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(zhì)時應不大于5NTU,當作冷卻水水質(zhì)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(nèi)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(nèi)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。
池體平面為圓形或方形。廢水由設在沉淀池中心的進水管自上而下排入池中,進水的出口下設傘形擋板,使廢水在池中均勻分布,然后沿池的整個斷面緩慢上升。懸浮物在重力作用下沉降入池底錐形污泥斗中,澄清水從池上端周圍的溢流堰中排出。溢流堰前也可設浮渣槽和擋板,出水水質(zhì)。這種池占地面積小,但深度大,池底為錐形,施工較困難。池中廢水豎向流動的沉淀池。池體平面圖形為圓形或方形,水由設在池中心的進水管自上而下進入池內(nèi) (管中流速應小于30mm/s),管下設傘形擋板使廢水在池中均勻分布后沿整個過水斷面緩慢上升 (對于生活污水一般為0.5~0.7mm/s,沉淀時間采用1~1.5h),懸浮物沉降進入池底錐形沉泥斗中,澄清水從池四周沿周邊溢流堰流出。堰前設擋板及浮渣槽以截留浮渣出水水質(zhì)。池的一邊靠池壁設排泥管(直徑大于200mm)靠靜水壓將泥定期排出。豎流式沉淀池的優(yōu)點是占地面積小,排泥容易,缺點是深度大,施工困難,造。常用于處理水量小于20000m/d的污水處理廠。
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(nèi)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。
平流式沉淀池沉淀效果,除受反應效果的 影響外,與池中水平流速、沉淀時間、原 水凝聚顆粒的沉降速度、進出口布置形 式及排泥效果等因素有關。一般流速 不大于0.005m/s,停留時間2h,水流部 分的有效水深不超過3m,池的長寬比 不小于4。沉淀池的出水裝置常采用三 角堰、孔眼和溢流堰等,一般出水堰做 成由直角三角堰構成的鋸齒形堰口,齒 深常用5cm,齒距用20cm左右。如沉 淀池容積不大,底部也可做成許多污泥 斗,泥斗的斜壁與水平面的傾角,方斗 宜為60°,圓斗宜為55°。平流式沉淀池 的優(yōu)點有造價較低;操作管理方便,施 工簡單;對原水濁度適應性強,潛力大, 處理效果穩(wěn)定;帶有機械排泥設備時, 排泥效果好,應用廣泛等。缺點是占地 面積較大。一般用于處理水量大于 15000m/d的污水處理廠。
為避免短流,一是在設計中盡量采取一些措施(如采用適宜的進水分配裝置,以消除進口射流,使水流均勻分布在沉淀池的過水斷面上,降低紊流并防止污泥區(qū)附近的流速過大,采用指形出水槽以延長出流堰的長度;沉淀池加蓋或設置隔墻,以降低池水受風力和光照升溫的影響;高濃度水經(jīng)過預沉,以減少進水懸浮固體濃度高產(chǎn)生的異重流等);二是加強運行管理,在沉淀池投產(chǎn)前應嚴格檢查出水堰是否平直,發(fā)現(xiàn)問題,要及時修理。在運行中,浮渣可能堵塞部分溢流堰口,致使整個出流堰的單位長度溢流量不等而產(chǎn)生水流抽吸,操作人員應及時清理堰口上的浮渣;用塑料加工的鋸齒形三角堰因時間關系,可能發(fā)生變形,管理人員應及時維修或更換,以出流均勻,減少短流。通過采取上述措施,可使沉淀池的短流現(xiàn)象降低到小限度。
斜管onclick=“g(沉淀池); 沉淀池設計原理了創(chuàng)造理想的層流條件,提高去除率,需要控制雷偌數(shù)Re=,斜管由于濕周p長,故Re可控制在200以下。遠小于層流界限500。又從佛勞德數(shù)Fr=可知,由于P長,W小,F(xiàn)r數(shù)可達10.3-10.4。
異向流斜管沉淀池的水力計算可歸納為如下三種:
2.1分離粒徑法:
可分離顆粒的粒徑dp可表示為:
若用可分離顆粒沉速us來表示,則:
式中:Q—onclick=g(沉淀池)>沉淀池流量
η——有效系數(shù);
μ——顆粒沉降速度,m/s;
Af——斜板水平投影面積之總和,m;
A′f——斜板實際總面積,m;
θ——斜板傾斜角度,(°);
l——斜板斜長,m;
h——斜板安裝高度,m;
B——池寬,m;
v——板內(nèi)流速,m/s;
P——水平板距,m;
N——斜板間隔數(shù);
L——斜板組合全長(相當于池長),m;
h1——積泥高度 (泥斗高度),m;
h2——配水區(qū)高度,m;
h3——保護高度,m;
H——沉淀池總高度,m;
t——顆粒沉降需要時間,s;
L′——顆粒沉降需要長度,m。
當沉淀池用于混凝工藝的液固分離時,正確投加混凝劑是沉淀池運行管理的關鍵之一。要做到正確投加混凝劑,掌握進水質(zhì)和水量的變化。以飲用水凈化為例,一般要求2-4小時測定一次原水的濁度、pH值、水溫、堿度。在水質(zhì)頻繁季節(jié),要求1-2小時進行一次測定,以了解進水泵房開停狀況,根據(jù)水質(zhì)水量的變化及時調(diào)整投藥量。特別要防止斷藥事故的發(fā)生,因為即使短時期停止加藥了也會導致出水水質(zhì)的惡化。