2014年全国勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业考试精析

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【摘要】：2）沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。3）设计沉淀池和澄清池时应考虑均匀配水和集水。4）沉淀池积泥区和澄清池沉泥浓缩室（斗）的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、加药量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。6）澄清池絮凝区应设取样装置。3）斜管沉淀池的清水区保护高度不宜小于1.0m；底部配水区高度不宜小于1.5m。4）脉冲澄清池应采用穿孔管配水，上设人字形稳流板。

1.沉淀理论

沉淀法是在重力作用下，使水中比水重的悬浮物、混凝生成的矾花等从水中分离的方法。

（1）颗粒沉淀特性根据颗粒物在水中的沉淀特性，可以把沉淀分成以下四种类型：

1）自由沉淀：适用于低浓度的离散颗粒，颗粒在沉降过程中，其形状、尺寸、质量均不变，颗粒之间无相互干扰，因此，在沉降过程中颗粒的沉速不变。

2）絮凝沉淀：颗粒在沉淀过程中发生絮凝作用，颗粒絮凝长大，沉速逐渐增加。

水处理中遇到的大多数颗粒，如给水处理中的矾花、污水中的许多悬浮物质、活性污泥等，都属于絮凝性沉淀。由于絮凝沉淀的颗粒沉速在沉淀过程中逐渐加快，其颗粒的去除率略高于自由沉淀。

3）拥挤沉淀（受阻沉淀）：因颗粒的浓度过高，颗粒在沉淀的过程中相互干扰，不同颗粒以相同的速度成层下降，并形成明显的固液界面。

4）压缩沉淀：在颗粒浓度极高的情况下，颗粒在相互支撑的条件下受重力的作用被进一步挤压。压缩沉淀主要用于污泥浓缩池的设计。

（2）理想沉淀池特性分析沉淀池的设计和计算都是基于理想沉淀池的。图1-4-1为理想沉淀池中颗粒沉降轨迹示意图，其中H为水深，L为池长。

图1-4-1 理想沉淀池中颗粒沉降轨迹示意图

在理想沉淀池中，对沉淀过程的基本假设是：

1）沉淀过程属于离散颗粒的自由沉淀，在沉淀过程中各颗粒的沉速不变。

2）理想沉淀池的进水均匀分布在整个过水断面上，在池中各点水流流速均为v。

3）沉淀过程中，各颗粒的水平运动分量等于水流的水平流速v。

4）颗粒沉到池底（CD线）就算被去除。

在理想沉淀池中，颗粒在垂直方向受重力作用，以沉速u下沉；而在水平方向，颗粒随水流的水平流速v向前走。因此，颗粒在沉淀池中的运动方向将是沿着以u和v构成的长方形的对角线方向向斜下方运动。

对于从水面A处进入理想沉淀池的某一特定颗粒，其运动轨迹正好与理想沉淀池的对角线（AD线）重合，如图1-4-1虚线Ⅰ所示，该颗粒的沉速称为特定颗粒沉速，以u₀表示。

凡是沉速u≥u₀的颗粒，在理想沉淀池中都能全部沉到池底而被去除；对于沉速u≤u₀的颗粒则只能部分去除。例如对于如图1-4-1所示的沉速为u_i的颗粒：在距池底高度h_i以上的部分进入池中的这种颗粒，在流到沉淀池出水断面时仍未能沉到池底，将随水流出池外；而在池底附近小于等于h_i部分进入池中的这种颗粒可以沉到池底被去除，所去除的比例为h_i/H=u_i/u₀。

在理想沉淀池中

L=vt₀ （1-4-1）

H=u₀t₀ （1-4-2）

即

式中，t₀为沉淀池的水力停留时间；B为池宽；A为沉淀池的表面面积；Q为水的流量；q₀为沉淀池的表面负荷，也称过流率，即单位时间内沉淀池单位表面积所处理的水量。

从上可得沉淀池的基本特性，即沉淀池的特定颗粒沉速等于沉淀池的表面负荷，即

u₀=q₀ （1-4-5）

2.一般设计规定

1）选择沉淀池或澄清池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、制水均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定。

2）沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。

3）设计沉淀池和澄清池时应考虑均匀配水和集水。

4）沉淀池积泥区和澄清池沉泥浓缩室（斗）的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、加药量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。

5）当沉淀池和澄清池规模较大或排泥次数较多时，宜采用机械或自动化排泥装置。

6）澄清池絮凝区应设取样装置。

3.平流沉淀池

平流沉淀池的设计应符合下列要求：

1）平流沉淀池的沉淀时间宜为1.5～3.0h。

2）平流沉淀池的水平流速可采用10～25mm/s，水流应避免过多转折。

3）平流沉淀池的有效水深，可采用3.0～3.5m。沉淀池的每格宽度（或导流墙间距）宜为3～8m，最大不超过15m，长度与宽度之比不得小于4；长度与深度之比不得小于10。

4）平流沉淀池宜采用穿孔墙配水和溢流堰集水，溢流率不宜超过300m³/（m·d）。

4.上向流斜管沉淀池

上向流斜管沉淀池的设计应符合下列要求：

1）斜管沉淀区液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用5.0～9.0m³/（m²·h）。

2）斜管设计可采用下列数据：斜管管径为30～40mm；斜长为1.0m；倾角为60°。

3）斜管沉淀池的清水区保护高度不宜小于1.0m；底部配水区高度不宜小于1.5m。

5.侧向流斜板沉淀池

侧向流斜板沉淀池的设计应符合下列要求：

1）斜板沉淀区的设计颗粒沉降速度、表面负荷宜通过试验或参照相似条件下的水厂运行经验确定，设计颗粒沉降速度可采用0.16～0.3mm/s，液面负荷可采用6.0～12m³/（m²·h），低温低浊水宜采用下限值。

2）斜板板距宜采用80～100mm。

3）斜板倾斜角度宜采用60°。

4）单层斜板板长不宜大于1.0m。

6.机械搅拌澄清池

机械搅拌澄清池的设计应符合下列要求：

1）机械搅拌澄清池清水区的表面负荷，应按相似条件下的运行经验确定，可采用2.9～3.6m³/（m²·h）。

2）水在机械搅拌澄清池中的总停留时间可采用1.2～1.5h。

3）搅拌叶轮提升流量可为进水流量的3～5倍，叶轮直径可为第二絮凝室内径的70%～80%，并应设调整叶轮转速和开启度的装置。

4）机械搅拌澄清池是否设置机械刮泥装置，应根据水池直径、底坡大小、进水悬浮物含量及其颗粒组成等因素确定。

7.水力循环澄清池

水力循环澄清池的设计应符合下列要求：

1）水力循环澄清池清水区的液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用2.5～3.2m³/（m²·h）。

2）水力循环澄清池导流筒（第二絮凝室）的有效高度可采用3～4m。

3）水力循环澄清池的回流水量可为进水流量的2～4倍。

4）水力循环澄清池池底斜壁与水平面的夹角不宜小于45°。

8.脉冲澄清池

脉冲澄清池的设计应符合下列要求：

1）脉冲澄清池清水区的液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用2.5～3.2m³/（m²·h）。

2）脉冲周期可采用30～40s，充放时间比为4∶1～3∶1。

3）脉冲澄清池的悬浮层高度和清水区高度，可分别采用1.5～2.0m。

4）脉冲澄清池应采用穿孔管配水，上设人字形稳流板。

5）虹吸式脉冲澄清池的配水总管应设排气装置。

9.气浮池

气浮池的设计应符合下列要求：

1）气浮池宜用于浑浊度小于100NTU及含有藻类等密度小的悬浮物质的原水。

2）接触室的上升流速可采用10～20mm/s，分离室的向下流速可采用1.5～2.0mm/s，即分离室液面负荷为5.4～7.2m³/（m²·h）。

3）气浮池的单格宽度不宜超过10m；池长不宜超过15m；有效水深可采用2.0～3.0m。

4）溶气罐的压力及回流比应根据原水气浮试验情况或参照相似条件下的运行经验确定，溶气压力一般可采用0.2～0.4MPa；回流比一般可采用5%～10%。溶气释放器的型号及个数应根据单个释放器在选定压力下的出流量及作用范围确定。

5）压力溶气罐的总高度可采用3.0m，罐内需装填料，其高度宜为1.0～1.5m，罐的截面水力负荷可采用100～150m³/（m²·h）。

6）气浮池宜采用刮渣机排渣，刮渣机的行车速度不宜大于5m/min。

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