水流断面A: 池宽B: 池长L容V(有效容积)如不

作者:亚洲城官网 | 2021-01-25 03:37

  水污染控制工程 西安建筑科技大学 环境工程教研室 第二章 重力沉降法 §2-1 概述 §2-2 沉降的基本原理 §2-3 沉降试验和沉降曲线 沉淀池及其设计计算 §2-1 概述 §2-2 沉降的基本原理 式中:As——运动方向的面积 Cd——牛顿无因次阻力系数: Cd=f(Re) μs——颗粒沉降速度 当受力平衡时,沉速变为μs(最终沉降速度) §2-3 沉降试验和沉降曲线 一、自由沉降试验及沉降曲线 一、试验装置 二.常规计算法(数据记录与处理) 二.常规计算法(由数据绘制沉降曲线)(续) 三.Camp图解积分法 三.Camp图解积分法(续) 三.Camp图解积分法(续) 2.Camp图解积分法(由数据绘制沉降曲线、基本概念 重力沉降 二、絮凝沉降试验及沉降曲线 理想沉淀池 一、Hazen和Camp提出这一概念。其假设条件是: §2-3 理想沉淀池 §2-3 理想沉淀池 同样地有: §2-3 理想沉淀池 二、表面负荷q0 §2-3 理想沉淀池 三、实际沉淀池 ∵ 在实际沉淀池,理想沉淀池的假设是不存在的,颗粒的运动是不规则运动。 §2-3 理想沉淀池 §2-4 沉砂池 一、一般说明 1.一般位于泵站之前或初沉池之前,用以分离水中较大的无机颗粒。 §2-4 沉砂池 二、设计计算: 曝气沉砂池、平流沉砂池为例。 曝气沉砂池: 解决沉砂池存在的问题:①砂中含有机物;②对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。 曝气的作用是使有机物处于悬浮;砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下,去除其附着的有机污染物。 例1:曝气沉砂池:工艺尺寸 2.设计内容 例1:曝气沉砂池:工艺尺寸 2.设计内容 例1:曝气沉砂池:工艺尺寸 在设计计算过程中,沉砂池的长、宽、深等工艺尺寸需同时满足有关的长宽比和宽深比,以保证沉砂池内的流态为推流式。 例1:曝气沉砂池:结构尺寸 例1:曝气沉砂池:进出水区 例1:曝气沉砂池:工艺装备 例2:平流式沉砂池 1.设计参数 例2:平流式沉砂池 2.设计内容 例2:平流式沉砂池:工艺尺寸 例2:平流式沉砂池:结构尺寸 进、出水区结构及尺寸;贮砂斗所需容积、结构。 例2:平流式沉砂池:工艺装备 输砂泵(机械排泥)、砂水分离器、刮渣设备、行车等。 §2-5 普通沉淀池 一、一般说明 (1)沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式。 (2)通常辐流式适合于大规模,竖流式适合于小规模,而平流式则无此限制。 (3)基于浅层沉降原理,出现斜板、斜管等高负荷新型沉淀池。在城市污水处理中尚存在一些问题,应用较少。 (4)包括进水区、出水区、沉淀区、污泥区和缓冲区5个功能区。 (5)根据在处理系统中位置及分离对象的不同:初沉池、二沉池。 §2-5 普通沉淀池 二、主要设计参数 (1)流量 当自流进入时,应按最大流量设计; 厂内设置提升泵房时,应按工作水泵的最大组合流量设计。 (2)负荷 沉淀池负荷(或停留时间)的选择见表3-5-1。 §2-5 普通沉淀池:主要设计参数(续) §2-5 普通沉淀池 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸 2)水渠、配水区(墙或管)、出水渠等; 按辐流式、平流式沉淀池、竖流式沉淀池分别介绍。 辐流式沉淀池(中心进水周边出水) 中心管:中心管管径按流速应大于0.4m/s的最小沉速设计; 导流筒:导流筒的深度一般为池深的一半,容积占沉淀容积的5%; 出水集水渠:现行辐流式沉淀池的出水集水渠一般位于距池壁的1/10R处; 出水堰:单侧或双侧三角堰。 超高、缓冲区 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸(辐流式沉淀池) 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸 平流式沉淀池 配水:平流式沉淀池的配水可采用进水挡板或进水穿孔墙等; 出水:一般采用三角堰; 集水:平流式沉淀池的集水采用多重集水渠; 水力计算; 超高、缓冲区。 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸(平流式沉淀池) 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸 竖流式沉淀池 配水:中心管、反射导流板 出水:一般采用三角堰; 集水:集水渠。 水力计算。 竖流式沉淀池示意图 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸(竖流式沉淀池) §2-5 普通沉淀池 3、 主要设计内容 (2)结构尺寸 1)缓冲层 在沉淀区与集泥区之间一般设置缓冲区,缓冲区的高度一般为0.3-0.5m。 §2-5 普通沉淀池 4、工艺装备 沉淀池的主要工艺装备为刮泥机。 刮泥机的设计主要按照沉淀池的形式、尺寸(直径或宽度)以及所需的排泥方式进行。 §2-5 斜板(管)沉淀池 浅层沉降原理 斜板(管)沉淀池 设计举例 §2-5 斜板(管)沉淀池:浅层沉降原理 §2-5 斜板(管)沉淀池:浅层沉降原理 §2-5 斜板(管)沉淀池:浅层沉降原理 思考: ET不变,在分层后,处理水量变化? 思考题解: ET不变,在分层后,处理水量变化? 分层后处理水量:Q’=BHv’ u0/v’= u0t/v’ t=h/L H=nh u0/v= u0t/v t=H/L 有:v’=nv 分层后处理水量:Q’=BHnv=nBHv=nQ §2-5 斜板(管)沉淀池:斜板沉淀池 §2-5 斜板(管)沉淀池:斜板沉淀池 §2-5 斜板(管)沉淀池:斜板沉淀池 §2-5 斜板(管)沉淀池:设计举例 异向流斜板(管)沉淀池的设计表面水力负荷,一般可按比普通沉淀池的设计表面水力负荷提高一倍考虑。 本章小结: 1.基本概念 ① 重力沉降法 ② 理想沉淀池 ③ 沉降原理及浅层沉降原理 作业: 1、2、3、4、5、6、7 处理水量、ET不变,在分层后,占地面积? ③ 实际应用中,考虑排泥的要求,将隔板以45~60° 角度倾斜。 按水流方向不同,可分为: 异向流、 同向流、 横向流(侧向流)。 ① 异向流 斜板沉淀池示意图 u0 v u0 d l v ;考虑斜板利用系数K: ∴ ∴ ② 同向流(同理) ③ 横向流(侧向流) 异向流斜板(管)沉淀池的设计,应符合下列要求: 一、斜板净距(或斜管孔径)为80~100mm; 二、斜板(管)斜长为1m; 三、斜板(管)倾角为60°; 四、斜板(管)区上部水深为0.7~1.0m; 五、斜板(管)区底部缓冲层高度为1.0m。 1-进水管; 2-配水槽; 3-斜板; 4-集水槽; 5-出水落水斗; 6-污泥斗; 7-排泥管 h 1 h 2 h 3 h 4 污泥斗 进水槽 出水槽 H 集砂渠 集油区 沉砂区 行车 进水管 出水管 进水管 出水管 出水渠 例1:曝气沉砂池 1.主要设计参数 旋流速度应保持0.25-0.3米/秒; 水平流速为0.1米/秒; 最大流量时的水力停留时间为1-3分钟; 有效水深一般为2-3米,宽深比一般1-1.5 长宽比一般应大于5 曝气量一般为0.2m3/m3(废水) 池内应考虑消泡与隔油装置(或设备) ( 1 )工艺尺寸 (2)结构尺寸 ( 3 )进出水区 (4)工艺装备 ( 1 )工艺尺寸 主要确定沉砂池的池长L、池宽B、池深H等。 水流断面A: 池宽B: 池长L: 池容V(有效容积): 如不满足需重新调整有关尺寸: 重新选择设计参数,从新进行设计计算。 ( 2 )结构尺寸 沉砂池的结构尺寸包括集砂斗、集砂槽、集油区等 。 集砂斗倾角不小于50o。 集砂槽设计与明渠设计相同,但设计流速应不小于0.8m/s。 集油区长度与沉砂区相同,宽度一般为沉砂区宽度的1/2- 2/3,底部以60o-75o倾角坡向沉沙区,以保证进入集油区 的砂滑入沉沙区。 (3)进出水区 进水区、配水方式、出水区 进水:沉砂池进水一般采用管道或明渠将污水直接引入配水区。 配水:由于曝气沉沙池内水流的旋流特性,一般认为对曝气沉 砂池的配水要求不十分严格,通常采用配水渠淹没配水。 出水:沉砂池出水一般采用出水堰出水,出水堰的宽度一般与 沉砂池宽度相同,依此根据堰流计算公式可确定相应的 堰上水头。 ( 4 )工艺装备 供气方式:鼓风曝气,曝气沉砂池的供气可与曝气池供气联合 进行或独立进行。 曝气设备:一般采用穿孔管,孔径一般为2-5mm。 排砂设备、集油设备:曝气沉砂池的排沙一般采用排沙泵抽吸; 浮油的收集通常采用撇油的方式;吸砂泵和撇油设 备通常置于行车上。 砂水和油水分离设备:从沉沙池排出的砂水和油水混合物含水 率仍很高,通常设置砂水分离器和油水分离器对其 分别进行处置。 ① 流量Q:按Qmax设计; 自流时,按最大流量; 泵输送时,按泵的最大组合流量 ② 分格数n:n≥2 ③ 水平流速v:0.15~0.3m/s ④ 停留时间:t≥30~60s 1.工艺尺寸 2.结构尺寸 3.进出水区 4.工艺装备 ① 长度L(m):L=V·t ② 过水面积F(m2):F=Q/V ③ 池宽B(m):B=F/h2 单格宽:b=B/n h2为有效水深 校核最小流速Vmin≥0.15m/s 结合单格宽、砂斗壁倾角,确定砂斗上、下底宽a、a2和高使设计的砂斗容积等于或不小于所需砂斗容积。 (生活污水) 表3-5-1 沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系 96-98 7-19 1.0-2.0 1.5-2.5 生物膜法 99.2-99.5 10-21 1.0-1.5 1.5-2.5 活性污泥法 二沉池 95-97 14-25 1.5-3.0 1.0-2.0 二级处理 96-97 15-27 1.5-2.5 1.5-2.0 仅一级处理 初沉池 污泥含水率 (%) 污泥量(干物质) (g/pc.d) 表面负荷 (m3/m2.h) 沉淀时间 (h) 沉淀池位置 类别 3、 主要设计内容 (1)工艺尺寸 1)有效沉淀面积、池长、池宽、池深等; 沉淀区有效容积V: 沉淀区高度h1: 对于辐流式沉淀池,依据沉淀面积即可确定沉淀池的直径; 对于平流式沉淀池,依据必需的长宽比和宽深比可确定沉淀池的长和宽。 对于竖流式沉淀池,工艺尺寸的确定另外给出。 有效沉淀面积A: 设计计算 ① 有效水深h2:通常取1/2半径处的深度值 或 (f为中心管面积) ② 表面积F:F=Q/q ③ 有效直径: ④ 径深比: 径∶深不小于6 中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图 平流式沉淀池示意图 ① 沉降区表面积: ② 沉淀区长度L2=V·t V≤5mm/s t取1.5~2.0h ③ 沉淀区宽度B2=A/L2 L2/b=4~5 (不满足长宽比要求时,应分为n格,当采用机械刮泥时,b还应与刮泥机的衍架宽度相对应) 进水 排泥 出水 ① 中心管:V1≤30mm/s, ② 上升部分:V=0.3~1mm/s,即q=2.0~3.0m3/m2·h,直径D: ③ 上升深度h2:h2=V·t 无资料时,t取1.5~2.0h,径深比不大于3 ④ 泥斗计算、超高、缓冲区高度同前; 中心管及反射板计算见P37 优缺点:排泥多采用重力排泥,简单易行;对Q波动适应能力小; 适于中小厂。与平流式及辐流式不同,其ET = (1-p0)×100% 辐流式沉淀池泥斗一般为圆台形,上部直径为2m,下部直径为0.5-1m,泥斗倾角大于45o; 平流式沉淀池泥斗一般为(正)棱台形,上部边长与池宽相同(若池宽较大时可设多个泥斗),下部边长一般为0.5-1.0m,泥斗倾角大于45o。 竖流式沉淀池泥斗:圆台形或(正)棱台形。 2)泥斗 ① ↓,∴ET↓ Q ,当A一定时,u0 ,从而使u≥u0所占百分率(1 – p0)×100%↓, 反之,若要ET , 则要以减小处理能力为代价。 ② 当分为n层时 ,当A一定时, 每层处理的水量为 ∴(1 – p0)×100%↑, ↑ 等于n ∴ET↑ * * 第二篇 不溶态污染物的分离技术 中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图 进水 出水 排泥 沉降动力学 :颗粒受力情况分析 对于球形颗粒: ① 层流区(stokes区): ③ 紊流区(牛顿区) ② 过渡流区(艾伦区) 一、自由沉降试验及沉降曲线 二、絮凝沉降试验及沉降曲线 三、Camp图解积分法及沉降曲线 二、常规计算法及沉降曲线-Δhi 试验装置示意图 E μ Cn … Ci … C3 C2 C1 C0 C ? … H0 –Δhi-1 … H0 –Δh1 H0 H0 H tn … ti … t3 t2 t1 t0 t E 沉降时间,t (min) 图3-1 E-t曲线 最小沉速,u E 图3-2 E- u曲线 给定的沉降时间t内: 对于μ≥μ0的颗粒全部除去 对于μμ0的颗粒可被部分去除。 p0 1-p0 给定的沉降时间t内: 对于d≥d0的颗粒全部除去 对于dd0的颗粒可被部分去除。 p0 1-p0 ??:对于μμ0的颗粒,可去除部分所占比例是多少?去除率是多少? H h μ <μ0的颗粒中,di → di + dd范围内颗粒所占SS总量的百分率用dp表示。 对于μ <μ0的颗粒,其中可去除部分所占比例为: 则在di → di + dd范围内能被去除部分颗粒占SS总量的百分率为: 对于全部μμ0颗粒群体,可去除部分为: μ≥μ0部分颗粒所占百分率为1 – p0 则,总沉降效率为ET : 沉降速度 μ μ0 1-p0 p0 p0 沉降速度 u μi △pi 沉降速度分布曲线 沉降速度分布曲线颗粒分率,p 颗粒分率,p E 沉降时间,t (min) E-t曲线 最小沉速,μ E E- u曲线 ET-t E-t ET- μ E- μ 2、重点 ① 基本概念 ② 沉降试验和沉降曲线、难点 Camp图解积分法计算ET 颗粒的形状d、在沉降过程中改变; 浓度上稀下浓;SS浓度随水深度变化而变化,且呈现非线性变化。 u随d 而增大。 ● 装置:φ140~150mm H=2.0~2.5m 4~5个取样口,间距500mm ● 取样: C0由t=0时中间取样口采集 t1、t2、…、ti、…、tn时,同时从各取样口取水样(两份, 求平均浓度),用以确定不同时间、不同水深处残留的SS 浓度C1、C2、…、Ci、…、Cn。 ● 绘图: 例如:0.5m、1.0m、1.5m处各有一取样口,按设定的 时间序列同时取样,并计算Et。 沉降时间, t (min) 0.5m 1.5m 工 作 水 深 (m) 沉降时间, t (min) 10 20 30 40 50 60 Et-t 曲线 SS等去除率曲线)在沉淀池各过流断面上,各点处水都以流速V作水平运动。 (2)进水中SS颗粒沿水深呈均匀分布,其水平分速等于水的水平流速,并从竖直分速u匀还下沉; (3)颗粒一经沉到水底再不重新浮起 (即认为沉到底部即视为被去除) 入 流 区 出 流 区 污泥区 理想沉淀池示意图 ① 沉降线为未被去除颗粒; ② 为刚好100%去除颗粒; ③ 为可部分去除颗粒; ④ 为可全部去除颗粒。 可见,静沉试验所得到的沉降规律也可适用于理想沉淀池。 ① q0在数值上等于最小沉降速度; ② q0↓,ET↑; ③ 在离散型沉降中,当处理水量为定值是,处理效率ET 仅是沉降区表面积的函数,而与水深无关。A↑,q0↓, 则ET↑。 四、对于絮凝沉降 颗粒之间并聚变大,或 变大,u也会之变大。 其运动轨迹发生变化: 入 流 区 出 流 区 污泥区 絮凝沉降颗粒运动轨迹 但是,为保守起见,沉降效率依然按照: 进行计算。 以使水泵、管道免受磨损和阻塞;以减轻沉 淀池的无机负荷;改善污泥的流动性,以便于排放、输运。 2.分类: 按池内水流方向的不同,可分为平流式、竖流式、离心式、 曝气式等。 3.由于曝气沉沙池和环流式(离心式)沉砂池对流量变化的适 应性较强,除砂效果好且稳定,条件许可时,建议尽量采用曝气 沉沙池和环流式沉砂池。 *

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