拥挤沉淀(hindered sedimentation),又称
区域沉淀,
成层沉淀或干扰沉淀。当
悬浮物浓度大于500 mg/L时,上清液与污泥层之间形成液-固界面,污泥层内的颗粒之间相对位置稳定,沉淀表现为界面下沉的过程。
简介
拥挤沉淀属于沉淀类型中的一种。当水中悬浮颗粒
絮凝生成的
矾花达2~3 g/L以上,
活性污泥达1 g/L以上或泥沙含量达5 g/L以上时,都将在沉淀过程中产生拥挤沉淀现象。在沉淀过程中,会出现一个清水和浑水的交界面,沉淀过程也就是交界面的下沉过程,因此又称为分层沉淀。拥挤沉淀多发生于
二次沉淀池下部沉淀过程以及
浓缩池开始阶段的沉淀过程。
颗粒沉降过程
拥挤沉降过程如图1所示:
(1)污泥开始沉淀时,沉淀柱内的污泥浓度是均匀一致的,浓度为C0,如图1中(a)所示。
(2)沉淀一段时间后,沉淀柱内出现4个区:清水区A、等浓度区B、变浓度区C和压实区D,如图1中(b)所示。清水区下面的各区可以总称为悬浮物区或污泥区;等浓度区又称为受阻沉降区,随着等浓度区的下沉,清水区和污泥区之间存在明显的分界面(界面1-1),在沉淀柱底部由于悬浮固体的累积,出现压实区D。
(3)在压实区与等浓度区之间存在一个过渡区,即从等浓度区的浓度逐渐变为压实区顶部浓度的变浓度区,变浓度区和压实区之间的分界面(界面2-2),以一恒定的速度v上升。当沉淀时间继续增长,界面1-1匀速下降,界面2-2匀速上升,等浓度区的高度逐渐减小,而开始时变浓度区的高度基本不变。当等浓度区消失后,如图1中(c),变浓度区也逐渐减小至消失时,如图1中(d),只剩下A区和D区,此时称为临界沉降点。此后,压实区内的污泥进一步压实,高度逐渐减小,但很缓慢,最后直到完全压实为止,如图1中(e)所示。
颗粒沉降速度
若以上述沉降过程产生的交界面1-1的高度为
纵坐标,沉淀时间为
横坐标,可得交界面沉降过程曲线,如图2所示。各区的
沉降速度可由沉降曲线上各点的
切线斜率绘出。
浓度为Ct的悬浮液交界面下沉速度Vt可按如下公式计算:
式中:Vt— 浓度为Ct的悬浮液交界面下沉速度,m/s;
Ht— 在b-d段任何一点t(Ct>C0)作切线与纵坐标交于a′点,所得高度即为Ht,m。
H— b-d段在t点的高度,m。
拥挤沉淀实验
实验装置
利用拥挤沉淀求二沉池设计参数的一般方法主要有:迪克多筒测定法和肯奇单筒测定法。
实验装置图如图3所示。
实验方法
(1)将取自某处理厂活性污泥法
曝气池内正常运行的混合液,放入水池,
搅拌均匀,同时取样测定其浓度MLSS值。
(2)开启
水泵上阀门1,同时打开放空管,放掉管内存水。
(3)关闭放空管,打开1号沉淀柱进水,当水位上升到溢流管处时,关闭进水阀门,同时记录沉淀开始时的时间,而后记录浑浊面出现时间。浑液面沉淀初期,或是以下沉10~20 cm为一间距,或是沉淀开始后10 min内以l min为间隔;沉淀后期,可以下沉2~5 cm,或以5 min为间隔,记录浑浊面的沉淀位置。
注意事项
(1)混合液取回后,稍加
曝气,即应开始实验,至实验完毕,时间不超过24 h,以保证污泥沉降性能不变。
(2)向沉淀柱进水时,速度要适中,既要较快进完水,以防进水过程柱内已形成浑液面,又要防止速度过快造成柱内水体紊动,影响静沉实验结果。
(3)第一次拥挤沉淀实验,污泥浓度要与设计曝气池混合液污泥浓度一致,且沉淀时间要尽可能长一些,应在1.5 h以上。