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工業(yè)污水處理物理法——沉淀（中）

      （一）沉淀的功能和原理

      廢水中密度大于水的懸浮物可以在重力的作用下，通過沉降作用得以分離。通過這種作用去除廢水中懸浮物的方法稱為沉淀法。沉降法的主要去除對(duì)象是懸浮液中粒徑在10μm以上的可沉固體，即在2h左右的自然沉降時(shí)間內(nèi)能從水中分離出去的懸浮固體。沉淀法通過對(duì)廢水中這些顆粒物的去除，一不僅降低了廢水中污染物的濃度，同時(shí)對(duì)保證整個(gè)廢水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行也起到了重要作用。

      沉淀過程簡單易行，分離效果較好，是水處理的重要過程之一，幾乎是所有水處理過程不可缺少的基本單元之一。在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行重力沉降吩分離的構(gòu)筑物有以下兩種：①沉砂池；②沉淀池。

      （二）沉淀池的組成

      本章我們?cè)賮砹牧某恋沓亍３恋沓赜梢韵?個(gè)功能區(qū)組成：①流入?yún)^(qū)；②沉降區(qū)；③流出區(qū)；④污泥區(qū)。

      ①流入?yún)^(qū)的作用是進(jìn)行配水。

      ②沉降區(qū)是可沉顆粒與水分離的區(qū)域。

      ③流出區(qū)的作用是進(jìn)行集水，流入?yún)^(qū)和流出區(qū)使水流均勻地分布在各個(gè)過流斷面，為提高容積利用系數(shù)和固體顆粒的沉降效果提供盡可能穩(wěn)定的水力條件。

      ④污泥區(qū)是污泥貯存、濃縮和排放的區(qū)域。

      （三）沉淀池的常見類型

      根據(jù)沉淀池在生物處理系統(tǒng)中所處的位置，可分為初次沉淀池和二次沉淀池兩種。前者設(shè)于生物處理前，后者設(shè)于生物處理后，用于沉淀活性污泥或脫落生物膜。城鎮(zhèn)污水處理廠的初次沉淀池和二次沉淀池的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行管理在第五章中進(jìn)行詳細(xì)介紹。

      根據(jù)水流方向，沉淀池可以分為以下4種類型：①平流式；②豎流式；③輻流式；④斜板（管）式。

      ①平流式沉淀池

      平流式沉淀池型呈長方形，水是按水平方向流過沉降區(qū)并完成沉降過程的。廢水由進(jìn)水格經(jīng)淹沒孔口進(jìn)入池內(nèi)。在孔口后面設(shè)有擋板或穿孔整流墻，用來消能穩(wěn)流，使進(jìn)水沿過流斷面均勻分

布。人流處的擋板一般高出池水水面0.1~0.15m，擋板的浸排泥沒深度不應(yīng)小于0.25m，并距進(jìn)水口0.5-1.0m。

      在沉淀池末端設(shè)有溢流堰（或淹沒口）和集水槽，澄清水溢過堰口，經(jīng)集水槽排出。在溢流堰前也設(shè)有擋板，用以阻擋浮渣，浮渣通過可轉(zhuǎn)動(dòng)的排渣管收集和排除。溢流堰常采用鋸齒形三角堰，水面位于齒高的1/2處。為了減少負(fù)荷、改善出水水質(zhì)，溢流堰可采用多槽沿程布置。出流擋板入水深0.3~0.4m，距溢流堰0.25~0.5m。

      池體下部靠進(jìn)水端有泥斗，斗壁傾角為50°~60°，池底以0.01~0.02的坡度坡向泥斗。當(dāng)刮泥機(jī)的鏈帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嵌在鏈帶上的刮泥板就將池底的沉泥向前推入泥斗，而位于水面的刮板則將浮渣推向池尾的排渣管。泥斗內(nèi)設(shè)有排泥管，開啟排泥閥時(shí)，泥渣便在靜水壓力作用下由排泥管排出池外。排泥的水凈壓力大于1.5m，排泥管直徑通常不小于200mm。為保證沉人池底和泥斗中的泥不再浮起，緩沖區(qū)深度為300~500mm。為了不設(shè)置機(jī)械刮泥設(shè)備，可采用多斗式沉淀池，在每個(gè)貯泥斗單獨(dú)設(shè)置排泥管，各自獨(dú)立排泥，互不干擾。

      平流式沉淀池的沉淀區(qū)有效水深一般為2~3m，廢水在池中停留時(shí)間為1~2h，表面負(fù)荷1~3m/h,水平流速一般不大于5mm/s。為了保證廢水在池內(nèi)分布均勻，池長與池寬比以4~5為宜。平流式沉淀池的主要優(yōu)點(diǎn)是：有效沉淀區(qū)大，沉淀效果好，造價(jià)較低，對(duì)廢水流量的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是占地面積大，排泥較困難。

      ②豎流式沉淀池

      豎流式沉淀池可以是圓形或正方形。直徑或邊長為4~7m，一般不大于10m。沉淀區(qū)呈圓柱體，污泥斗為截頭倒錐體。圖3-11為圓形豎流式沉淀池。污水從中心管自上而下流入，經(jīng)反射板折向上升，澄清水由池四周的鋸齒堰溢入出水槽。出水槽前設(shè)擋板，用來隔除浮渣。污泥斗傾角45°~60°，污泥靠靜水壓力h由污泥管排除。

      中心管內(nèi)的流速口不宜大于100mm/s，末端設(shè)喇叭口及反射板，起消能及折水流向上的作用。污水從喇叭口與反射板之間的間隙流出的速度不應(yīng)大于40mm/s。另外為了保證水流自下而上作垂直流動(dòng)，徑深比D：h2≤3：1。

      豎流式沉淀池的優(yōu)點(diǎn)是：排泥容易，不必設(shè)置機(jī)械刮泥設(shè)備，占地面積小。其缺點(diǎn)是造價(jià)高、單池容量小，池深大，施工困難，一般適用于中小型污水處理廠。

      ③輻流式沉淀池

      輻流式沉淀池呈圓形或正方形，直徑（或邊長）為6 60m，最大可達(dá)100m。池周水深為1.5-3m，用機(jī)械排泥，池底坡度一般為0.05。輻流式沉淀池可用作初次沉淀池或二次沉淀池。為中心進(jìn)水，周邊出水，中心傳動(dòng)排泥。為了使布水均勻，進(jìn)水管設(shè)穿孔擋板，穿孔率為10%~20%。出水堰亦采用鋸齒堰，堰前設(shè)擋板，攔截浮渣。

      刮泥機(jī)由桁架及傳動(dòng)裝置組成。當(dāng)池徑小于20m時(shí)，采用中心傳動(dòng)；當(dāng)池徑大于20m時(shí)，采用周邊傳動(dòng)。轉(zhuǎn)速為1~1.5m/min（周邊線速），將污泥推入污泥斗。然后用靜水壓力或污泥泵排除。

      輻流式沉淀池的優(yōu)點(diǎn)是：建筑容量大，采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理簡單。其缺點(diǎn)是池中水流流速不穩(wěn)定，機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高。這種池型適用于處理水量大的場(chǎng)合。

      ④斜板（管）式沉淀池他利更大，4-6倍60效來

      斜板（管）式沉淀池是根據(jù)淺層沉降原理設(shè)計(jì)的新型沉淀池。與普通沉淀池比較，它具有容積利用率高和沉降效率高的優(yōu)點(diǎn)。

      如前所述，池長為L，池深為H，池中水平流速為v，顆粒沉速為u0的沉淀池中，在理想狀態(tài)下u0＝v（H/L），當(dāng)L與v不變時(shí)，池深H越淺，u0越小，說明可被沉淀去除的懸浮物顆粒也越小。若用水平隔板,將H分為三等層，每層深H/3。在u0與v不變的條件下，只需L/3，就可將沉速為u0的顆粒去除，總?cè)莘e可減小到1/3。如果池長L不變，由于池深為H/3，水平流速可增加3倍。仍能將沉速為u0的顆粒沉淀掉，處理能力可提高3倍。把沉淀池分成n層就可把處理能力提高n倍。這就是淺層沉淀理論。

      斜板（管）式沉淀池就是通過在沉淀池中設(shè)置斜板（管），達(dá)到淺層沉淀的目的。水從斜板之間或斜管內(nèi)流過，沉淀在斜板（斜管）底面上的泥渣靠重力自動(dòng)滑入泥斗。斜板傾角通常按污泥的滑動(dòng)性及其滑動(dòng)方向與水流方向是否一致來考慮，一般取30°~60°。為了安裝和檢修的方便，通常將許多斜板或斜管預(yù)制成模塊，然后安裝在沉淀池內(nèi)。

      這種沉淀池常用穿孔整流墻布水，以穿孔管或淹沒孔口集水，也可在池面上增設(shè)潛孔式中途集水槽使集水更趨均勻。集泥常采用多斗式，以穿孔管靠靜壓或泥泵排泥。沉降區(qū)高度大多為0.6-1.0m，入流、出流區(qū)高度分別為0.6~1.2m 和0.5~1.0m。為防止水流短路，須在池壁與斜板或斜管體間隙處安裝阻流板。

      斜板和斜管體常用薄塑料板壓膜和黏結(jié)制成。斜板可用平板或波紋板。斜管斷面有正六邊形、菱形、圓形和正方形，其中以前兩種最為常用。

      斜板沉淀池按水流方向，可分為上向流（又稱異向流）、平向流（又稱側(cè)向流）、下向流（又稱同向流）三種。斜管沉淀池只有上向流與下向流兩種。

      異向流斜板（管）長度通常采用1~1.2m，傾角60°，板間垂直間距一般為0.08~0.12m，緩沖層高度一般采用0.5~1.0m。同其他沉淀池相比，斜板（管）式沉淀池可以減少池深，縮短沉淀時(shí)間，減少沉淀池的體積，提高沉淀效率。但存在以下一些缺點(diǎn)：造價(jià)較高；斜板（管）上部在日光照射下會(huì)大量繁殖藻類，導(dǎo)致污泥量增加，板間易積泥，不宜用于處理黏性較高的泥渣。

      結(jié)語：

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