在污水处理过程中,沉淀是指将污水中的悬浮物和颗粒物通过重力沉降的过程。这个过程通常发生在沉淀池中,也称为沉淀池沉淀。
沉淀池是一种用于污水处理的单元,通常是一个大型的混凝沉淀池。在污水处理过程中,污水首先通过混凝剂的作用,将悬浮在水中的微小颗粒物和有机物质聚集成较大的颗粒,这些颗粒物称为污泥团。然后,污水进入沉淀池,由于重力作用,污泥团会逐渐沉降到池底,形成污泥层。清水则从池顶流出,经过进一步的处理后可以排放到环境中。沉淀是污水处理过程中非常重要的一步,它可以有效地去除污水中的悬浮物和颗粒物,从而减少对环境的污染。同时,沉淀也是污水处理过程中较经济、最简单的一步,因为它沉淀过程不需要使用能源,只需要利用重力即可完成。
沉淀可分为以下几种:
按水流状态,分为静水沉淀与动水沉淀;
按投加混凝剂与否,分为自然沉淀与混凝沉淀;
按颗粒受力状态及所处水力学等边界条件,分为自由沉淀与拥挤沉淀;
按颗粒本身的物理、化学形状分为团聚稳定颗粒沉淀与团聚不稳定颗粒沉淀。
按污水处理流程中的位置,沉淀池主要分为初次沉淀池、二次沉淀池和污泥浓缩池。
(1)初次沉淀池
适用条件:
初次沉淀池通常用于污水处理系统中的初级处理阶段,其主要作用是去除污水中的悬浮物和颗粒物。以下是初次沉淀池适用的条件:1. 污水中含有大量的悬浮物和颗粒物,如沙子、泥土、有机物等。2. 污水中的悬浮物和颗粒物的密度大于水的密度,这样才能通过重力沉降。3. 污水中的悬浮物和颗粒物的粒径较大,一般在几毫米到几十毫米之间。初次沉淀池只能去除污水中的悬浮物和颗粒物,对于溶解在水中的有机物和无机物等其他污染物质则无法去除。
设计要点:
(1)考虑沉淀污泥发生腐败,设置刮泥,排泥设备,迅速排除沉泥;
(2)考虑可浮悬浮物及污泥上浮,设置浮渣去除设备;
(3)表面负荷以25~50m?/(㎡.d)为标准,沉淀时间以1.0~2.0h为标准;
(4)进水端考虑整流措施,采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板;
(5)采用溢流堰,堰上负荷不大于250m?/(㎡.d);
(6)长方形池,最大水平流速为7mm/ s ;
(7)污泥区容积,静水压排泥不大于2d污泥量,机械排泥时考虑4h排泥量;
(8)排泥静水压大于等于1.50m。
(2)二次沉淀池
适用条件:
二次沉淀池通常用于污水处理系统中生化反应后端,其主要作用是去除污水中的好氧污泥、颗粒物和生物污染物。以下是二次沉淀池适用的条件:1. 污水中含有大量的悬浮物、颗粒物和生物污染物,如细菌、病毒、藻类等。2. 污水中的悬浮物、颗粒物和生物污染物的密度大于水的密度,这样才能通过重力沉降。3. 污水中的悬浮物、颗粒物和生物污染物的粒径较小,一般在几微米到几毫米之间。4. 二次沉淀池的设计应该考虑到污水的流量、水质、水位变化等因素,以确保其能够有效地去除污水中的悬浮物、颗粒物和生物污染物。二次沉淀池的设计和运行需要考虑到污水的水质变化、温度变化、水流速度等因素,以确保其能够达到预期的处理效果。同时,二次沉淀池也需要定期排泥和回流,以保证整套系统正常运行。
设计要点:
(1)考虑沉淀污泥发生腐败,设置刮泥、排泥设备,迅速排除沉泥;
(2)考虑污泥上浮,设置浮渣去除设备;
(3)表面负荷为20~30m?/(㎡.d),沉淀时间为1.5~3.0h:
(4)进水端考虑整流措施,采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板:
(5)采用溢流堰,堰上负荷不大于150m?/(㎡.d);
(6)长方形池,最大水平流速为5mm/ s ;
(7)注意溢流设备的布置,防止污泥上浮出流而使处理水恶化:
(8)考虑 SVI 值增高引起的问题:
(9)排泥静水压,生物膜法后大于等于1.20m,曝气池后大于等于0.9m。
(3)污泥浓缩池
适用条件:
污泥浓缩池通常用于污水处理系统中的污泥处理阶段,其主要作用是将污泥中的水分去除,从而减少污泥的体积和重量,方便后续处理和处置。以下是污泥浓缩池适用的条件:1. 污泥的含水率较高,一般在80%以上。2. 污泥中的固体颗粒较小,一般在几微米到几毫米之间。3. 污泥中的有机物含量较高,一般在20%以上。4. 污泥浓缩池的设计应该考虑到污泥的产生量、含水率、有机物含量等因素,以确保其能够有效地去除污泥中的水分。需要注意的是,污泥浓缩池的设计和运行需要考虑到污泥的性质和特点,以确保其能够达到预期的处理效果。同时,污泥浓缩池也需要定期清理和维护,以保证其正常运行。
设计要点:
(1)考虑沉淀污泥发生腐败,设置排泥设备,迅速排除沉泥;
(2)考虑污泥易析出气体上浮,设置曝气搅动栅;
(3)表面负荷为3~8m?/(㎡.d),沉淀时间为10~12h:
(4)进水端考虑整流措施,采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板;
(5)采用溢流堰,堰上负荷不大于100m?/(㎡.d);
(6)矩形池,最大上升流速为0.2mm/s;
(7)注意溢流设备的布置,防止污泥上浮出流而使处理水恶化;
(8)排泥静水压≥2.0m。
按水流方向分沉淀池可以分为平流式、辐流式、竖流式、斜流式4种形式。前边已经分享过相关构造和优缺点及适用条件;
(1)关于沉淀池的设计流量一般要按照分期建设考虑;a、当污水为自流进入沉淀池时,要按每期的最大设计流量计算;b、当污水是由泵提升进入沉淀池时,应按工作水泵的最大组合流量计算;c、在雨污合流的处理系统中还要考虑降水时的流量,沉淀时间不宜小于30min。
(2)沉淀池的个数或者分格数一般要超过2个,并且按照并联来设计。
(3)当无实测资料的情况下,城市污水沉淀池的设计参数可以参考下表来选用。
类别和位置 |
沉淀时间/h |
表面负荷/{m?/(㎡·h)} |
污泥量(干物质)/{g/(人·d)} |
污泥含水率/% |
固体负荷/{kg/(㎡·d)} |
堰口负荷/{L/(s·m)} |
初沉池(单独沉淀池) |
1.5~2.0 |
1.5~2.5 |
15~17 |
95~97 |
略 |
≤2.9 |
初沉池(二级处理前) |
1.0~2.0 |
1.5~3.0 |
14~25 |
95~97 |
略 |
≤2.9 |
二沉池(活性污泥后) |
1.5~2.5 |
1.0~1.5 |
10-21 |
99.2~99.6 |
≤150 |
≤1.7 |
二沉池(生物膜法后) |
1.5~2.5 |
1.0~2.0 |
7~19 |
96~98 |
≤150 |
≤1.7 |
(4)沉淀池的超高建议至少0.3m。
(5)沉淀池的缓冲层高度,一般采用0.3~0.5m。
(6)沉淀池的有效水深(H)沉淀时间(t)与表面负荷的关系如下面表格所示。当表面负荷一定时,有效水深与沉淀时间之间的比值为定值,H/t=表面负荷。一般沉淀时间不小于1.0h;有效水深多采用2~4m,对辐流式沉淀池指的是池边水深。
有效水深、沉淀时间与表面负荷的关系表
表面负荷/{m?/(㎡·h)} |
H=2.0m |
H=2.5m |
H=3.0m |
H=3.5m |
H=4.0m |
3.0 |
略 |
略 |
1.0 |
1.17 |
1.33 |
2.5 |
略 |
1.0 |
1.2 |
1.4 |
1.6 |
2.0 |
1.0 |
1.25 |
1.50 |
1.75 |
2.0 |
1.5 |
1.33 |
1.67 |
2.0 |
2.33 |
2.67 |
1.0 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
(7)排泥斗的斜池壁与水平面的倾斜角,方斗的情况下不小于60°,圆斗的情况下不小于55°。
(8)排泥管的管径不能小于200mm。
(9)采用多斗排泥的情况下,每个泥斗都应该设置单独的闸阀和排泥管。
(10)沉淀池污泥的排放模式采用机械排泥时可以连续排泥或者间歇排泥。当不采用机械排泥的情况下,初沉池的静水头不应小于1.5m;二沉池的静水头,生物膜法后不应小于1.2m,曝气池后不应小于0.9m。
(11)当每组沉淀池有2个池以上时,为使每个池的入流量均等,应在入流口设置调节阀门,用来调整流量。
(12)当采用重力排泥时,污泥斗的排泥管一般采用铸铁管,其下端伸入斗内,顶端敞口,伸出水面,以便于疏通。在水面以下1.5~2.0m处,由排泥管接出水平排出管,污泥借静水压力由此排出池外。
(13)进水管有压力时,应设置配水井,进水管应由池壁接入,不宜由井底接入,且应将进水管的进口弯头朝向井底。
(14)初次沉淀池的污泥区容积,宜按不大于2d的污泥量计算。曝气池后的二次沉淀池污泥区容积,宜按不大于2h的污泥量,并应有连续排泥措施。机械排泥的初次沉淀池和生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积,宜按4h的污泥量计算。
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