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污水處理中沉淀工藝的原理及特點

文章出處:林夕發(fā)表時間:2018-6-13 9:43:12 瀏覽數(shù):

針對沉淀是去除水中懸浮物的主要單元,,對沉淀工藝的進展方面進行了論述,,主要介紹了平流式沉淀池,、蜂窩斜管填料沉淀池,、高密度沉淀池,、攔截式沉淀池的特點和優(yōu)點,,旨在提高沉淀池的沉降效率,。

污水處理中沉淀工藝的原理及特點


  目前,,國內(nèi)外的給水處理工藝大多采用沉淀(澄清)過濾和消毒形式,,其中沉淀部分對原水中懸浮物的去除顯得尤為重要,。沉淀池作為去除水中懸浮物的主要設(shè)施之一,在水行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,。


  縱觀沉淀構(gòu)筑物的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn),,在20世紀60年代以前主要采用平流式,、豎流式和輻流式沉淀池,60年代起各種澄清池盛行一時,,70年代后,,主要是斜管、斜板及復(fù)合型沉淀池,。沉淀構(gòu)筑物形式的改進提高了沉淀分離的效率,。沉淀池的設(shè)計和開發(fā)都是圍繞怎樣增加沉淀面積和改變水流流態(tài)這兩方面進行的。沉淀池的設(shè)計總是以提高沉淀池的沉降效率為目的,。

 

提高沉降效率有兩種方法:

1)縮短顆粒的沉淀距離,、增大沉淀池面積,斜管沉淀屬這一類;

2)增大礬花顆粒的下沉速度,,通過采用高效絮凝劑和優(yōu)化絮凝工藝來實現(xiàn),。

 

1.平流式沉淀池

平流式沉淀池是目前我國大中型給水廠使用最廣泛的池型,具有結(jié)構(gòu)簡單,、管理方便,、耐沖擊負荷強等優(yōu)點。平流式沉淀池為矩形,,上部為沉淀區(qū),,下部為污泥區(qū),池前部有進水區(qū),,池后部有出水區(qū),。經(jīng)混凝的原水流入沉淀池后,沿進水區(qū)整個截面均勻分配,,進入沉淀區(qū),,然后緩慢流向出口區(qū)。水中的顆粒沉于池底,,沉積的污泥定期排出池外,。

 

2.蜂窩斜板()沉淀池

蜂窩斜板()沉淀是把與水平面成一定角度(一般為60)的眾多蜂窩斜板()組件置于沉淀池中,。水流可從下向上或從上向下流動,,顆粒則沉于底部,而后自動滑下,。從改善沉淀池水力條件來分析,由于沉淀池水力半徑大大減小,,從而使雷諾數(shù)R大為降低,,弗勞德數(shù)大為提高,滿足了水流穩(wěn)定性和層流的要求,。為了進一步提高沉淀效率,,許多改良型的蜂窩斜板()沉淀池應(yīng)運而生,。

 

蜂窩斜管填料特點:

1.濕周大,水力半徑小,。

2.層流狀態(tài)好,,顆粒沉降不受絮流干擾。

3.當斜管管長為1米時,,有效負荷按3-5/2˙時設(shè)計,。V0控制在2.5-3.0毫米/秒范圍內(nèi),出水水質(zhì)最佳,。

4.在取水口處采用蜂窩斜管,,管長2.03.0米時,可在50-100公斤/3泥砂含量的高濁度中安全運行處理,。

5.采用斜管沉淀池,,其處理能力是平流式沉淀池的3-5倍,加速澄清池和脈沖澄清池的2-3倍,。

產(chǎn)品規(guī)格:Φ25mm,、Φ35m、Φ50mm,、Φ80mm

 

2.1迷宮式斜管沉淀池

迷宮式斜板沉淀池是在普通斜板沉淀池的斜板垂直方向上安裝數(shù)道翼形葉片,,翼形葉片將進入的水流分為主流區(qū)、旋流區(qū)和環(huán)流區(qū),。位于主流區(qū)內(nèi)的絮體,,在流速和沉速的共同作用下,逐步下沉,。在旋渦區(qū)的絮體,,被強制輸送到環(huán)流區(qū),每經(jīng)過一個翼片截留一些絮體,。進入環(huán)流區(qū)的絮體,,在環(huán)流作用下,呈螺旋形運動并沿翼片下沉到池底,。迷宮斜板沉淀池的渦旋區(qū)的渦旋強制輸送和環(huán)流區(qū)的高效沉淀作用,,使其具有較高的沉淀效率。

 

迷宮斜板的顆粒分離屬于動態(tài)分離,,特別是在渦旋區(qū),,它包括了旋流作用下進行的重力、流體阻力和慣性力等作用的分離過程,,而且在主流區(qū)和旋流區(qū)產(chǎn)生的質(zhì)量交換也有使絮體互相碰撞絮凝的作用,。因此,其處理效果優(yōu)于普通斜板沉淀。

 

2.2小間距斜板沉淀池 

蜂窩斜管填料沉淀池中水流在理論上處于層流狀態(tài),,其實不然,,實際上在斜管沉淀池中水流是有脈動的,這是因為當斜管中大的礬花顆粒在沉淀中與水產(chǎn)生相對運動,,會在礬花顆粒后面產(chǎn)生小渦旋,,這些渦旋產(chǎn)生的運動造成了水流的脈動。這些脈動對于大的礬花顆粒沒有影響,,對于反應(yīng)不完全的小顆粒的沉淀起到頂托作用,,故此也就影響了出水水質(zhì)。為了克服這一現(xiàn)象,,抑制水流的脈動,,小間距斜板沉淀設(shè)備應(yīng)運而生。

 

這一設(shè)備有以下優(yōu)點:

1,、由于間距明顯減少,,礬花沉淀距離也明顯減少,使更多小顆??梢猿恋硐聛?/font>; 

2,、由于間距減小,水力阻力增大,,使之占水流在沉淀池中水流阻力的主要部分,,這樣沉淀池中流量分布均勻,與斜管相比,,明顯改善了沉淀條件;

3,、排泥性能遠優(yōu)于其他形式的淺層沉淀池,因為這種設(shè)備基本無側(cè)向約束,,設(shè)備沉淀面積與排泥面積相等,。

3、高密度沉淀池

高密度沉淀工藝是在傳統(tǒng)的平流沉淀池的基礎(chǔ)上,,充分利用了動態(tài)混凝,、加速絮凝原理和淺池理論,把混凝,、強化絮凝,、斜管沉淀三個過程進行優(yōu)化。主要基于4個機理:獨特的一體化反應(yīng)區(qū)設(shè)計,、反應(yīng)區(qū)到沉淀區(qū)較低的流速變化,、沉淀區(qū)到反應(yīng)區(qū)的污泥循環(huán)和采用斜管沉淀布置。反應(yīng)池分為2個部分:快速混凝攪拌反應(yīng)池和慢速混凝推流式反應(yīng)池,??焖倩炷龜嚢璺磻?yīng)池是將原水引入到反應(yīng)池底板的中央,在圓筒中間安裝一個葉輪,該葉輪的作用是使反應(yīng)池內(nèi)水流均勻混合,,并為絮凝和聚合電解質(zhì)的分配提供所需的動能。礬花慢速地從預(yù)沉池進入到澄清池,,這樣可避免礬花破碎,,并產(chǎn)生渦旋,使大量的懸浮固體顆粒在該區(qū)均勻沉積,。

 

礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮,。濃縮區(qū)分為兩層:上層為再循環(huán)污泥的濃縮,下層是產(chǎn)生大量濃縮污泥的地方,。逆流式斜管沉淀區(qū)將剩余的礬花沉淀,。通過固定在清水收集槽進行水力分布,斜管將提高水流均勻分配,。清水由一個集水槽系統(tǒng)收回,。絮凝物堆積在澄清池下部,形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮,。

 

該沉淀池有以下幾方面的優(yōu)點:

1.將混合區(qū),、絮凝區(qū)與沉淀池分離,采用矩形結(jié)構(gòu),,簡化池型;

2.沉淀分離區(qū)下部設(shè)污泥濃縮區(qū),,占地少;

3.在濃縮區(qū)和混合部分之間設(shè)污泥外部循環(huán),部分濃縮污泥由泵回流到機械混合池,,與原水,、混凝劑充分混合,通過機械絮凝形成高濃度混合絮凝體,,然后進入沉淀區(qū)分離

4.新型中置式高密度沉淀池

新型中置式高密度沉淀池是上海市政工程研究總院設(shè)計的新池型,,該工藝過程集中了斜管沉淀池、機械攪拌澄清池和高密度沉淀池的優(yōu)點,,將混合,、絮凝、沉淀,、污泥濃縮綜合于一體,。中置式高密度沉淀池設(shè)有5個過程區(qū):混合區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū),、分離沉淀區(qū),、濃縮排泥區(qū)和分離出水區(qū)。

 

新型中置式高密度沉淀池有以下優(yōu)點:

1)占地小;

2)絮凝時間較短,,由于污泥回流,,可形成高濃度混合液,大大提高了絮凝效果,縮短了機械攪拌階段的絮凝時間;

3)布水均勻,,由于采用了池中向兩側(cè)均勻布水形式,,大大縮短了布水路徑,從而有效避免了布水不均影響出水水質(zhì)的問題;

4)減少了加藥量,; 

5)沉淀池的水流流勢合理,,由于進出沉淀池水流是由下而上再由下而上垂直運動,泥水分離效果更徹底,,不宜跑礬花;

6)水廠可不設(shè)濃縮池,,由于沉淀池底采用濃縮刮泥,污泥含固率高,,可直接進行脫水處理;

7)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單,,布置簡潔合理。

 

5.攔截式沉淀池 
攔截式沉淀池是集重力,、碰撞吸附力,、接觸吸附力等多種沉降作用于一體的沉淀池,提高了顆粒沉降效率,。攔截式沉淀池是在池內(nèi)裝有攔截體,,對水中自由運動的顆粒設(shè)置障礙,顆粒運動時與攔截體在三維空間發(fā)生碰撞,,這樣運動顆粒在三維空間上與固定的攔截體實現(xiàn)了碰撞靜止,,即顆粒運動速度為零。

這是由于顆??繑r截體摩擦力的約束,,便于附著和吸附在攔截體上,攔截體吸附了無數(shù)小顆粒靜止的等待不斷運動的顆粒碰撞,,結(jié)成大泥團,,當泥團達到足夠質(zhì)量后便克服攔截體摩擦力沉淀下來。由于水中顆粒運動是在三維空間上與固定的攔截體碰撞沉淀,,因此呈現(xiàn)出多向性和短距離,,不論顆粒尺寸、質(zhì)量,、形狀有何差異,,只要與攔截體碰撞均能附著在攔截體上形成大泥團沉淀。攔截沉淀對于處理低濁水效果十分理想,,不使用助凝劑,,處理相同水量,攔截沉淀池可較其他沉淀池混凝劑用量降低20%左右,。


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