平流式沉淀池的設計
平流式沉淀池主要設計參數(shù)為水平流速、沉淀時間、池深、池寬、長寬比、長深比 等,設計有關要點如下:
(1)沉淀出水濁度,當作化學水處理進水水質時應不大于5NTU,當作冷卻水水質時 應不大于20NTU。
(2)池數(shù)或分格數(shù)一般不少于2座。
(3)沉淀時間一般采用1.0~3.0h。當處理低溫、低濁度水或高濁度水時,沉淀時間 應適當增長。
(4)沉淀池內平均水平流速一般為10~25mm/s。
(5)有效水深一般為3.0~3.5m,一般為0.3~0.5m。
(6)池的長寬比應不小于4:1,每格寬度或導流墻間距一般采用3~9m,大為15m。
(7)池的長深比應不小于10:1。采用吸泥機排泥時,池底為平坡。
(8)平流式沉淀池進出口形式及布置,對沉淀池出水效果有較大的影響。一般情況 下,當進水端用穿孔墻配水時,穿孔墻在池底積泥面以上0.3~0.5m處至池底部分不設孔 眼,以免沖動沉泥。當沉淀池出口處流速較大時,可考慮在出水槽前增加指形槽的措施, 以降低出口槽堰口的負荷。
(9)防凍可利用冰蓋 (適用于斜坡式池子) 或加蓋板 (應有人孔、取樣孔),有條件 時亦可利用廢熱防凍。
(10)泄空時間一般不超過6h。
(11)弗勞德數(shù)一般控制在1×10~1×10之間。
(12)水平沉淀池內雷諾數(shù)一般為4000~15000間,多屬紊流。設計時應注意隔墻設 置,以減少水力半徑R,以降低雷諾數(shù)。
(13)為節(jié)約用地,大型水平沉淀池也可疊建于清水池之上,但沉淀池嚴格 不漏。
(14)平流沉淀池一般采用直流式布置,避免水流轉折。但是,為滿足沉淀時間和水 平流速的要求,往往池長較長,一般在80~100m之間。當?shù)匦螚l件受限制或處理規(guī)模較 小 (如3×10m/d) 以下,也可采用轉折布置。
池體平面多為圓形,也有方形的。直徑較大而深度較小,直徑為20~100米,池中心水深不大于4米,周邊水深不小于1.5米。廢水自池中心進水管入池,沿半徑方向向池周緩慢流動。懸浮物在流動中沉降,并沿池底坡度進入污泥斗,澄清水從池周溢流入出水渠。
近年設計成的新型的斜板或斜管沉淀池。主要就是在池中加設斜板或斜管,可以大大提高沉淀效率,縮短沉淀時間,減小沉淀池體積。但有斜板、斜管易結垢,長生物膜,產生浮渣,維修工作量大,管材、板材壽命低等缺點。正在研究試驗的還有周邊進水沉淀池、回轉配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。沉淀池有各種不同的用途。如在曝氣池前設初次沉淀池可以降低污水中懸浮物含量,減輕生物處理負荷在曝氣池后設二次沉淀池可以截流活性污泥。此外,還有在二級處理后設置的化學沉淀池,即在沉淀池中投加混凝劑,用以提高難以生物降解的有機物、能被氧化的物質和產色物質等的去除效率。
水平管沉淀池是接近“哈真”淺層理論的沉淀池,它將沉淀管水平放置,沿水平行流動,懸浮物垂直分離,具有沉淀和分離功能。安裝時可將預制的“水平管”模塊組裝為水平管沉淀池。水平管沉淀分離裝置分成若干層,由此增加了沉淀面積,減小了懸浮物的沉降距離,縮短了懸浮物沉淀時間;水平管單元的垂直斷面形狀為菱形,管底側向設有排泥狹縫,沉泥順側底下滑,再通過排泥狹縫滑入下面的水平管沉淀單元,懸浮物通過水平管及時與水分離,水走水道、泥走泥道,改善了懸浮物可逆沉淀的排泥條件,并避免了懸浮物堵塞管道和跑礬現(xiàn)象的發(fā)生。
配備不停水自動沖洗系統(tǒng),解決在水平管壁面上的沉泥附著積累問題。平面形式為矩形的沉淀池,水從 池的一端流入,沿長度方向緩慢流動, 借助水中顆?;蛐躞w的重力沉降作用 以去除水中懸浮物,水從另一端流出。 分進水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、儲泥區(qū)和緩 沖區(qū)五部分。進水區(qū)設均勻分布的進 水孔口,出水區(qū)采用溢流堰以澄清 水沿整個斷面均勻流出。平流式沉淀 池的設計應使進、出水均勻,池內水流 穩(wěn)定,提高水池的有效容積,同時減少 紊動影響,以有利于提高沉淀效率。
沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分離的構筑物,多為分離顆粒較細的污泥。在生化之前的稱為初沉池,沉淀的污泥無機成分較多,污泥含水率相對于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般稱為二沉池,多為有機污泥,污泥含水率較高。
按照沉淀不理的端面所求得的可分離沉速usc與us關系為:usc=us,s為一常數(shù)。S值被稱為斜管的特性參數(shù),雖斷面形狀而定。
考慮到顆粒沉淀過程中的絮凝因素,假設顆粒的沉速以等加速改變,并設起始沉速為零。結合考慮管內的流速分部,則斜管長度為顆粒沉速變化的加速度,即上訴三種方法,各有不足之處,在還沒有更完善的斜管沉淀池計算方法之前,認為分離粒徑可作為斜管沉淀計算的出發(fā)點。斜管沉淀池的流態(tài)設計
對斜管沉淀池進行設計需要以下參數(shù):
截留速度
斜管沉淀池在布置方面的差別,將影響設計截留速度值的取用。一般規(guī)模較大的斜管沉淀池,由于其進水分配和出水收集不容易均勻。而設計時宜選用指標低于規(guī)模較小的斜管沉淀池。在異向流斜管沉淀池設計中,截留速度一般為0.15-0.40mm/s。
管徑與管距
國內異向流斜管沉淀池的斷面幾乎采用正六角行,一般用內切直徑作為管徑用于給水處理的異向流斜管沉淀池的管徑為25-35mm。
斜管長度
斜管長度一般不宜小于50cm,斜管的長度取決于斜管的加工和沉淀池的池深。
傾角
異向流傾角需要保持45-600
上升流速或表面符合率
異向流流速8.3-14mm/s。
雷偌數(shù)(Re)
進入沉淀池的水流,在池中停留的時間通常并不相同,一部分水的停留時間小于設計停留時間,很快流出池外;另一部分則停留時間大于設計停留時間,這種停留時間不相同的現(xiàn)象叫短流。短流使一部分水的停留時間縮短,得不到充分沉淀,降低了沉淀效率;另一部分水的停留時間可能很長,甚至出現(xiàn)水流基本停滯不動的死水區(qū),減少了沉淀池的有效容積。總之短流是影響沉淀池出水水質的主要原因之一。形成短流現(xiàn)象的原因很多,如進入沉淀池的流速過高;出水堰的單位堰長流量過大;沉淀池進水區(qū)和出水區(qū)距離過近;沉淀池水面受大風影響;池水受到陽光照射引起水溫的變化;進水和池內水的密度差;以及沉淀池內存在的柱子、導流壁和刮泥設施等,均可形成短流形象。