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沉淀與澄清
日期：2025-02-11 14:41
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摘要：
沉淀與澄清
一、沉淀理論基礎(chǔ)
懸浮顆粒在水中的沉降,根據(jù)其濃度及特性,可分為四種基本類型：自由沉降、絮凝沉降、擁擠沉降、壓縮沉降。
1、自由沉降
顆粒在沉降過(guò)程中呈離散狀態(tài),其形狀、尺寸和質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾。如沉砂池。
對(duì)于低濃度的離散顆粒，如沙礫、鐵屑等。
2、絮凝沉降
在沉降過(guò)程中各顆粒之間能相互黏結(jié)，其尺寸、質(zhì)量會(huì)隨深度的增加而逐漸變大，沉速也增大。例如混凝沉淀池、初沉池的后期、二沉池中初期的沉降。
懸浮物的去除率與沉淀速度、深度有關(guān)。
3、擁擠沉降
顆粒在水中的濃度較大 時(shí)，其間相互靠得很近，在下沉過(guò)程中彼此受到周圍顆粒作用力的干擾，但顆粒間的相對(duì)位置不變，作為一個(gè)整體而成層沉降。
在清水和渾水之間形成明顯的界面，沉降過(guò)程實(shí)際上就是這個(gè)界面的下沉過(guò)程。例如高濁度水的沉淀、二次沉淀池后期的沉降。
當(dāng)懸浮物質(zhì)的數(shù)量占液體體積的1%左右時(shí)就會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。
4、壓縮沉降
也稱作污泥濃縮。顆粒在水中的濃度很高時(shí)會(huì)相互接觸。上層顆粒的重力作用可將下層顆粒間的水?dāng)D壓出界面，使顆粒群被壓縮。----沉淀池底部的污泥斗中或污泥濃縮池中。
濃縮的過(guò)程是不斷排除孔隙水的過(guò)程。
二、沉淀池
按池內(nèi)水流方向的不同，可分為：
1、平流式沉淀池
*早和*常用的型式。多用于較大流量的水處理廠。
圖2-7 平流式沉淀池
2、豎流式沉淀池
單池容量小，用的較少。
圖2-8 豎流式沉淀池
3、輻射式沉淀池
直徑較大、水深相對(duì)較淺的圓形池子。適用于大型水廠。
圖2-9 輻射式沉淀池
4、斜板斜管沉淀池
為了克服普通沉淀池的去除效率低、占地面積大的缺點(diǎn)，可改善懸浮物的沉降性能(如投加混凝劑等)和改進(jìn)沉淀池的結(jié)構(gòu)（主要采用斜板和斜管式沉淀池）。
a、淺池沉淀原理：
理想沉淀池的水平流速u0為水的流量與沉淀池的面積的比值（Q/A），如果Q不變，則增大A，就可減小u0，即有更多的懸浮物可以沉下，提高了沉淀效率。又因?yàn)閠=H/u0，則在保持u0不變的條件下，隨著有效深度H的減小，沉淀時(shí)間t就可按比例縮短，從而減小了沉淀池的體積。
若將水深為H的沉淀池分隔為n個(gè)水深為H/n的沉淀池，則當(dāng)沉淀區(qū)長(zhǎng)度為原來(lái)長(zhǎng)度的1/n時(shí)，就可處理與原來(lái)的沉淀池相同的水量，并達(dá)到完全相同的處理效果，即池子越淺，越縮短時(shí)間。這就是淺池沉淀原理。
為了讓沉到底部的污泥便于去除，將這些淺的沉淀區(qū)傾斜60°，以使污泥順利滑下，則稱之為斜板沉淀池；若將沉淀區(qū)內(nèi)進(jìn)一步分隔成波紋形管或蜂窩形板，則稱之為斜管沉淀池。
b、斜板和斜管式沉淀池的構(gòu)造
根據(jù)水流和泥流的方向，可將斜板斜管沉淀池分為異向流、同向流和橫向流三種類型，圖
2-10是斜板（管）沉淀池的示意圖。
圖2-10斜板（管）及斜板（管）
1-配水槽；2-穿孔墻；3-斜板或斜管；4-淹沒(méi)孔口；5-水槽；6-排泥管；7-支架
四 澄清和澄清池
1、澄清
澄清池是完成水和藥劑的混合、反應(yīng)以及絮凝體的分離三個(gè)階段。
水中起接觸絮凝作用的介質(zhì)是呈懸浮狀態(tài)的泥渣。當(dāng)水中的懸浮顆粒與混凝劑作用而形成微小絮凝體后，一旦在運(yùn)動(dòng)中與相對(duì)巨大的泥渣接觸碰撞，就被吸附在泥渣顆粒表面而被迅速除去。
因此保持懸浮狀態(tài)的、濃度穩(wěn)定且均勻分布的泥渣區(qū)就成為決定澄清處理效果的關(guān)鍵。
2、澄清池
1) 特點(diǎn)：利用活性泥渣與原水進(jìn)行接觸絮凝,將反應(yīng)池和沉淀池統(tǒng)一在一個(gè)設(shè)備
分類
a)
a) 機(jī)械加速澄清池
是利用機(jī)械攪拌作用來(lái)完成混合、泥渣循環(huán)和接觸絮凝過(guò)程的。
整個(gè)池體由一次混合反應(yīng)區(qū)、二次混合反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)流筒、分離室和泥渣濃縮區(qū)等五個(gè)主要部分組成。
圖2-11 機(jī)械攪拌加速澄清池
泥渣濃縮斗：排去多余的污泥；機(jī)械刮泥機(jī)：**池底污泥。
優(yōu)點(diǎn)：效率較高，運(yùn)行比較穩(wěn)定，對(duì)原水水質(zhì)和處理水量的變化適應(yīng)性較強(qiáng)，操作方便。
b) 水力循環(huán)澄清池
原水加混凝劑混合后，由池子底部中心進(jìn)入池內(nèi)，經(jīng)噴嘴噴出，進(jìn)入上面的混合室、喉管和**反應(yīng)室。
圖2-12 水力循環(huán)澄清池
噴嘴和混合室組成一個(gè)射流器，噴嘴高速水流把池子錐形底部含有大量礬花的泥水吸進(jìn)混合室內(nèi)，并和加藥后的原水混合，經(jīng)**反應(yīng)室喇叭口溢流出來(lái)，進(jìn)入**反應(yīng)室中。
**反應(yīng)室和**反應(yīng)室構(gòu)成了一個(gè)懸浮區(qū)，其中礬花發(fā)揮了接觸絮凝的作用，去除了進(jìn)水中的細(xì)小懸浮物。
**反應(yīng)室出水進(jìn)入分離室，澄清后的水經(jīng)環(huán)形集水槽流出池外，沉淀泥渣則向下流動(dòng)，經(jīng)噴嘴吸入與進(jìn)水混合，在重復(fù)上述水流過(guò)程。
c) 懸浮澄清池
經(jīng)過(guò)混合反應(yīng)后的原水由池底進(jìn)入，在礬花懸浮層發(fā)生接觸絮凝作用，使進(jìn)水中的懸浮物得到去除。
懸浮物中的礬花在吸附了水中懸浮顆粒后會(huì)不斷增加，使懸浮層逐漸膨脹，當(dāng)超過(guò)一定高度時(shí)，則通過(guò)排泥窗口自動(dòng)排入泥渣濃縮室，壓實(shí)后定期排除池外。
由于在進(jìn)水量或水溫發(fā)生變化時(shí)，懸浮層工作不穩(wěn)定，因此這種池型現(xiàn)在已很少采用。
d) 沖澄清池
進(jìn)水通過(guò)配水豎井在脈沖水流發(fā)生器的控制下向池內(nèi)脈沖式間歇進(jìn)水，使池內(nèi)泥渣一直處于周期性的膨脹懸浮和下沉壓縮狀態(tài)。
水流在穿過(guò)泥渣層時(shí)，其中已形成的絮凝體便被泥渣截留而去除，使水得到澄清。
脈沖作用可使懸浮層的工作穩(wěn)定，斷面上的濃度分布均勻，加強(qiáng)了顆粒的接觸碰撞，從而改善混合絮凝的條件，提高了凈水效果。
四、預(yù)沉方式和系統(tǒng)選擇
1. 預(yù)沉方式可選用自然沉淀或混凝沉淀工藝。
混凝沉淀的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于自然沉淀。斜板斜管技術(shù)用于自然沉淀或混凝沉淀后，能大大提高經(jīng)濟(jì)性。
2. 采用混凝工藝預(yù)沉?xí)r，應(yīng)注意絮凝劑的使用范圍。
3. 工業(yè)水處理澄清器對(duì)原水懸浮物有一定的適應(yīng)范圍，如機(jī)械攪拌或水力加速澄清池為3000 mg/L、懸浮澄清池為500mg/L；當(dāng)原水懸浮物大于上述數(shù)值時(shí)，就要考慮預(yù)沉。
