第三章污水的物理处理

1、第三章第三章 污水的物理处理污水的物理处理物理处理方法与设备物理处理对象主要是：漂浮物质和悬浮物质漂浮物质和悬浮物质，采用的处理方法与设备有：筛滤截流法格栅、筛网等重力分离法沉砂池、沉淀池、隔油池，气浮池离心分离法离心机与旋流分离器3.1格栅 一 格栅定义及作用 由一组平行金属栅条栅条或筛网筛网制成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井进口处或污水处理厂端部。用于拦截较粗大的悬浮物或漂浮物。 被拦截的物质称为栅渣。含水率约为70%80%，密度约为960kg/m3。 二 格栅与栅条类型n按形状：平面格栅和曲面格栅： 平面格栅由框架和栅条组成，基本尺寸包括：宽度、长度、栅条间距、栅条至外框距离。 曲面格

2、栅 分为固定曲面格栅和旋转鼓筒式格栅两种。 n按格栅栅条的净间距分为：粗格栅50100mm中格栅1040mm细格栅1.510mmn栅条断面形状：圆形、矩形和方形 栅条的间距与栅渣截流量有关栅条的间距与栅渣截流量有关回转式格栅回转式格栅三 栅渣的清除n人工清渣人工清渣 适用于小型的污水处理厂站。格栅安装角度宜为4560。n机械清渣机械清渣(每日栅渣量0.2m3），角度宜为6070链条式机械格栅移动式伸缩臂格栅圆周回转式机械格栅钢丝绳牵引式机械格栅n栅渣作固体废物处理栅渣作固体废物处理四 格栅的设计与计算n格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等1 格栅槽总宽度格栅槽总宽度 B 格栅槽总宽度

3、，m S 栅条宽度，m b 栅条净间隙，m n格栅间隙数，由下式决定： Qmax最大设计流量，m3/s， h 栅前水深，m v 污水流经格栅的-速度，一般取0.6-1.0m/s a 格栅安装倾角nbnSB) 1(vhbQnsinmax四 格栅的设计与计算2 过栅水头损失过栅水头损失 h2过栅水头损失，mH0计算水头损失，m 阻力系数，与栅条断面形状有关 g重力加速度，9.81m/s2K系数，一般采用3格栅水头损失一般为格栅水头损失一般为0.08-0.15m，避免栅前涌水，栅后槽底，避免栅前涌水，栅后槽底下降相应高度作补偿下降相应高度作补偿sin22002gvhhkh四 格栅的设计与计算3 栅后

4、槽总高度栅后槽总高度H h 栅前水深，m h1格栅前渠道超高，m h2格栅水头损失格栅水头损失4 格栅总长度格栅总长度L L1进水渠道渐宽部位长度，mB1进水渠道宽度，m1进水渠道渐宽部位展开角L2 格栅槽与出水渠道连接处渐窄部位长度，一般取L2=0.5L1H 格栅前槽高，m21hhhH11112120 . 15 . 0tgBBLtgHmmLLL四 格栅的设计与计算5 每日栅渣量每日栅渣量WW1 单位体积污水栅渣量，m3/10m3污水，一般取0.1-0.01K2 污水流量变化系数10008640021maxKWQW3.2 筛网作用：分离悬浮物主要是纤维类，分为：振动筛网水力筛网3.3 沉淀的基

5、础理论 沉淀沉淀：水中的悬浮物依靠重力作用从水中分离出来的过程。可单独应用，也可作为整个处理流程中一个工序。典型污水厂四种用法:l 用于废水预处理，如沉砂池l 用于污水进入生物处理构筑物前的初步预处理：初沉池l 用于生物处理后的固液分离：二沉池l 用于污泥处理阶段的污泥浓缩：浓缩池3.3 沉淀的基础理论 沉淀的沉淀的四种基本类型： 自由沉淀自由沉淀，悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒单独进行沉淀，如沉砂池的沉淀过程。 絮凝沉淀絮凝沉淀，当悬浮物浓度约为50500mg/L时，在沉淀过程中，颗粒与颗粒之间可能发生碰撞产生絮凝作用，颗粒粒径和质量增大沉淀速度加快，如二沉池上部的沉淀

6、过程。 区域沉淀区域沉淀，悬浮物浓度高于5000mg/L，颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，颗粒间相对位置不变，整个颗粒形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面，如二沉池下部的沉淀过程。 压缩沉淀压缩沉淀，高浓度悬浮颗粒的沉降，颗粒间已挤集成团块结构，互相接触，互相支撑，下层颗粒间水在上层颗粒重力作用下被挤出，如二沉池污泥浓缩过程。二次沉淀池中的沉淀过程自由沉淀的理论基础：球状颗粒自由沉淀速率公式（斯托克斯公式）2181dguLSS意义：意义：当当sL时，时， us为正值，颗粒下降，为正值，颗粒下降，us为下沉速度。为下沉速度。当当sL时，时， us为负值，颗粒上浮，为负值，颗粒上浮

7、，us为上浮速度。因此为上浮速度。因此,沉降理论也适用于上浮过程沉降理论也适用于上浮过程当当s=L时，时，us=0，颗粒既不下沉，也不上浮，此时不能，颗粒既不下沉，也不上浮，此时不能用重力沉降和自然上浮法去除。用重力沉降和自然上浮法去除。 颗粒速度与颗粒直径平方成正比，与液体粘度颗粒速度与颗粒直径平方成正比，与液体粘度成反比。成反比。因此，增大颗粒粒径和密度，适当提高水温，都有助于增大因此，增大颗粒粒径和密度，适当提高水温，都有助于增大颗粒沉速。颗粒沉速。沉淀池的工作原理-理想沉淀池理想沉淀池的假设条件是：理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和污泥区。在沉淀池内各过流断面的所有点上，水都以流速v

8、作水平流动；在流入区，颗粒沿过水端面均匀分布，并处于自由沉淀状态；颗粒已经沉到池底即被除去而不在重新浮起。颗粒的运动轨迹 颗粒进入沉淀池后，随水流方向有水平流速颗粒进入沉淀池后，随水流方向有水平流速V，由于重力，由于重力作用有向下的自由沉降速率作用有向下的自由沉降速率u，颗粒的运动轨迹为，颗粒的运动轨迹为V和和u的的矢量和，是一倾斜的直线矢量和，是一倾斜的直线 假定某一颗粒其运动轨迹为沉淀区对角线，设定其沉速为假定某一颗粒其运动轨迹为沉淀区对角线，设定其沉速为u0， 当颗粒沉速当颗粒沉速uu0时，无论其处于进口端什么位置，它都可时，无论其处于进口端什么位置，它都可以沉到池底被去除。以沉到池底被

9、去除。 当颗粒沉速当颗粒沉速u1u0时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，当其位于水面下某一位置随水流出，当其位于水面下某一位置h高度时，可以沉到高度时，可以沉到池底被去除。池底被去除。 设沉速为ui(u0)的颗粒占全部颗粒的dP%，其中的h/H *dP%颗粒将会从水中沉淀到池底而去除 同一沉淀时间：tuhituH00uuHhidPuudPHhi0对于沉速小于U0的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的总量为dPuudPuuPu0000001：颗粒去除率，u：颗粒沉速P0：沉速小于u0的颗粒在全部颗粒中所占百分数 沉淀池对悬浮颗粒的去除率：dPuuPP00001

10、)1 (u0是沉淀效率的关键数值，与哪些因素有关？是沉淀效率的关键数值，与哪些因素有关？ Aquv0HLuv0qv/A的物理意义：单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，称单位时间内通过沉淀池单位面积的流量，称为表面负荷或溢流率，单位（量纲）是：为表面负荷或溢流率，单位（量纲）是：m3/(m2s)或或m3/(m2h)，也可简化为，也可简化为m/s 或或m/h ，反映的是沉淀池的效率，反映的是沉淀池的效率，理想沉淀池的沉淀效率与水面面积有关，与池深、体积和时间理想沉淀池的沉淀效率与水面面积有关，与池深、体积和时间均无关均无关HLuv0bHqAqvvv1AubLubHHLuqv000V: 颗粒的水平流

11、速qv: 进水流量A1:沉淀区过水断面面积H: 沉淀区水深b: 沉淀区宽度L: 沉淀区长度u0: 颗粒下沉速度控制流量或截面积选择性的让不同的颗粒沉降控制流量或截面积选择性的让不同的颗粒沉降3.4 沉砂池功能：去除比重较大的无机无机颗粒，通常是比重2.65、粒径0.2mm以上，高效的可去除0.11mm工作原理：重力分离为基础，通过控制污水流速使比重大的无机颗粒下沉，有机悬浮颗粒随水流走位置：泵站、倒虹管、初次沉淀池前 常用种类：平流式、曝气沉砂池 、旋流沉砂池沉砂处理：设计砂水分离器进行洗砂和砂水分离平流沉砂池n特点：常用，截流效果好，工作稳定，构造简单；特点：常用，截流效果好，工作稳定，构造

12、简单；流速不流速不易控制，沉砂有机性颗粒含量较高，排砂需进一步处理易控制，沉砂有机性颗粒含量较高，排砂需进一步处理n 构造：入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成构造：入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成n常用排砂方法：重力排砂与机械排砂常用排砂方法：重力排砂与机械排砂设计参数：设计参数： 污水最大流速为污水最大流速为0.3m/s,最小最小0.15m/s 最大流量时，停留时最大流量时，停留时间间3060s 有效水深不大于有效水深不大于1.2m，通常，通常0.251.0，池宽不小于池宽不小于0.6m池底坡度一般为池底坡度一般为0.010.02计算公式（计算公式（P35-37）曝气沉砂池

13、n特点特点：池中加设曝气曝气设备，降低沉砂中有机物含量（0.3m，有效水深2.0-4.0m出水部分：堰流，堰口保持水平，最大负荷小于2.9L/s/m，单位长度溢流量相等贮泥斗容积：小于2d污泥量排泥：静水压力排泥平流式沉淀池n构造：进水装置（进水槽、挡流墙整流措施，保证入流污水均匀稳定进入），出水装置（出水堰槽，控制池内水面高度，锯齿形三角堰最常见，水面位于齿高1/2），排泥装置（泥斗、排泥管、刮泥行车、刮泥板等）n特点：池型成长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。n设计计算：表面水力负荷q（根据沉淀实验确定）、沉淀时间和水平流速进行设计计算（P48）竖流式沉淀池n特

14、点特点：池型多为圆形，废水从池中央的中心管进入，从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢的分布在池的横断面上，污水以一定流速作向上作竖向运动，出水口设置在池面周边竖流式沉淀池n工作原理：悬浮颗粒三种三种运动状态：当颗粒沉速uv（上升速度）时，则颗粒以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除当u=v时，颗粒处于随遇状态，不下沉也不上浮当uv时，颗粒不能沉淀下来将随水流走当颗粒属于自由沉淀时，其沉淀去除效果要比平流式沉淀池差当颗粒属于絮凝沉淀絮凝沉淀时，池中就会出现上升颗粒与下降颗粒、上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒沉淀n构造：池径4-7m，配水

15、均匀，与有效水深之比小于3，污水在中心管流速小于30mm/s，管下口设有喇叭口和反射板，经过反射板阻挡，水流有垂直向下变成向反射板四周分布，并以上升流速由下向上运动n设计计算辐流式沉淀池n特点：池型、进出口布置与竖流池相同，但池径与池深之比远大于竖流池，是一种大型沉淀池，水流在池中央呈水平方向向四周辐射流动，泥斗设在池中央，池底向中心倾斜。n构造特点：进水槽端面较大，布水比较均匀n两种形式：中心进水、周边进水，第二种布水均匀，沉淀效率较高斜流沉淀池n工作机理：浅池浅池理论池长为L，池深为H，池中水平流速为v，颗粒沉速为u0的沉淀池中，在理想状态下，L/H=v/u0。L与v值不变时，池深H越浅，

16、可被沉淀去除的悬浮物颗粒u0也越小。若用水平隔板，将H分为3等层，每层深H/3，在u0与v不变的条件下，则只需L/3，就可将沉速为u0的颗粒去除，也即总容积可减小到1/3。如果池长L不变，由于池深为H/3，则水平流速可增加到3v,仍能将沉速为u0的颗粒沉淀掉，也即处理能力可提高3倍。把沉淀池分成n层就可把处理能力提高n倍。这就是20世纪初，哈真(Hazen)提出的浅池沉淀理论斜流沉淀池n构造构造：为了解决沉淀池的排泥问题，浅池理论在实际应用时，把水平隔板改为倾角为a的斜板或斜管n分类分类 按水流方向与颗粒沉淀方向间的相对关系分为： 侧向流斜板（管）沉淀池、 同向流斜板（管）沉淀池、逆（或异）向

17、流斜板（管）沉淀池 n不宜做二次沉淀池n设计计算3.6 隔油和破乳n废水中油类污染物的三种状态：呈悬浮状态的可浮油，悬浮的油滴，粒径较大，利用油水比重差易分离呈乳化状态的乳化油，粒径较小，表明存在一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，不易利用比重差分离呈溶解状态的溶解油n破乳：将乳化油表面乳化剂作用消除，将乳化油转变为可浮油的过程n隔油池：利用油水比重差将可浮油从水中分离的装置。隔油池n型式：平流式和斜流式n构造：与平流式或斜流式沉淀池基本相同，多浮油收集装置用以收集浮渣n去除效率：70%80%乳化油及破乳方法n乳化油的来源乳化油的来源生产工艺人为添加乳化剂。洗涤剂清洗受油污染的零部件后的

18、洗涤废水。含油废水在沟道与含乳化剂废水相混合形成。n破乳原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油水破乳原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油水得以分离，方法包括：得以分离，方法包括：投加换型乳化剂，如氯化钙投加使乳化剂失去作用的盐类、酸类投加本身不能成为乳化剂的表面活性剂搅拌、震荡、转动等物理方法使油滴合并过滤，主要针对以粉末为乳化剂的乳状液改变温度破坏乳状液的稳定3.7 浮上法n性质性质：固液或液液分离方法，常用于颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离n原理原理：将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离出去。n浮上法需要的基本条件基本条件：必须向水中提供足量的气泡污染物质能形成悬浮状态气泡和悬浮物质能粘合浮上法的类型（自学）n电