擁擠沉澱

擁擠沉澱屬於沉澱類型中的一種。當水中懸浮顆粒絮凝生成的礬花達2～3 g/L以上，活性污泥達1 g/L以上或泥沙含量達5 g/L以上時，都將在沉澱過程中產生擁擠沉澱現象 ^[3]  。在沉澱過程中，會出現一個清水和渾水的交界面，沉澱過程也就是交界面的下沉過程，因此又稱為分層沉澱。擁擠沉澱多發生於二次沉澱池下部沉澱過程以及濃縮池開始階段的沉澱過程。

擁擠沉降過程如圖1所示 ^[4]  ：

（1）污泥開始沉澱時，沉澱柱內的污泥濃度是均勻一致的，濃度為C₀，如圖1中(a)所示。

（2）沉澱一段時間後，沉澱柱內出現4個區：清水區A、等濃度區B、變濃度區C和壓實區D，如圖1中(b)所示。清水區下面的各區可以總稱為懸浮物區或污泥區；等濃度區又稱為受阻沉降區，隨着等濃度區的下沉，清水區和污泥區之間存在明顯的分界面(界面1-1)，在沉澱柱底部由於懸浮固體的累積，出現壓實區D。

（3）在壓實區與等濃度區之間存在一個過渡區，即從等濃度區的濃度逐漸變為壓實區頂部濃度的變濃度區，變濃度區和壓實區之間的分界面(界面2-2)，以一恆定的速度v上升。當沉澱時間繼續增長，界面1-1勻速下降，界面2-2勻速上升，等濃度區的高度逐漸減小，而開始時變濃度區的高度基本不變。當等濃度區消失後，如圖1中(c)，變濃度區也逐漸減小至消失時，如圖1中(d)，只剩下A區和D區，此時稱為臨界沉降點。此後，壓實區內的污泥進一步壓實，高度逐漸減小，但很緩慢，最後直到完全壓實為止，如圖1中(e)所示。

若以上述沉降過程產生的交界面1-1的高度為縱座標，沉澱時間為橫座標，可得交界面沉降過程曲線，如圖2所示。各區的沉降速度可由沉降曲線上各點的切線斜率繪出。

濃度為C_t的懸浮液交界面下沉速度V_t可按如下公式計算：

式中：V_t— 濃度為C_t的懸浮液交界面下沉速度，m/s；

H_t— 在b-d段任何一點t（C_t>C₀）作切線與縱座標交於a′點，所得高度即為H_t，m。

H— b-d段在t點的高度，m。

利用擁擠沉澱求二沉池設計參數的一般方法主要有：迪克多筒測定法和肯奇單筒測定法 ^[5]  。

實驗裝置圖如圖3所示。

（1）將取自某處理廠活性污泥法曝氣池內正常運行的混合液，放入水池，攪拌均勻，同時取樣測定其濃度MLSS值。

（2）開啓水泵上閥門1，同時打開放空管，放掉管內存水。

（3）關閉放空管，打開1號沉澱柱進水，當水位上升到溢流管處時，關閉進水閥門，同時記錄沉澱開始時的時間，而後記錄渾濁面出現時間。渾液麪沉澱初期，或是以下沉10～20 cm為一間距，或是沉澱開始後10 min內以l min為間隔；沉澱後期，可以下沉2～5 cm，或以5 min為間隔，記錄渾濁面的沉澱位置。

（1）混合液取回後，稍加曝氣，即應開始實驗，至實驗完畢，時間不超過24 h，以保證污泥沉降性能不變。

（2）向沉澱柱進水時，速度要適中，既要較快進完水，以防進水過程柱內已形成渾液麪，又要防止速度過快造成柱內水體紊動，影響靜沉實驗結果。

（3）第一次擁擠沉澱實驗，污泥濃度要與設計曝氣池混合液污泥濃度一致，且沉澱時間要儘可能長一些，應在1.5 h以上。