1、第二章 污水的物理處理 第一節 格柵和篩網第二節 沉淀的基礎理論第三節 沉砂池第四節 沉淀池第五節 隔油池第六節 氣浮池第二節 沉淀的基礎理論 沉淀法是利用水中懸浮顆粒和水的密度差，在重力作用下產生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。 沉淀處理工藝的四種用法 沉砂池：用以去除污水中的無機易沉顆粒物。初次沉淀池：較經濟地去除污水中懸浮固體，減輕后續生物處理構筑物的有機負荷。二次沉淀池：用來分離生物處理工藝中產生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體積，降低后續構筑物的尺寸及處理費用等。自由沉淀 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮固體之

2、間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆粒的物理性質不變。發生在沉砂池中。 根據水中懸浮顆粒的性質、凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型 懸浮顆粒濃度不高；沉淀過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。沉淀過程中，顆粒的質量、形狀、沉速是變化的。二沉池中間段活性污泥沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀區域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀 懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，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生。 懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間

3、已擠壓成團狀結構，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程存在壓縮沉淀。自由沉淀過程示意圖液面t=0時t=t1時t=t2時t=無窮大時在攪拌的作用下分布均勻隨著沉降的進行，上部變清到一定時間，沉降完成。含量少的泥砂在水中的沉淀現象：實驗時可觀察到水是從上到下逐步變清的。自由沉淀及其理論基礎 分析的假定沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質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 靜水中懸浮顆粒開始沉淀時, 因受重力作用產生加速運動,經過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產生的阻力平衡時, 顆粒即等速下

4、沉 懸浮顆粒在水中的受力：重力F1、浮力F2、摩擦阻力FD重力大于浮力時，下沉；重力等于浮力時，相對靜止；重力小于浮力時，上浮。FDF2F11.懸浮顆粒在水中受到的作用 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. 水對自由顆粒的摩擦阻力式中： FD水對顆粒的摩擦阻力； 阻力系數； A自由顆粒的投影面積； uS顆粒在水中的運動速度， 即顆粒沉速。 懸 浮 顆 粒 在 水 中 的 受 力 分 析球狀顆粒自由沉淀的沉速公式 當顆粒所受外力平衡時，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：

5、當顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過程中其周圍的繞流速度亦小時，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計，顆粒運動是處于層流狀態。在層流狀態下，=24/Re， 帶入式中，整理得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式（亦稱斯托克斯公式）：式中:水的動力黏度。顆粒沉降速度us影響因素有：斯托克斯公式:us與顆粒與水的密度差s-L成正比關系。 當s時u0，顆粒下沉；(沉淀法) 當s時,u0，顆粒上浮；(浮上法) 當s=時，u=0，顆粒在水中呈懸浮狀態，顆粒既不下沉也不上浮。(絮凝沉淀或氣浮法) us與顆粒直徑d的平方成正比。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

6、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 理想沉淀池按功能分區：進水區、沉淀區、出水區和污泥區 假定沉淀區過水斷面上各點的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進口區域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水斷面上；顆粒一經沉到池底，即認為已被去除。由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：理想沉淀池的工作原理示意圖uu0的顆粒uu0的顆粒u=u0的顆粒u=u0的顆粒vu出水區理想沉淀池工作過程分析式中：v顆粒的水平分速； Q進水流量； A沉淀區過水斷面 面積， Hb； H沉淀區的水深； b沉淀區寬度。當某一顆粒進入沉淀池后另

7、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，其水平流速v等于水流速度顆粒運動的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v 設u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當顆粒沉速uu0時，無論這種顆粒處于進口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上圖中的跡線xy與xy。當顆粒沉速uu0時，位于水面的顆粒不能沉到池底，會隨水流出，如左下圖中軌跡xy所示；而當其位于水面下的某一位置時，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡xy所示。說明對于沉速u小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會沉到池底被去除。 在同一沉淀

8、時間t，下式成立：故 對于沉速為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 u1u0的兩部分，故沉淀池對懸浮物的去除率為： 設沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP，其中的 的顆粒將會從水中沉到池底而去除。式中：P0沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的比例； （1-P0）沉速u0的顆粒去除率。 上頁圖的運動跡線中的相似三角形存在著如下的關系： 將上式帶入式中 并簡化后得出 Q/A反映沉淀池效率的參數，一般稱為沉淀池的表面水力負荷，或稱沉淀池的溢流率，用符號q表示： 理想沉淀池中，u0與q在數值上相同，但它們的物理概念不同：u0的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時間