环境工程学(王玉恒)第2章第1节

1,第二章水的物理化学处理方法,第一节水中粗大颗粒物质的去除（理解）第二节水中悬浮物质和胶体物质的去除（掌握计算应用）第三节水中溶解物质的去除（掌握）第四节水中有害微生物的去除（理解）第五节水的其他物理化学处理方法（了解）,粒径在0.1mm以上,去除方法,筛滤,截留,沉降,离心,相应设备,格栅,筛网,微滤机,离心机,旋流分离器,预处理,3,一、格栅、筛网、微滤机,4,4,(一）格栅,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漂浮物和悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行。,选用栅条间隙的原则：不堵塞水泵及其他处理设备。,5,5,格栅的种类,按栅条净间隙,按格栅形状,按清渣方式,粗格栅(50100mm),中格栅(1040mm),细格栅(1.510mm),平面格栅,曲面格栅,人工清渣,机械清渣,6,城市污水二级处理流程,前处理（预处理）,(一）格栅,中格栅,7,A型格栅：人工清渣或机械清渣,B型格栅：人工清渣（顶部设有起吊架）,平面格栅,(一）格栅,8,8,平面格栅型号表示法：,(一）格栅,9,平面格栅的基本参数及尺寸（mm）,第一节格栅与筛网,10,10,与水平倾角：3060,与水平倾角：6090,11,机械清渣式格栅（）,移动伸缩臂式格栅除污机,自清回转式机械格栅、,阶梯式机械格栅,转鼓式机械格栅,往复式移动耙机械格栅,间歇清渣,连续清渣,钢丝绳牵引卷筒机械格栅,链条牵引式格栅除污机,(一）格栅,12,链条牵引回转式格栅除污机格栅高度一般应使其顶部高出栅前最高水位0.3m以上。当格栅井较深时，格栅的上部可采用混凝土胸墙或钢挡板满封（？），以减小格栅的高度。,13,清渣齿耙,链条牵引式回转格栅除污机,特点：结构紧凑、运转平稳、工作可靠,适用场合：用于泵站进水渠（井），拦截捞取水中漂浮物，一般粗、中格栅使用。,固定齿耙,14,第一节格栅与筛网,自清回转式机械格栅,犁形耙齿,特点：结构紧凑、耐磨损、运行可靠、可全自动运行；适用场合：一般设在粗格栅之后，用作中、细格栅。,15,15,回转式机械格栅,16,阶梯式机械格栅,返回,特点：水下无传动件，结构合理，使用寿命长，维护保养方便采用独特的阶梯式清污原理，可避免杂物卡阻及缠绕。适用场合：是一种典型的细格栅，适用于井深较浅，宽度不大于2m的场合。,17,转鼓式机械细格栅特点：集细格栅除污机、栅渣螺旋提升机和栅渣螺旋压榨机于一体的设备，结构紧凑；过滤面积大，水头损失小；清渣彻底，分离效率高；全不锈钢结构，维护工作小。但设备价格相对较高,18,转鼓式机械细格栅,回转刮渣,清渣齿耙,挡渣齿板,弧形栅条,19,19,20,渐扩与栅后槽底,21,格栅形式的选择尺寸计算水力计算栅渣量的计算及清除方式,22,格栅设计实例：,设计原始资料：已知某污水处理厂的最大设计流量Qmax=0.2m3/s（17280m3/d），进水渠道宽为0.65m。若采用平面中格栅，试求格栅的建筑尺寸。处理规模较大，采用机械清渣。,23,按给水排水设计手册和经验确定设计参数,栅前水深：h=0.4m（经验值）过栅流速：0.9m/s(p22)栅条间隙宽度：b=20mm(p14)格栅倾角:a=60(p17)栅渣量：0.07m3/（103m3污水）（p15）,24,格栅的建筑尺寸,1.格栅槽总宽度格栅的间隙数量式中：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。,栅前水深：h=0.4m栅条间隙宽度：b=20mm过栅流速：0.9m/s格栅倾角:=60,25,2.过栅水头损失计算：,式中：h2过栅水头损失，m；h0计算水头损失，m；v过栅流速，m/s；阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关（表10-2）；g重力加速度，取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。,格栅的设计与计算,26,格栅的建筑尺寸,3.栅后槽的总高度H式中:h栅前水深，m；h2格栅的水头损失,m；h1格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。,补充：栅前槽高H1=0.4+0.3=0.7m,27,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。,28,格栅的建筑尺寸,29,1.2筛网（自学）,当需要去除水中纤维、纸浆，藻类等稍小的杂物时，可选用不同孔径的筛网。孔径小于10mm的筛网主要用于工业废水的预处理，它可将尺寸大于3mm的漂浮物截留在网上。孔径小于0.1mm的细筛网则用于处理后出水的最终处理或作为重复利用水的处理。筛网装置有转鼓式、旋转式、转盘式和振动筛等。,转鼓式筛网的示意图,31,1.3微滤机（自学）,微滤机具有占地面积小、过滤能力大、操作方便等优点，可用于自来水厂原水过滤以去除藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业用水的过滤处理、工业废水中有用物质的回收(如造纸废水的白水微滤净化和纸浆回收)以及污水的最终处理等。,微滤机结构示意图,转鼓,池,水槽,出水,集渣斗,排渣,冲洗设备,33,33,沉砂池的作用,沉砂池的工作原理,沉砂池的几种形式,以重力或离心力分离为基础，控制污水流速，使密度较大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走,二、沉砂池,34,34,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(65目)以上。城市污水的沉砂量可按每立方米污水沉砂0.03L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。,35,工作原理：构造简单，实际上是一个比入流渠道和出流渠道较宽和较深的渠道，过水断面增大，流速下降。主要构造:入流渠、沉砂区、沉砂斗、出流渠等部分组成。排砂方式：重力排砂或机械排砂,36,36,入流渠,沉砂区,贮砂斗,出流渠,启闭机,37,重力排砂法,38,优点：截留效果好，工作稳定，构造简单。缺点：流速不易控制，沉砂中有机物含量高，需要洗砂。,39,39,平流沉砂池的设计参数：1.0.15m/sV0.3m/s；2.水力停留时间不少于30s，一般3060s；3.有效水深h1.2m，一般采用0.251.0m,池宽0.6m;4.池底底坡一般为0.010.02；5.沉砂池超高不宜小于0.3m；6.排砂方式：重力排砂，排砂管d200mm；对大中型污水处理厂，一般采用机械排砂。,40,平流式沉砂池的设计计算,L,41,3.池总宽B:B=A/h2式中:h2设计有效水深。4.贮砂斗所需总容积V（理论容积）: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(一般取2d）；Kz污水流量的总变化系数。,平流式沉砂池的设计计算,42,生活污水量总变化系数K总(室外排水设计规范GBJ14-87),流入污水管道的污水量时刻都在变化。污水量的变化程度通常用变化系数表示。变化系数分为日变化系数Kd、时变化系数Kh和总变化系数Kz三种，计算如下：,生活污水量总变化系数Kz：,设计时以总变化系数为依据,最大设计流量：,43,43,平流式沉砂池的设计计算,L,44,5.每个贮砂斗尺寸V1：设贮砂斗底部长度b1（稍大于排砂管直径，已知量）；斗壁与水平面的倾角为60；设贮砂斗高度（已知量）；则贮砂斗的上口长度b2（未知量）为：每个贮砂斗的容积V1：应满足nV1V（理论容积），n为贮砂斗的总个数。,b2,b1,b,h3,60,b1,b2,V1=(b1+b2)/2h3b,池长方向,45,6.贮砂室的高度h3设采用重力排砂，设池底坡度i=6%，坡向砂斗，则：,l2,46,7.池总高度h：式中:h1超高，m；h2有效水深，m；8.核算最小流速vmin:vmin=Qmin/(n1Amin)式中：Qmin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。vmin应不小于0.15m/s。,47,特点: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。,48,曝气沉砂池的构造及工作原理,49,曝气沉砂池的工作原理,整个池内水流为螺旋状前进的流动形式，无机颗粒相互碰撞、摩擦以及气泡的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉砂粒较为纯净。,50,曝气沉砂池实景,51,水平流速一般取0.080.12m/s。污水在池内的停留时间为46min；雨天最大流量时为13min。如作为预曝气，停留时间为1030min。池的有效水深为23m，池宽与池深比为11.5（每座池子），池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板。曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为0.60.9m，并应有调节阀门。曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。,曝气沉砂池的设计参数,52,例题已知某城市污水处理厂的最大设计流量为1.2m3/s，总变化系数为1.3。求曝气沉沙池的各部分尺寸。,解：确定设计参数：最大设计流量时停留时间t=2min；最大设计流量时的水平流速v=0.1m/s；池的有效水深H=2m。（1）池子的总有效容积V:,（2）池子断面面积A:,（3）池总宽度B:,沉沙池设两格，每格宽度b=3m，则宽深比b/H=3/2=1.5，符合要求。,53,（4）池长L:,（6）所需曝气量:,（5）沉沙斗所需容积V0（P36)，两天排砂一次:,54,工作原理,优点,类型,平流式水力漩流沉砂池、钟氏沉砂池（Jones-AttwoodJeta）、比氏沉砂池（Pista）,占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等优点。,55,钟氏沉砂池,特点：基建及运行费用低，除砂效果好。,56,57,螺旋砂水分离器,58,比氏沉砂池,进水渠道为一条封闭的充满流倾斜进水渠，进水直接进入沉砂池底部，由于射流的作用，在池内形成旋流,在中心轴向桨板的定速旋转驱动下于中部形成一个向上的推动力，使水流在垂直面亦形成环流。在垂面环流和射流的共同作用产生离心力，砂粒撞向池壁，滑入池底,积于池底的砂粒由于垂面环流的水平推动作用向池中心汇集跌入积砂斗，部分较轻的有机物则在中部上升水流的作用下重新进入水中,水流在分选区内回转一周(360)后，进入分选区上部的出水渠道,去除的沉砂跌入砂斗盖板中心的开孔并存于砂斗内，为防止砂粒板结，桨板驱动轴下端的叶片砂粒流化器不停搅动，砂粒便定时由砂泵抽出池外,59,分离因素？,压力式水力旋流器,重力式水力旋流器,离心力产生方式类型,水旋分离设备,器旋分离设备：离心机,a=,离心力,重力,C=（mm0)u2/r,F=（mm0)g,rn2/900,三、离心分离（自学）,压力式水力旋流器,62,重力式水力旋流器,重力式水力