環(huán)境工程學(xué)第二章污水的物理處理要點(diǎn)

1、環(huán)境工程學(xué)第二章污水的物理處理要點(diǎn)復(fù)習(xí)水質(zhì)指標(biāo)：SS、BOD、COD、TOC水體自凈：稀釋擴(kuò)散、生化自凈邯鄲市東污水處理廠工藝流程圖二級生化污水處理廠格柵井 調(diào)節(jié)池 污泥脫水機(jī)房 泥餅外運(yùn) 沼氣貯柜 圖例UASB反應(yīng)器 氧化溝 污水管線 污泥管線 沼氣管線 回流管線 沉淀池濃縮池集泥井 武漢歐聯(lián)東西湖啤酒廢水處理流程圖 出水水封罐 脫硫塔 原廢水第一節(jié) 格柵和篩網(wǎng)第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論第三節(jié) 沉砂池第四節(jié) 沉淀池教學(xué)目的與要求：了解格柵和篩網(wǎng)的主要設(shè)備；了解沉淀池類型；掌握沉淀池的設(shè)計計算；掌握沉淀的基礎(chǔ)理論第一節(jié) 格柵和篩網(wǎng) 選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠、站的處理設(shè)備。格柵的作用

2、 格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。作用：去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。格柵所能截留污染物的數(shù)量，與所選用的柵條間距和水的性質(zhì)而有關(guān)。當(dāng)采用PW型(臥式單級單吸懸臂式離心污水泵)或PWL型(立式單級單吸離心污水泵 )污水泵時，格柵的柵條間距及所截留的污染物的數(shù)量可按下表選用。 格柵所截留的污染物數(shù)量與地區(qū)的情況、污水溝道系統(tǒng)的類型、污水流量以及柵條的間距等因素有關(guān)，可參考以下數(shù)據(jù)：當(dāng)柵條間距為16 25mm時，柵渣截留量為0.10 3/（103m3污水）；

3、當(dāng)柵條間距為40mm左右時，柵渣截留量為0.03 0.01 m3/（103m3污水）；柵渣的含水率約為80%，密度約為960kg/m3。人工清除 設(shè)計面積應(yīng)采用較大的安全系數(shù)，一般不小于進(jìn)水渠道面積的2倍，以免清渣過于頻繁。與水平面傾角：4560機(jī)械清除 過水面積一般應(yīng)不小于進(jìn)水管渠的有效面積的1.2倍。與水平面傾角：6070格柵的清渣方法XG型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)回轉(zhuǎn)式格柵除砂機(jī)及柵渣皮帶輸送機(jī)回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)螺旋壓榨細(xì)格柵螺旋壓榨細(xì)格柵GL型格柵除污機(jī)齒耙式格柵除污機(jī)階梯式細(xì)格柵格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速矩形圓形方形 圓形的水力條件較方形好，但剛度較差 目前多采用

4、斷面形狀為矩形的柵條格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速一方面泥沙不至于沉積在溝渠底部另一方面截留的污染物又不至于沖過格柵通常采用0.4 0.9m/s格柵渠道的寬度要設(shè)置得當(dāng)，應(yīng)使水流保持適當(dāng)流速格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速為防止柵條間隙堵塞，一般采用0.61.0m/s最大流量時可高于1.2 1.4m/s漸擴(kuò)20格 柵 的 設(shè) 計 與 計 算通過格柵的水頭損失h2的計算：式中： h0計算水頭損失，m； v污水流經(jīng)格柵的速度，m/s； 阻力系數(shù)，其值與柵條斷面的幾何形狀有關(guān)； 格柵的放置傾角； g重力加速度，m/s2； k考慮到格柵受污染物堵塞后阻

5、力增大的系數(shù)， 可用式：kv求定，一般采用k=3。城市污水一般取。格 柵 的 設(shè) 計 與 計 算水頭損失含義：水流在運(yùn)動過程中克服水流阻力而消耗的能量稱為水頭損失 原因：外因：邊界對水流的阻力內(nèi)因：液體的粘滯性格 柵 的 建 筑 尺 寸 1.格柵的間隙數(shù)量n式中：qvmax最大設(shè)計流量，m3/s；d柵條間距，m；h柵前水深，m；v污水流經(jīng)格柵的速度，m/s2.格柵的建筑寬度b式中：b格柵的建筑寬度； s柵條寬度，m。3.柵后槽的總高度h總式中:h柵前水深，m； h2格柵的水頭損失,m； h1格柵前渠道超高， 一般h1=0.3m。格 柵 的 建 筑 尺 寸 4.格柵的總建筑長度L 式中：L1進(jìn)水

6、渠道漸寬部位的長度，m；其中:b1 進(jìn)水渠道寬度m； 1 進(jìn)水渠道漸寬部位的展開角度，一般1=20； L2 格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長度，一般L2L1 ； H1 格柵前的渠道深度,m。5.每日柵渣量W式中：W1柵渣量，m3/(103m3污水)；KZ生活污水流量總變化系數(shù)。格柵設(shè)計計算例題例1-1 已知某城市污水處理廠最大設(shè)計污水量qvmax3/s,KZ=1.5，計算格柵各部尺寸。解：設(shè)柵前水深h=0.4m,過柵流速v=0.9m/s,取用中格柵，柵條間隙d=20mm,格柵安裝傾角=60。（1）柵條的間隙數(shù)n：（2）格柵的建筑寬度b：柵條寬度s=10mm(3)進(jìn)水渠漸寬部分長度L1 若進(jìn)

7、水渠寬b1=0.65m,m/s,漸寬部分展開角1=20（4）柵槽與出水渠道連接處漸寬部分長度L2 （5）過柵水頭損失h2（6）柵后槽總高度h總?cè)徘八頷=0.4m，柵前渠道超高h(yuǎn)1（7）柵槽總長度L（8）每日柵渣量W W1m/103m3 采用機(jī)械清渣作用用于廢水過濾或短小纖維的回收形式振動篩網(wǎng)水力篩網(wǎng)篩 網(wǎng)篩網(wǎng)目數(shù)目是指每平方英吋篩網(wǎng)上的孔眼數(shù)目，50目就是指每平方英吋(1英寸 )上的孔眼是50個，除了表示篩網(wǎng)的孔眼外，它同時用于表示能夠通過篩網(wǎng)的粒子的粒徑，目數(shù)越高，孔眼越多，粒徑越小。 篩網(wǎng)目數(shù)與粒徑對照表目數(shù)(mesh)微米(m)目數(shù)(mesh)微米(m)280001001503670

8、01151254475012012054000125115633501301137280014010982360150106101700160961214001709014118017586161000180801888020075208302306224700240612860025058305502705332500300483542532545403804003842355500254532560023483008001850270100013602501340106523020006.57021250002.68018080001.690160100001.0填埋焚燒（820以上）堆肥

9、將柵渣粉碎后再返回廢水中，作為 可沉固體進(jìn)入初沉池格柵、篩網(wǎng)截留的污染物的處置方法：第二節(jié) 沉淀的基礎(chǔ)理論沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。 沉淀處理工藝的四種用法 沉砂池：用以去除污水中的無機(jī)易沉物廢水的預(yù)處理初次沉淀池：減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷生物處理前的初步處理二次沉淀池：用來分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清-生物處理后固液分離 污泥濃縮池：將來自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等污泥處理階段的濃縮自由沉淀 懸浮顆粒濃度低；沉淀過程中懸浮固體之間互不干

10、擾，顆粒各自單獨(dú)完成沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池及初沉池初期。根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型 懸浮顆粒濃度比較高（50500mg/L），沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的。經(jīng)過混凝處理的水中顆粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均屬絮凝沉淀。絮凝沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀 懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰

11、的泥水界面?；钚晕勰喾ǘ脸氐暮笃凇饪s池上部等均屬這種沉淀類型。 懸浮顆粒濃度特高；顆粒相互之間已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。自由沉淀及其理論基礎(chǔ) 分析的假定沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變顆粒為球形 顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響 靜水中懸浮顆粒開始沉淀時, 因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動,經(jīng)過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產(chǎn)生的阻力平衡時, 顆粒即等速下沉1.懸浮顆粒在水中受到的 力FgFg是促使沉淀的作用力，是顆粒的重力與水的浮力之差： 式中：Fg水

12、中顆粒受到的作用力； V顆粒的體積；S顆粒的密度；L水的密度； g重力加速度。 2. 水對自由顆粒的阻力式中：FD水對顆粒的阻力；阻力系數(shù)；A自由顆粒的投影面積；uS顆粒在水中的運(yùn)動速度，即顆粒沉速。懸 浮 顆 粒 在 水 中 的 受 力 分 析球狀顆粒自由沉淀的沉速公式 當(dāng)顆粒所受外力平衡時，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：當(dāng)顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過程中其周圍的繞流速度亦小時，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計，顆粒運(yùn)動是處于層流狀態(tài)。在層流狀態(tài)下，=24/Re，帶入式中，整理得自由顆粒在靜水中的運(yùn)動公式（亦稱斯托克斯定律）：式中:水的動力黏度。由上式可知，顆粒沉降速度

13、us與下述因素有關(guān)：斯托克斯定律:當(dāng)s大于L時，s-L為正值，顆粒以us下沉；當(dāng)s與L相等時，us=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀去除；s小于L時，s-L為負(fù)值，顆粒以us上浮，可用浮上法去除。us與顆粒直徑d的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。us與成反比，隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。沉淀池的工作原理理想沉淀池 分為：進(jìn)口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個部分沉淀區(qū)過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水?dāng)?/p>

14、面上；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。理想沉淀池的幾個假定：由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：式中：v顆粒的水平分速；qv進(jìn)水流量；A沉淀區(qū)過水?dāng)嗝婷娣e，Hb H沉淀區(qū)的水深； b沉淀區(qū)寬度。當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u一方面隨著水流在水平方向流動，其水平流速v等于水流速度顆粒運(yùn)動的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v 設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。1當(dāng)顆粒沉速uu0時，無論這種顆粒處于進(jìn)口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上圖中的跡線xy與xy。2當(dāng)顆粒沉速u

15、v時，顆粒將以u-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除； 當(dāng)u=v時，則顆粒處于隨遇狀態(tài)，不下沉也不上升； 當(dāng)uv時，顆粒將不能沉淀下來，會被上升水流帶走。 豎流式沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。 豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3，通常取2。 豎流式沉淀池的中心管如下圖所示。豎流式沉淀池的構(gòu)造中心流速：無反射板：30mm/s有反射板：100mm/s流出速度：20mm/s中心導(dǎo)流筒設(shè)計中心管尺寸輻流式沉淀池輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達(dá)100m,池周水深。有中心進(jìn)水、周邊進(jìn)水、周進(jìn)周出、旋轉(zhuǎn)臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機(jī)刮除，對輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機(jī)

16、械有中心傳動式刮泥機(jī)和吸泥機(jī)以及周邊傳動式的刮泥機(jī)與吸泥機(jī)等。 輻流式沉淀池的構(gòu)造及特點(diǎn)輻流式沉淀池剖面中心進(jìn)水周邊進(jìn)水進(jìn)水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻。進(jìn)水擋板的下沿深入水面下約2/3深度處，距進(jìn)水孔口有一段較長的距離，這有助于進(jìn)一步把水流均勻地分布在整個入流渠的過水?dāng)嗝嫔?，而且廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。周邊進(jìn)水輻流式沉淀池的入流區(qū)在構(gòu)造上的特點(diǎn)輻流式沉淀池刮泥機(jī)中心移動系統(tǒng)斜流式沉淀池 斜流式沉淀池是根據(jù)淺池理論，在沉淀池的沉淀區(qū)加斜板或斜管而構(gòu)成。它由斜板（管）沉淀區(qū)、進(jìn)水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。 按

17、斜板或斜管間水流域污泥的相對運(yùn)動方向來區(qū)分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。 異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，長度通常為左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為80100mm。斜板（管）區(qū)上部清水區(qū)水深為 ，底部緩沖層高度為。斜流式沉淀池的構(gòu)造斜流式沉淀池的構(gòu)造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優(yōu)點(diǎn)，在給水處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，在廢水處理中應(yīng)用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠含油廢水的隔油等方面已有較成功的經(jīng)驗，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應(yīng)用。 斜流式沉淀池在廢水處理中的應(yīng)用安裝中的斜板/斜管沉淀池斜板/斜管沉

18、淀池運(yùn)行進(jìn)程中應(yīng)防止斜板/斜管上浮提高沉淀池沉淀效果的有效途徑沉淀池均存在去除率不高的問題，且占地面積較大，體積龐大提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法斜流式沉淀池對污水進(jìn)行曝氣攪動回流部分活性污泥 曝氣攪動是利用氣泡的攪動促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產(chǎn)生自然絮凝。采用此法，可是沉淀效率提高5%8%，1m3廢水的曝氣量約0.5m3左右。常在預(yù)曝氣池或生物絮凝池內(nèi)進(jìn)行。 將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性，產(chǎn)生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。這一方法可以使沉淀效率比原來的沉淀池提高10%15% ，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100400mg/L之間。沉淀池特點(diǎn)與適用條件池型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件平流式1. 對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；2. 施工簡單，造價低采用多斗排泥，每個泥斗需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機(jī)械排泥，機(jī)件設(shè)備和