）3.成層沉淀：當(dāng)懸浮物濃度較高，顆粒下沉受到周圍其他顆粒的干擾，互相牽扯形成層狀物整體沉淀，在顆粒層與澄清水層之間存在明顯的界面。沉淀速度就是界面下沉的速度。（二沉池下部、濃縮池開始）4.壓縮沉淀：當(dāng)懸浮物濃度很高，顆?；ハ嘟佑|，互相支撐時(shí)，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出、顆粒被壓縮，污泥得到濃縮。（濃縮池）

2

自由沉降的特點(diǎn)：

發(fā)生條件：

廢水中的懸浮固體濃度不高，而且不具有凝聚性時(shí)發(fā)生的。特征：

※沉降過程中，固體顆粒不改變形狀和尺寸，也不互相粘合，各自獨(dú)立地完成沉降過程。

※顆粒的沉降速度在經(jīng)一定的沉降時(shí)間后保持不變?，F(xiàn)象：

實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀察到水是從上到下逐步變清的。3

自由沉降過程示意圖液面t=0時(shí)t=t1時(shí)t=t2時(shí)t=無窮大時(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。4

絮凝沉降的特點(diǎn)：

發(fā)生條件：

固體濃度也不高，但具有凝聚性是發(fā)生的。特征：

※在沉降的過程中，顆粒互相碰撞、粘合，結(jié)合成較大的絮凝體而沉降；

※沉降的過程中顆粒的尺寸不斷變化；顆粒的沉降速度是變化的?，F(xiàn)象：

水也是逐漸變清的，但可觀察到顆粒的絮凝現(xiàn)象。5

成層沉降的特點(diǎn)：

發(fā)生條件：

廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后發(fā)生的。特征：

每個(gè)顆粒的沉淀將受到其周圍顆粒存在的干擾，沉速有所降低，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個(gè)整體，各自保持相對(duì)不變的位置共同下沉?，F(xiàn)象：

實(shí)驗(yàn)時(shí)可觀察到水與顆粒群之間有明顯的分界面，沉降的過程實(shí)際上是該界面下沉的過程。6

壓縮沉降的特點(diǎn)：

發(fā)生條件：

廢水中懸浮物的濃度很高時(shí)發(fā)生的。特征：

此時(shí)固體顆粒互相接觸，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮?，F(xiàn)象：

粒群與水之間也有明顯的界面，但顆粒群部分比成層沉降時(shí)密集，界面的沉降速度很慢。7

開始時(shí)在攪拌的作用下是分布均勻清水區(qū)，此處等于出水的水質(zhì)沉降區(qū)，該區(qū)內(nèi)濃度基本相同，且不隨時(shí)間變化過渡區(qū)，該區(qū)內(nèi)濃度隨深度變化壓縮區(qū)，該區(qū)內(nèi)濃度基本相同，但比沉淀區(qū)高沉降區(qū)和清水區(qū)有明顯的界面，沉降的過程是該界面以等速下沉8

顆粒性質(zhì)和濃度對(duì)沉降類型的影響

活性污泥在二沉池中的沉淀過程自由沉淀分析自由沉淀沉速公式斯托克斯公式：①顆粒沉速u的決定因素是

，(是沉/?。浚诔了賣與顆粒的直徑d2成正比，所以增大顆粒直徑d，可大大地提高沉淀(或上浮)效果；（大陸科技）③u與

成反比，

決定于水質(zhì)與水溫，在水質(zhì)相同的條件下，水溫高則

值小，有利于顆粒下沉(或上浮)；④由于污水中顆粒非球形，故沉速公式不能直接用于工藝計(jì)算。絮凝沉淀區(qū)域沉淀

二、理想沉淀池(ideasettlementtank原理

1.假設(shè)條件

（1）污水在池內(nèi)沿水平方向作等速流動(dòng)，水平流速為v，從入口到出口的流動(dòng)時(shí)間為t；

（2）在流人區(qū)，顆粒沿截面AB均勻分布并處于自由沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于水平流速v；

（3）顆粒沉到池底即認(rèn)為被去除,不再浮起。2.平流理想沉淀池示意圖分區(qū)：流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)。ji17

u<u0的顆粒u<u0的顆粒入流區(qū)u>u0的顆粒u=u0的顆粒u=u0的顆粒vu3.平流理想沉淀池去除效率分析1)沉速ut≥u0的顆粒，都可在D點(diǎn)前沉淀，見軌跡I所代表的顆粒；去除量為1－P0;（參見自由沉淀實(shí)驗(yàn)曲線）2)沉速ut

＜u0的那些顆粒，視其在流入?yún)^(qū)所處的位置而定，若靠近水面處，則不能被去除，見軌跡I實(shí)線所代表的顆粒；同樣的顆粒若靠近池底的位置，就能被去除，見軌跡II虛線所代表的顆粒.去除量為：

；3）理想沉淀池總?cè)コ?

P0;：沉速小于u0的顆粒占全部懸浮顆粒的比值（即剩余量）u0-能被完全除去的最小顆粒的沉降速度(認(rèn)定的）；自由沉淀試驗(yàn)曲線(等去除率曲線？）4.表面負(fù)荷q與顆粒沉速u0的關(guān)系1）在單位時(shí)間內(nèi)通過沉淀池單位表面積的流量，即Q/A，一般稱之為表面負(fù)荷(surfaceloading)或溢流率(surfaceoverflowrate)（過流率），用q表示，單位為：m3/(m2

h)或m3/(m2

s)。2）若需要去除的顆粒的沉速u0確定后，則沉淀池的表面負(fù)荷q值同時(shí)被確定（q=u0)。因?yàn)椋盒跄恋?去除率的計(jì)算輻流理想沉淀池去除率(變水平流速的平流沉淀）豎流理想沉淀池去除率實(shí)際沉淀池與理想沉淀池之間的誤差由于實(shí)際沉淀池在池深與池寬方向都存在著水流分布不均勾的問題以及由于污水溫差、風(fēng)力、水流與池壁之間的摩擦阻力等原因造成紊流，使實(shí)際沉淀池的去除率低于理想沉淀池。1）深度方向水平流速度不均的影響結(jié)論：深度方向水平流速度不均對(duì)去除率沒有影響2）寬度方向水流速度分布不均勻的影響結(jié)論：降低沉淀池的去除率.中間處流速大，流量大，顆粒沉淀時(shí)間縮短，去除率降低。3.4沉砂池一、沉砂池概述：1.作用：從污水中去除比重較大的無機(jī)顆粒。2.工作原理：控制流速的方法使砂粒等沉淀，而污泥不沉。3.設(shè)置位置：泵站前、倒虹管前、沉淀池前4.類型：平流式沉砂池、多爾沉砂池、曝氣沉砂池、鐘式沉砂池。5.沉砂池設(shè)計(jì)的一般規(guī)定（1）城市污水處理廠一般均應(yīng)設(shè)置沉砂池；

（2）沉砂池按去除相對(duì)密度2.65、粒徑0.2mm以上的砂粒設(shè)計(jì)(屬自有沉淀,計(jì)算沉速）；（3）設(shè)計(jì)流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮：當(dāng)污水為自流進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期的最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算；當(dāng)污水為提升進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期工作水泵的組合流量計(jì)算；在合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算。（4）沉砂池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于2個(gè)，并宜按并聯(lián)系列設(shè)計(jì)。當(dāng)污水量較小時(shí)，可考慮一格工作，一格備用。5.沉砂池設(shè)計(jì)的一般規(guī)定（5）城市污水的沉砂量可按106m3污水沉砂30m3計(jì)算，其含水率為60%，容重為1500kg/；合流制污水的沉砂量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。（6）砂斗容積按不大于2d的沉砂量計(jì)算，斗壁與水平面的傾角不應(yīng)小于55°。（7）除砂一般宜采用機(jī)械方法，并設(shè)置貯砂池或曬砂場(chǎng)。采用人工排砂時(shí)，排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。（8）重力排砂時(shí)，沉砂池與貯砂池應(yīng)盡可能靠近。

3.4.1平流沉砂池1.工藝結(jié)構(gòu)與組成：

組成：入流渠、出流渠、閘板、水流部分、沉砂斗31

平流式(horizontal-flow)：廢水從池一端流入，沿水平方向在池內(nèi)流動(dòng)，從另一端溢出，池的形狀呈長(zhǎng)方形.3.4.1平流沉砂池2.優(yōu)點(diǎn)：截留無機(jī)顆粒效果較好、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡(jiǎn)單和排砂方便等優(yōu)點(diǎn)。3.缺點(diǎn)：沉砂中含有15%的有機(jī)物，使沉砂的后續(xù)處理難度增加。5.設(shè)計(jì)參數(shù)：①水平流速：最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；②最大流量時(shí)停留時(shí)間不小于30s，一般采用30~60s；③有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25—1m，每格寬度不小于0.6m；④進(jìn)水頭部應(yīng)采取消能和整流措施,保證進(jìn)水均勻。⑤池底坡度一般為0.01—0.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時(shí)，可根據(jù)設(shè)備要求考慮池底形狀（如江寧污水廠）。

3.4.2曝氣沉砂池1.組成：圖3-20。2.降低沉砂中有機(jī)物的原理在池內(nèi)集砂槽側(cè)設(shè)曝氣裝置，使池內(nèi)水流作旋流運(yùn)動(dòng)，無機(jī)顆粒之間的互相碰撞與摩擦機(jī)會(huì)增加，把表面附著的有機(jī)物摩去；旋流產(chǎn)生離心力把密度較大的無機(jī)物甩向外層并下層，密度較輕的有機(jī)物旋至水流中心隨水帶走?？墒钩辽爸械挠袡C(jī)物含量低于10%。（氣固摩擦作用不是主要的，曝氣量?jī)H為0.1-0.2m3/m3污水）3.優(yōu)點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水的旋轉(zhuǎn)速度，使除砂效率穩(wěn)定，受流量變化較小，同時(shí)還對(duì)污水起預(yù)曝氣作用。

4.設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）旋流速度應(yīng)保持0.25~0.3m/s；（2）水平流速為0.06~0.12m/s；（3）最大流量時(shí)停留時(shí)間為1~3min；（4）有效水深2~3m，寬深比一般采用1~2；（5）長(zhǎng)寬比可達(dá)5，當(dāng)池長(zhǎng)比池寬大得多時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板；（6）1m3污水的曝氣量為0.2m3空氣；（7）空氣擴(kuò)散裝置設(shè)在池的一側(cè)，距離池底約0.6~0.9m，送氣