污水的物理处理理论讲义(ppt 61页).ppt

第十章污水的物理处理 1 第一节格栅和筛网 第二节沉淀的基础理论 第三节沉砂池 第一节格栅和筛网 选用栅条间距的原则 不堵塞水泵和水处理厂 站的处理设备 格栅由一组 或多组 相平行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在进水的渠道 或进水泵站集水井的进口处 以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质 作用 去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物 并保证后续处理设施能正常运行 格栅所截留的污染物数量与地区的情况 污水沟道系统的类型 污水流量以及栅条的间距等因素有关 可参考的一些数据 当栅条间距为16 25mm时 栅渣截留量为0 10 0 05m3 103m3污水 当栅条间距为40mm左右时 栅渣截留量为0 03 0 01m3 103m3污水 栅渣的含水率约为80 密度约为960kg m3 机械清渣 人工清除 SCREENING ClassificationofScreens Catenary 静态嵌入式 sreenings 0 2m3 d 格栅的清渣方法 常见的机械格栅的形式往复式移动耙机械格栅回转式机械格栅钢丝绳牵引机械格栅阶梯式机械格栅转鼓式机械格栅 XG型旋转式格栅除污机 回转式固液分离机 螺旋压榨细格栅 螺旋压榨细格栅 回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机 GL型格栅除污机 齿耙式格栅除污机 阶梯式细格栅 曝气沉砂池前细格栅 格栅的液位差自动控制 格栅栅条断面形状 过格栅渠道的水流流速 污水过栅条间距的流速 格栅栅条断面形状 过格栅渠道的水流流速 污水过栅条间距的流速 格栅栅条断面形状 过格栅渠道的水流流速 污水过栅条间距的流速 格栅的设计与计算 通过格栅的水头损失h2的计算 式中 h0 计算水头损失 m v 污水流经格栅的速度 m s 阻力系数 其值与栅条断面的几何形状有关 格栅的放置倾角 g 重力加速度 9 81m s2 k 考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数 可用式 k 3 36v 1 32求定 一般采用k 3 城市污水一般取0 1 0 4m 格栅的设计与计算 格栅的建筑尺寸 1 格栅的间隙数量n式中 Qmax 最大设计流量 m3 s b 栅条间距 m h 栅前水深 m v 污水流经格栅的速度 m s 格栅的建筑尺寸 4 格栅的总建筑长度L式中 L1 进水渠道渐宽部位的长度 m 其中 B1 进水渠道宽度m 1 进水渠道渐宽部位的展开角度 一般 1 20 L2 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度 一般L2 0 5L1 H1 格栅前的渠道深度 m 作用用于废水处理或短小纤维的回收 形式振动筛网水力筛网 填埋焚烧 820 以上 堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中 作为可沉固体进入初沉池 格栅 筛网截留的污染物的处置方法 第二节沉淀的基础理论 Section2ParticleSettlingtheory 沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能 在重力作用下产生下沉作用 以达到固液分离的一种过程 沉淀处理工艺的四种用法 一 概述 根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度 沉淀可分成四种类型 二 沉淀类型 三 自由沉淀及其理论基础 分析的假定 悬浮颗粒在水中的受力 重力 浮力 重力大于浮力时 下沉 重力等于浮力时 相对静止 重力小于浮力时 上浮 1 悬浮颗粒在水中受到的力FgFg是促使沉淀的作用力 是颗粒的重力与水的浮力之差 式中 Fg 水中颗粒受到的作用力 V 颗粒的体积 S 颗粒的密度 L 水的密度 g 重力加速度 悬浮颗粒在水中的受力分析 球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力平衡时 得球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒粒径较小 沉速小 颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时 颗粒主要受水的黏滞阻力作用 惯性力可以忽略不计 颗粒运动是处于层流状态 在层流状态下 24 Re 带入式中 整理得自由颗粒在静水中的运动公式 亦称斯托克斯定律 式中 水的动力黏度 由上式可知 颗粒沉降速度us与下述因素有关 斯托克斯定律 当 s L时 s L 0 颗粒以us下沉 当 s L时 us 0 颗粒在水中呈悬浮状态 这种颗粒不能用沉淀去除 s L时 s L 0 颗粒以us上浮 可用浮上法去除 us与颗粒直径d的平方成正比 因此增加颗粒直径有助于提高沉淀速度 或上浮速度 提高去除效果 us与 成反比 随水温上升而下降 即沉速受水温影响 水温上升 沉速增大 1 自由沉淀 1 试验前测定原水的悬浮颗粒浓度 2 将废水搅拌均匀后平稳注入沉降柱内 3 设取样口到最初水面的距离为H 每隔一定时间间隔t1 tn 取样分析其浓度C1 C2 Cn 以小于指定速度ui H ti的颗粒与全部颗粒的重量比Ci C0和ui作曲线 即 t1 C1u1 H t1 C1 C0t2 C2u2 H t2 C2 C0 tn Cnun H tn Cn C0 四 沉淀试验 沉淀曲线及其分析 沉淀池的工作原理 理想沉淀池 分为 进口区域 沉淀区域 出口区域 污泥区域四个部分 五 沉淀池的工作原理 沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同 水平流速为v 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉 下沉速度为u 在沉淀池的进口区域 水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上 颗粒一经沉到池底 即认为已被去除 理想沉淀池的几个假定 由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线 式中 v 颗粒的水平分流速 m SQ 进水流量 m3 SA 沉淀区过水断面面积 H b H 沉淀区的水深 mb 沉淀区宽度 m 当某一颗粒进入沉淀池后 设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度 当颗粒沉速u u0时 无论这种颗粒处于进口端的什么位置 它都可以沉到池底被去除 即左上图中的迹线xy与x y 当颗粒沉速u u0时 位于水面的颗粒不能沉到池底 会随水流出 如左下图中轨迹xy 所示 而当其位于水面下的某一位置时 它可以沉到池底而被去除 如图中轨迹x y所示 说明对于沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒 有一部分会沉到池底被去除 在同一沉淀时间t 下式成立 故对于沉速为u1 u1 u0 的全部悬浮颗粒 可被沉淀于池底的总量为 而沉淀池能去除的颗粒包括u u0以及u1 u0的两部分 故沉淀池对悬浮物的去除率为 设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP 其中的的颗粒将会从水中沉到池底而去除 式中 P0 沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的比例 1 P0 沉速 u0的颗粒去除率 上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系 将上式带入式中并简化后得出Q A 反映沉淀池效力的参数 一般称为沉淀池的表面负荷率 或称沉淀池的溢流率 用符号q表示 U0q 理想沉淀池中 u0与q在 理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关 与池深H无关 与池的体积V无关 数值上相同 物理概念不同 u0的单位是m h q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量 单位是m3 m2 h Fig1 Showsremovalratio fractionofinfluentparticlesremoved isequaltoU V Fig2showseffectofhalvingdepthwithoutchangingA LW removalratioisunchanged Fig3Showseffectofaddingasettlingtray ineffect halvingdepthwhildoublingarea removalratiodoubles 第三节沉砂池 沉砂池的作用 沉砂池的工作原理 沉砂池的几种形式 沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数 城市污水厂一般均设置沉砂池 并且沉砂池的个数或分格数应不小于2 工业污水是否要设置沉砂池 应根据水质情况而定 设计流量应按分期建设考虑 最大时流量 最大组合流量 合流制流量沉砂池去除的砂粒相对密度为2 65 粒径为0 2mm以上 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算 其含水率约为60 容重约1500kg m3 贮砂斗的容积应按2d沉砂量计算 贮砂斗壁的倾角不应小于55 排砂管直径不应小于200mm 沉砂池的超高不宜小于0 3m 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池 它构造简单 工作稳定 平流式沉砂池 污水在池内的最大流速为0 3m s 最小流速为0 15m s 最大流量时 污水在池内的停留时间不少于30s 一般为30 60s 有效水深应不大于1 2m 一般采用0 25 1 0m 池宽不小于0 6m 池底坡度一般为0 01 0 02 当设置除砂设备时 可根据除砂设备的要求 考虑池底形状 平流式沉砂池的系统参数 3 池总宽度b式中 h2 设计有效水深 4 贮砂斗所需容积V式中 X 城市污水的沉砂量 一般采用30m3 106m3污水 T 排砂时间的间隔 d kz 生活污水流量的总变化系数 平流式沉砂池的计算公式 7 池总高度h式中 h1 超高 m h2 有效水深 m h3 贮砂斗高度 m 8 核算最小流速vmin式中 qvmin 设计最小流量 m3 s n1 最小流量时工作的沉砂池数目 Amin 最小流量时沉砂池中的水流断面面积 m2 平流式沉砂池的计算公式 沉砂中含有机物的量低于5 由于池中设有曝气设备 它还具有预曝气 脱臭 防止污水厌氧分解 除泡以及加速污水中油类的分离等作用 曝气沉砂池的特点 曝气沉砂池是一个长形渠道 沿渠道壁一侧的整个长度上 距池底约60 90cm处设置曝气装置 在池底设置沉砂斗 池底有i 0 1 0 5的坡度 以保证砂粒滑入砂槽 为了使曝气能起到池内回流作用 在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板 曝气沉砂池的构造 曝气沉砂池剖面示意 曝气沉砂池的工作原理 污水在池中存在着两种运动形式 其一为水平流动 一般流速0 1m s 同时在池的横断面上产生旋转流动 旋转流速0 4m s 整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用 污水中悬浮颗粒相互碰撞 摩擦 并受到气泡上升时的冲刷作用 使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除 沉于池底的砂粒较为纯净 有机物含量只有5 左右 长期搁置也不至于腐化 曝气沉砂池实景 水平流速一般取0 08 0 12m s 污水在池内的停留时间为4 6min 雨天最大流量时为1 3min 如