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污水处理中沉淀过程的原理和特点

文章出处:海普欧 人气:发表时间:2021-05-19 10:44

 
本文主要介绍了平流式沉淀池、蜂窝斜管填料沉淀池、高密度沉淀池、拦截式沉淀池的特点和优点,旨在提高沉淀池的沉降效率。
当前,国内外给水处理工艺多采用沉淀(澄清)过滤消毒的形式,其中沉淀部分对原水中悬浮物的去除尤为重要。沉淀池作为去除水中悬浮物的主要设施之一,已广泛应用于水业。从沉淀结构的发展可以看出,在20世纪6O年代以前,主要采用平流式、垂直式和辐流式沉淀池,从60年代开始,各种澄清池流行一时,70年代以后,主要采用斜管、斜板和复合式沉淀池。改进沉淀结构的形式提高了沉淀分离的效率。沉淀池的设计与开发都是围绕如何增加沉淀面积,改变水流状态两个方面进行的。沉淀池的设计总是以提高沉淀池的沉淀效率为目的。
有两种方法可以提高沉降效率:
1)缩短颗粒沉淀距离,增加沉淀池面积,斜管沉淀属于此类;
2)通过采用高效絮凝剂和优化絮凝工艺,提高矾花颗粒的沉降速度。
1.平流沉淀池
水平沉淀池是目前我国大中型供水厂使用最广泛的水平沉淀池,具有结构简单,管理方便,耐冲击负荷强等优点。水平沉淀池为矩形,上部为沉淀区,下部为污泥区,前部为进水区,后部为出水区。凝结后的原水流入沉淀池,沿着整个进水区的截面均匀分布,进入沉淀区,然后慢慢流入出口区。水体颗粒沉入池底,沉积污泥定期排出池外。
2.蜂窝斜板(管)沉淀池
蜂窝斜板(管)沉淀是将与水平面成一定角度(一般为60)。)许多蜂窝斜板(管)部件放入沉淀池。水流可以从下到上或从上到下流动,颗粒沉入底部,然后自动滑落。通过改善沉淀池的水力条件分析,由于沉淀池的水力半径大大降低,雷诺R大大降低,弗劳德数大大提高,满足了水流稳定性和层流要求。为了进一步提高沉淀效率,出现了许多改良型蜂窝斜板(管)沉淀池。
蜂窝斜管填料的特点:
1)湿周大,水力半径小;
2)层流状态良好,颗粒沉降不受絮流干扰。
3)当斜管长度为1米时,有效负荷设计为3-5吨/米2。V0控制在2.5-3.0毫米/秒以内,出水水质最好。
4)取水口采用蜂窝斜管,管长2.0~3.0米时,可在50-100kg/m3泥沙含量高的浊度下安全运行。
5)采用斜管沉淀池,处理能力是平流沉淀池的3-5倍,加速澄清池和脉冲澄清池的2-3倍。
产品规格:φ25mm、φ35m、φ50mm、φ80mm。
2.1迷宫斜管沉淀池。
迷宫式斜板沉淀池是在普通斜板沉淀池的斜板垂直方向上安装几个翼形叶片,翼形叶片将进入的水流分为主流区、旋流区和环流区。絮体位于主流区,在流速和沉积速度的共同作用下逐渐下沉。涡流区的絮体被强制输送到环流区,每隔一个翼片就会被一些絮体拦截。进入环流区的絮体在环流作用下螺旋运动,沿翼片沉入池底。迷宫斜板沉淀池涡流区的涡流强制输送和环流区的高效沉淀效率使其具有较高的沉淀效率。
迷宫斜板的粒子分离是动态分离,特别是涡流区,包括旋流作用下的重力、流体阻力和惯性力等作用的分离过程,主流区和旋流区产生的质量交换也具有絮凝物相互碰撞的作用。因此,其处理效果优于普通斜板沉淀。
2.2小间距斜板沉淀池。
蜂窝斜管填料沉淀池中的水流理论上处于层流状态,但事实并非如此。事实上,斜管沉淀池中的水流是有脉动的。这是因为当斜管中的大明矾颗粒在沉淀过程中与水相对运动时,明矾颗粒后面会产生小涡这些涡流产生的运动导致水流脉动。这些脉动对大明矾颗粒没有影响,对反应不完全的小颗粒的沉淀起到支撑作用,从而影响出水质量。为了克服这种现象,抑制水流的脉动,小间距斜板沉淀设备应运而生。
该设备具有以下优点:
由于间距明显减小,矾花沉淀距离也明显减小,使更多的小颗粒能沉淀下来;
由于间距缩小,水力阻力增大,使其占据了沉淀池水流阻力的主要部分,使沉淀池流量分布均匀,与斜管相比,沉淀条件明显改善;
2.3.排泥性能远优于其他浅层沉淀池,因为这种设备基本没有侧向限制,设备的沉淀面积等于排泥面积。
3、高密度沉淀池。
高密度沉淀工艺是在传统平流沉淀池的基础上,充分利用动态凝结、加速凝结原理和浅池理论,优化凝结、强化凝结、斜管沉淀三个过程。主要基于四个机理:独特的综合反应区设计、从反应区到沉淀区的低流速变化、从沉淀区到反应区的污泥循环和斜管沉淀配置。反应池分为两部分:快速凝结搅拌反应池和慢速凝结推进式反应池。快速凝结搅拌反应池将原水引入反应池底板中央,在圆筒中间设置叶轮,该叶轮的作用是使反应池内的水流均匀混合,为凝结和聚合电解质的分配提供必要的动能。矾花从预沉池慢速进入澄清池,可以避免矾花破碎,产生涡旋,使大量悬浮固体颗粒在该区均匀沉积。
矾花在澄清池的下部收集成污泥并浓缩。浓缩区分为两层:上层是再循环污泥的浓缩,下层是产生大量浓缩污泥的地方。逆流斜管沉淀区沉淀剩余的矾花。斜管通过固定在清水收集槽中进行水力分布,可以提高水流的均匀分布。清水由集水箱系统回收。絮凝物堆积在澄清池的下部,形成的污泥也在这部分区域浓缩。
沉淀池具有以下优点:
1)将混合区、絮凝区与沉淀池分采用矩形结构,简化池型;
2)沉淀分离区下部设有污泥浓缩区,占地面积小;
3)在浓缩区域和混合部分之间设置污泥的外部循环,部分浓缩污泥从泵回流到机械混合池,与原水、混凝剂充分混合,通过机械集形成高浓度的混合凝集体,进入沉淀区分离。
4、新型中置高密度沉淀池。
新型中央高密度沉淀池是上海市政工程研究总院设计的新型。该工艺集斜管沉淀池、机械搅拌澄清池和高密度沉淀池于一体,集混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩于一体。中央高密度沉淀池有五个工艺区:混合区、絮凝反应区、分离沉淀区、浓缩排泥区和分离出水区。
新型中置高密度沉淀池具有以下优点:
1)占地面积小;
2)絮凝时间短。由于污泥回流,可以形成高浓度混合物,大大提高絮凝效果,缩短机械搅拌阶段的絮凝时间;
3)布水均匀,采用池中向两侧均匀布水的形式,大幅度缩短布水路径,有效避免布水不均匀影响出水水质的问题
4)减少剂量;
5)沉淀池的水流趋势是合理的。由于进出沉淀池的水流上再由下而上垂直运动,泥水分离效果更加彻底,不宜跑矾花;
6)水厂可不设浓缩池,因沉淀池底部采用浓缩刮泥,污泥含固率高,可直接脱水;
7)结构设计简单,布局简单合理。
5、拦截沉淀池
截取式沉淀池是集重力、碰撞吸附力、接触吸附力等多种沉降作用于一体的沉淀池,提高了颗粒沉降效率。截取式沉淀池是在池内设置截取体,对水中自由运动的粒子设置障碍,粒子运动时与截取体在三维空间发生碰撞,运动粒子在三维空间与固定截取体实现碰撞静止,即粒子运动速度为零。
这是因为颗粒受截取物摩擦力的限制,容易粘附和吸附在截取物上。截取物吸附了无数小颗粒静止等待不断运动的颗粒碰撞,形成大泥块。当泥块达到足够的质量时,就克服了截取物摩擦力的沉淀。由于水中颗粒运动是在三维空间上与固定截取物碰撞沉淀,呈现多向性和短距离。无论颗粒大小、质量、形状如何不同,只要与截取物碰撞,就可以附着在截取物上,形成大泥块沉淀。截取沉淀处理低浊。

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