工学环境工程学课件

1、章节章节标标 题题学时分配学时分配讲授讲授实践实践绪论绪论1一一水质与水体自净水质与水体自净4二二废水的物理处理废水的物理处理54三三废水的化学处理废水的化学处理56四四废水的物理化学处理废水的物理化学处理5五五生物化学法生物化学法104六六污水的深度处理和污泥的处置污水的深度处理和污泥的处置3七七大气污染的基本概念大气污染的基本概念2八八颗粒污染物的治理颗粒污染物的治理5九九气态污染物的治理气态污染物的治理5十十污染物的稀释法控制污染物的稀释法控制3十一十一固体废弃物概论固体废弃物概论2十二十二固体废物的处理技术和最终处置固体废物的处理技术和最终处置5十三十三其他污染控制其他污染控制5教学进

2、度表复习l水质指标：ss、bod、cod、tocl水体自净：稀释扩散、生化自净邯郸市东污水处理厂工艺流程图邯郸市东污水处理厂工艺流程图二级生化污水处理厂格栅井 调节池 污泥脱水机房 泥饼外运 沼气贮柜 图例图例uasb反应器 氧化沟 污水管线 污泥管线 沼气管线 回流管线 沉淀池浓缩池集泥井 武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图 出水水封罐 脱硫塔 原废水第二章 污水的物理处理第四节第四节 沉淀池沉淀池教学目的与要求：l了解格栅和筛网的主要设备；l了解沉淀池类型；l掌握沉淀池的设计计算；l掌握沉淀的基础理论第一节第一节 格栅和筛网格栅和筛网 选用栅条间距的原则：不堵

3、塞水泵和水处理厂、站的处理设备。格栅的作用 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，可参考以下数据：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 0.01 m3/（103m3污水）；栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。人工清除 设计面

4、积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道面积的2倍，以免清渣过于频繁。与水平面倾角：4560机械清除 过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。与水平面倾角：6070格栅的清渣方法xg型旋转式格栅除污机回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机回转式固液分离机螺旋压榨细格栅螺旋压榨细格栅gl型格栅除污机齿耙式格栅除污机阶梯式细格栅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矩形圆形方形 圆形的水力条件较方形好，但刚度较差 目前多采用断面形状为矩形的栅条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一方面泥沙不至于沉积在沟渠底部另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅通常采用0

5、.4 0.9m/s格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当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为防止栅条间隙堵塞，一般采用0.61.0m/s最大流量时可高于1.2 1.4m/s渐扩20格 栅 的 设 计 与 计 算通过格栅的水头损失h2的计算：khh02kgvhsin220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，m/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0.10.4m。格 栅 的 设 计 与

6、 计 算水头损失含义：水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失 原因：l外因：边界对水流的阻力l内因：液体的粘滞性格 栅 的 建 筑 尺 寸 1.格栅的间隙数量n式中：qvmax最大设计流量，m3/s；d栅条间距，m；h栅前水深，m；v污水流经格栅的速度，m/s2.格栅的建筑宽度b式中：b格栅的建筑宽度； s栅条宽度，m。3.栅后槽的总高度h总式中: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。ndnsb) 1(21hhhh总)/(sinmaxvvhdqn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

7、；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。5.每日栅渣量w式中：w1栅渣量，m3/(103m3污水)；kz生活污水流量总变化系数。tg/5.00.1121hlll111tg2bbl100086400z1maxvkwqw例1-1 已知某城市污水处理厂最大设计污水量qvmax=0.2m3/s,kz=1.5，计算格栅各部尺寸。解：设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,取用中格栅，栅条间隙d=20mm,格栅安装倾角=60个26)9 . 0*4 . 0*0

8、2. 0/(60sin*2 . 0hd/sinqnmaxv (3)进水渠渐宽部分长度l1 若进水渠宽b1=0.65m,进水渠内流速0.77m/s,渐宽部分展开角1=20（4）栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度l2 （5）过栅水头损失h2m8 . 026*02. 012601. 0nd1nsb）（）（m22. 020tg2/65. 08 . 0tg2/bbl111）（）（m11. 02/ll12k*sing2k*hh20234)ds(m097. 03*60sin81. 9*29 . 0)02. 001. 0(42. 2h2342（6）栅后槽总高度h总取栅前水深h=0.4m，栅前渠道超高h1=0.3

9、m（7）栅槽总长度l（8）每日栅渣量w w1取0.07m/103m3 采用机械清渣m8 . 0097. 03 . 04 . 0hhhh21总m24. 260tgh15 . 0lll121d/m8 . 0)1000k/(86400wqw3z1maxv作用用于废水过滤或短小纤维的回收形式振动筛网水力筛网筛 网筛网目数是指每平方英吋筛网上的孔眼数目，50目就是指每平方英吋(1英寸=25.4mm )上的孔眼是50个，除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，孔眼越多，粒径越小。 筛网目数与粒径对照表目数(mesh)微米(m)目数(mesh)微米(m)28000100150

10、367001151254475012012054000125115633501301137280014010982360150106101700160961214001709014118017586161000180801888020075208302306224700240612860025058305502705332500300483542532545403804003842355500254532560023483008001850270100013602501340106523020006.57021250002.68018080001.6填埋焚烧（820以上）堆肥将栅渣粉碎后再返回

11、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：第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论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 沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物废水的预处理初次沉淀池：减轻后续生物处理构筑物的有机负荷生物处理前的初步处理二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清-生物处理后固液分离 污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等污泥处理阶段的浓缩自由沉淀 悬浮颗粒浓度低；沉淀过程中悬浮固体之间互不

12、干扰，颗粒各自单独完成沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池及初沉池初期。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 悬浮颗粒浓度比较高（50500mg/l），沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。絮凝沉淀区域沉淀或成层沉淀压缩沉淀 悬浮颗粒浓度较高（5000mg/l以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清

13、晰的泥水界面。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉淀类型。 悬浮颗粒浓度特高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。自由沉淀及其理论基础 分析的假定沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变颗粒为球形 颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响 静水中悬浮颗粒开始沉淀时, 因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉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

14、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。 2. 水对自由颗粒的阻力式中：fd水对颗粒的阻力；阻力系数；a自由颗粒的投影面积；us颗粒在水中的运动速度，即颗粒沉速。悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析)(lslsggvgvgvf)2/(2slduaf球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力平衡时，dgff2/1lssl3)(4dgu即)2/()(2sllsuagv234161dadv，因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

15、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）：2lss181dgu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：2lss181dgu斯托克斯定律:当s大于l时，s-l为正值，颗粒以us下沉；当s与l相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；s小于l时，s-l为负值，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。沉淀池的工作原理理想沉淀池 分为：进口区域、沉淀

16、区域、出口区域、污泥区域四个部分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颗粒的水平分速；qv进水流量；a沉淀区过水断面面积，hb h沉淀区的水深； b沉淀区宽度。当某一颗粒进入沉淀池后另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是颗粒的自由沉降速度u一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速v等于水流速度颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀过程中，是一组倾斜的直

17、线，其坡度i=u/v)/(/bhqaqvvv 设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。1当颗粒沉速uu0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xy。2当颗粒沉速uv时，颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除； 当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉也不上升； 当uv时，颗粒将不能沉淀下来，会被上升水流带走。 竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。 竖流式沉淀池的深、宽（径）比一般不大于3，通常取2。 竖流式沉淀池的中心管如下图所示。竖流式沉淀池的构造竖流式沉淀池的构造中心流速：中心流速：无反射板：无反射板：30mm/s有反射板：有反射板：10

18、0mm/s流出速度：流出速度：20mm/s中心导流筒设计中心导流筒设计中心管尺寸中心管尺寸辐流式沉淀池辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.53.0m。有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。 辐流式沉淀池的构造及特点辐流式沉淀池的构造及特点辐辐流流式式沉沉淀淀池池剖剖面面中心进水中心进水周边进水周边进水进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水时的水头损失集中在孔口上，故布水比较均匀。进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，距进

19、水孔口有一段较长的距离，这有助于进一步把水流均匀地分布在整个入流渠的过水断面上，而且废水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀。周边进水辐流式沉淀池的入流区在构造上的特点辐流式沉淀池刮泥机中心移动系统斜流式沉淀池 斜流式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。 按斜板或斜管间水流域污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。 异向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径）一般为80100mm。斜板（管

20、）区上部清水区水深为0.7 1.0m，底部缓冲层高度为1.0m。斜流式沉淀池的构造斜流式沉淀池的构造斜流式沉淀池的构造斜流式沉淀池的构造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点，在给水处理中得到比较广泛的应用，在废水处理中应用不普遍。在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油废水的隔油等方面已有较成功的经验，在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。 斜流式沉淀池在废水处理中的应用斜流式沉淀池在废水处理中的应用安装中的斜板/斜管沉淀池斜板/斜管沉淀池运行进程中应防止斜板/斜管上浮提高沉淀池沉淀效果的有效途径沉淀池均存在去除率不高的问题，且占地面积较大，体积庞大提高沉淀池的分离效果和去除能力的方法斜流式沉淀池对污水进行曝气搅动回流部分活性污泥 曝气搅动是利用气泡的搅动促使废水中的悬浮颗粒相