第二章 污水的物理处理

1、第二章 污水的物理处理§2 1 格栅和筛网§2 1 1 格栅（1） 作用：用来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。（2） 位置：一般在水泵的集水井之前（但有的根据需要分设两道格栅，位置可以不同，有的在水泵后再设一道，但一般前一道格栅较宽，后一道格栅较窄。若水泵前格栅的栅条间距小于或等于25mm，其后面的处理流程中可不再设置格栅。（3） 分类：A型:栅条布置在框架的外侧，适用于机械清渣和人工清渣平面格栅 B型:栅条布置在框架的内侧，在格栅顶部设有起吊架，可将格栅吊起，进行人工清渣 按形状固定曲面格栅：利用渠道水流速度推动除渣桨板曲面格栅

2、旋转鼓筒式格栅：污水从鼓筒内向鼓筒外流动，被格除的栅渣，由冲洗水管冲入渣槽（带网眼）内排出。 粗格栅（50-100mm） 按照间隔中格栅（10-40mm） 细格栅（3-10mm） 人工清扫:小型污水处理厂，格栅安装角度以45600为宜 按清渣方式 机械清扫:渣量>0.2m3/d，格栅安装角度一般为60700， 主要有链条式、移动式伸缩臂、钢丝绳牵引式等（4） 格栅的设计与计算图2-1 格栅水力计算示意图1、格栅的间隙数n式中：qvmax最大设计流量，m3/sd栅条间距，mh栅前水深，mV污水流经的速度，m/s2、栅槽宽度bb=s(n-1)+d·n (m )式中：b格栅的建筑宽度

3、，m； s栅条宽度，m；3、通过格栅的水头损失式中：h0计算水头损失，m； v污水流经格栅的速度，m/s； 阻力系数，其值与格栅删条的断面的几何形状有关，见表10-4，P15 格栅的放置倾角 g重力加速度， k考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，可用式：k=3.36v-1.32求定，一般k=3。4、栅后槽总高度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。5、格栅的总建筑长度LL=L1+L2+1.0+0.5+H1/tg式中：L1进水渠道渐宽部位的长度其中：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=200； L2格

4、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。6、每日栅渣产量 W式中：W1栅渣量，m3/103m3；Kz生活污水流量总变化系数。§2.1 2 筛网（1）作用：去除细小悬浮物（纤维、纸浆、藻类），沉淀难以去除 工业废水的预处理或深度处理 给水处理水库水、湖泊水除藻类（1） 类型振动筛网常用类型水力筛网振动筛网：污水由渠道流在振动筛网上，在这离进行水和悬浮物的分离，并利用机械振动，将呈倾斜面的振动筛网上截留的纤维等杂质卸到固定筛网上，进一步滤去附在纤维上的水滴。图2-2 振动式筛网示意图水力筛网：运动筛网呈截顶圆锥形，中心轴呈水平状态，锥体则呈倾

5、斜方向。废水从圆锥体的小端进入，水流在从小端到大端的流动过程中，纤维状污染物被筛网截留，水则从筛网的细小孔中流入集水装置。由于整个筛网呈圆锥体，被截留的污染物沿筛网的倾斜面卸到固定筛上，一进一步滤去水滴。图2-3 水力筛网构造示意图（3）筛网的设计计算A、根据要去除杂物的粒径选择合适的筛网孔径；（污水中悬浮物粒径为2至3mm，所以筛网之网眼尺寸应小于2 mm）B、根据生产条件、产品性能以及价格，决定筛网种类，确定水力负荷q（m3/min·m2）；C、计算筛网面积，选定筛网台数A=Q/q§2.2 沉淀理论§2.2.1 概述 污水中的悬浮物质，可在重力作用下沉淀去除；

6、 根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀分为4种类型：（1）自由沉淀： 悬浮物质浓度不高； 颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态； 沉速不变，各自独立完成沉淀过程；（2）絮凝沉淀： 悬浮物质浓度为50-500mg/L； 颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用； 颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快；（3）区域沉淀（成层沉淀，拥挤沉淀）： 悬浮物质浓度大于500mg/L； 相邻颗粒之间互相妨碍、干扰； 沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒； 各自保持相对位置不变； 颗粒群结合成一个整体向下沉淀； 形成清晰的液固界面，沉淀显示为界面下沉；（4）压缩沉淀：颗粒间互相支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间

7、隙水，使污泥得到浓缩；活性污泥在二沉池中的沉淀具备上述四种类型的沉淀过程；§2.2.2 沉淀类型的分析（1）自由沉淀 A、自由沉淀速率F2F1F3 自由沉淀可用牛顿第二定律， 假设颗粒为球形；B、沉淀颗粒去除率 1）沉淀实验： 取直径80-100mm，高度为1500-2000mm的沉淀筒n个； 将已知悬浮物浓度C0的水样，注入各沉淀筒，搅拌均匀后实验； 取样点设在水深H=1200mm处； 在沉淀时间为t1,t2,titn时，分别在各取样筒内，取出 取样点以上的全部水样，分析各水样悬浮物的浓度，为C1,C2,CiCn ； 悬浮物的剩余量为x0= Ci/C0 ，相应的去除量为1- x0

8、； 制作剩余量x0与ui关系曲线；2）颗粒去除率计算： 若要求去除颗粒的沉速为u0=H/t； ut³u0 的所有颗粒物均被沉淀去除，去除量为：1- x0； ut<u0 的颗粒去除量应 例2-2 某废水中的悬浮物质浓度不高，且均为离散颗粒，在一有效水深H为1.8m的沉淀柱内作沉淀试验，结果如下：2727727277811156168180189300 取样浓度C（mg/L）42024020013010080600时间t（min）试求此废水在一负荷为25m3/m2.d的沉淀设备内悬浮物质的理论总沉降去除率。解：（1） 计算各沉降时间下，水中残余颗粒所占百分数与相应沉降速度；时间t（

9、min）6080100130200240420残余颗粒百分数C/C0（%）6360565237269沉降速度u=H/t （m/min）0.030.0250.020.01550.010.00830.0048（2） 画残余颗粒百分数与沉降速度间的关系曲线如图；（3）计算指定的颗粒沉速： u0=25 (m3/m2.d)=0.0174(m/min) 由图查得：小于指定沉速u0 的颗粒与全部颗粒的比值x0=54%；（%）6610101066ut0.0150.01220.010.00850.00700.00480.0016(%)0.090.070.100.090.070.030.01（5）悬浮物质的理论总

10、沉降去除率：（2）絮凝沉淀 A、特点： 在沉淀过程中，颗粒变大，沉速变大； 悬浮物的去除率不仅与沉速有关，而且与深度和时间有关； 无理论描述公式，只能通过实验预测沉淀效果； B、沉淀实验： 1）在时间ti，不同深度测Ci，算出不同高度的去除百份率（C0-Ci/ C0 ）； 2）绘制去除百分率等值线； 3）计算颗粒去除率例2-3 某一废水在有效水深为1.8m的沉淀柱内进行沉降试验。由沉淀柱不同沉淀时间、不同深度的悬浮去除率表示于图2-16中。去除百分数曲线用这些数据内插法绘制的。求沉淀时间为60min时的悬浮物总去除率。解： 60min时底部取样口悬浮物的去除百分数为48%； 48%的颗粒沉速具

11、有大于或等于1800/（60´60）=0.5mm/s; 沉速小于0.5mm/s的颗粒只有部分沉到底部，而且按u/u0的比例除去； 去除率48%-50%,50%-65%，65%-80%的中心高度分别为1.7m,1.3m,0.7m;在48%-50%的颗粒具有一平均沉降速度:1700mm/60´60=0.47mm/s; 在50%-65%的颗粒具有一平均沉降速度:1300mm/60´60=0.35mm/s;在65%-80%的颗粒具有一平均沉降速度:700mm/60´60=0.2mm/s;以后的增量之间颗粒沉速很小,可以忽略不计算:（3）拥挤沉淀和压缩沉淀 A、特

12、点： 发生在SS浓度较高的情况； 在水的沉淀过程中，会出现一个清水和浑水的交界面，沉淀过程也就是交界面的下沉过程； 出现四个区（清水区、等速沉淀区、过渡区、压缩区） 存在一由等速沉降转入降速沉降的临界点； B、沉降过程曲线1）临界点图解近似求解法 2）沉降过程曲线的相似性，与水深无关；tH1H2A1A2B1B2H§2.2.3 理想沉淀池原理 目的：分析悬浮颗粒在实际沉淀池内的运动规律和沉淀效果； 理想沉淀池的基本假设： 污水在池内沿水平方向作等速流动； 颗粒为自由沉淀； 颗粒沉到底即认为被去除；（1）平流式理想沉淀池（如图）从A点进入的颗粒，它们的运动轨迹是水平流速v和颗粒沉速u的矢

13、量和。这些颗粒中必存在某一粒径的颗粒，其沉速为u0， 刚好能沉至池底。（2）圆形理想沉淀池 A、辐流式R_为沉淀池的半径;r1_为中心筒半径;H_为沉淀区高度;B、竖流式在半径r处的任一点,水流的垂直分速为v,v=H/t; 当颗粒沉速ut>v ,颗粒被沉淀去除; 当颗粒沉速ut<v ,颗粒不能被去除;§2 2 沉砂池（1） 作用：从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒（比重为2.65，粒径为0.2mm以上），以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。（2） 工作原理：以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。（

14、3） 类型：平流式、竖流式、曝气沉砂池§2 2 1平流式沉砂池；一、组成：入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗（图10-13，P26）二、优点：具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂方便等缺点：沉砂中约夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理增加难度。三、平流式沉砂池的设计；（1） 平流式沉砂池的设计参数 设计流量的确定：当污水自流入池时，应按最大设计流量计算；当污水用水泵抽升入池时，按工作水泵的最大组合流量计算；合流制处理系统，按降雨时的设计流量计算； 设计流量时的水平流速：最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s 最大设计流量时，污水在池内的停流时间不少于3

15、0s，一般为30-60 s 设计有效水深不应大于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。（2）计算公式图2-4 平流式沉砂池的一种型式1)沉砂池水流部分的长度L（即两闸板之间的距离）式中：L水流部分的长度，m； v最大设计流量时的速度，m/s；t最大设计流量时的停留时间，s。2）水流断面面积A式中：qVmax最大设计流量，m3/s A水流断面面积，m23）池总宽度b式中：h2设计有效水深，m；4）沉砂斗容积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。5）贮砂斗各部

16、分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m；斗壁与水平面的倾角为600；则贮砂斗的上口宽b2为：贮砂斗的容积V1：式中：h3贮砂斗高度，m； S1、S2分别为贮砂斗上口和下口的面积。6）贮砂斗的高度h3设采用重力排砂，池底坡度i=0.06，坡向砂斗，则7）池总高度h式中：h1超高，m； h3贮砂斗高度m；8）核算最小流速vmin式中：qvmin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。§2 2 2曝气沉砂池一、 曝气沉砂池的构造及工作原理：曝气沉砂池常见的构造如图10-14所示，曝气沉砂池呈矩形，池底一侧有i=0.1-0.5的坡度，

17、坡向另一侧的集砂槽。曝气装置设在集砂槽侧，空气扩散板距池底0.6-0.9m，使池内水流作旋流运动，无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦机会增加，并受到上升气泡的冲刷作用，把表面附着的有机物磨去。此外，由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水流带走。图2-5 曝气沉砂池示意图二、 曝气沉砂池的特点 沉砂池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、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。三、曝气沉砂池的设计计算（1）曝气沉砂池的设计参数 水平流速一般取0.08-0.12m/s； 污水在池内的停留

18、时间为4-6min；当雨天最大流量时为 1-3min。 池的有效水深为 2-3m，池宽与池深比为 1-1.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向档伴 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5-6.0mm，距离池底约0.6-0.9m， 并有调节阀门； 处理1m3污水的曝气量为0.2 m3空气；（2） 计算公式1） 总有效容积V式中 qvmax最大设计流量，m3/s t最大设计流量时的停留时间，min2)池断面积A式中：v最大设计流量时的水平前进流速，m/s3）池总宽度B式中：H有效水深，m4）池长 LL=V/A式中：L池长。5）池子总深H式中： h1保护高度 h2池子有效水深

19、h3沉砂坑深6）所需曝气量G式中：G所需曝气量，m3/h； D每污水所需曝气量，m3/m3§2 2 3竖流式沉砂池；一：构造及工作原理构造如下图2-6所示，污水由中心管引入，然后由下向上流至水面排出池外。沉渣落入池子下部的沉砂斗，借重力或水射器排出。处理效果不及平流式和曝气式沉砂池。图2-6 竖流式沉砂池二：竖流式沉砂池的设计计算（1） 竖流式沉砂池的设计参数 中心进水管内最大流速为0.3m/s 池内水流上升流速最大为0.1m/s，最小为0.02m/s 最大流量时的停留时间不小于20s，一般采用30-60 s（2）计算公式1）中心管直径d式中：v1中心管流速，m/s qvmax最大设

20、计流量，m3/s2)池子直径D式中：v2池内水流上升中流速，m/s3）水流部分高度h2式中：T最大流量时的停留时间，s4）沉砂斗高度h4式中：D池子直径，m； d沉砂斗底直径，m； 斗壁角一般为550-600。5) 沉砂池总高度H式中： h1保护高度，mh2水流部分高度，mh3中心喇叭口至沉砂面之间的缓冲层高度，mh4沉砂斗高度h4，m6）沉砂池下部圆截锥部分实有容积V17）沉砂斗容积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§2 3 沉淀池（1） 作用：分离悬浮物（2） 组成：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区

21、、及缓冲区进水区、出水区：使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率 沉淀区：是池子的主体部位 贮泥区：存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩、与排放的作用缓冲区：介于沉淀区与贮泥区之间，主要用于避免水流带走沉在池底的 污泥（3） 类型：初次沉淀池：生物处理前的沉淀池，可以去除按工艺布置的不同约30%的BOD5和55%的悬浮物二次沉淀池：生物处理后的沉淀池，主要用于实现泥水分离，保证出水水质， 排除剩余活性污泥间歇式：整个过程分为：进水、静置及排水按沉淀池的运行方式连续式：污水连续不断地流入与排出平流式沉淀池按池内水流方向的不同辐流式沉淀池竖流式沉淀池§2 3 1沉淀池的一般设计原则及

22、参数：1、 设计流量（与沉砂池的设计流量相同） 当污水由泵提升后进入沉淀池，按工作水泵的最大组合流量计算； 当污水自流入池时，应按最大设计流量计算； 合流制处理系统，按降雨时的设计流量计算，沉淀时间应不小于30min；2、沉淀池的数目对城市污水处理厂，沉淀池的个数应不少于2个，按并联工作考虑；3、沉淀池的经验设计参数（见表10-8 P31）4、沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系（见表10-9 P31）5、沉淀池的几何尺寸 沉淀池超高不少于0.3m； 缓冲层高度采用0.3-0.5m； 贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于600，圆斗不宜小于550； 排泥管直径不小于200mm.。6、沉

23、淀池出水部分一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的负荷为：初沉池：不大于2.9L/s·m；二沉池：1.52.9L/s·m7、贮泥斗的容积一般按不大于2日的污泥量计算。对二沉池，按贮泥时间不超过2小时计。8、排泥部分沉淀池一般采用静水压力排泥（利用池内的静水位，将污泥排出）初次沉淀：不小于14.71kPa(1.5mH2O)；活性污泥法的二沉池：不小于8.83kPa(0.9mH2O)；生物膜法的二沉池：不小于11.77kPa(1.2mH2O)§2 3 2平流式沉淀池；一、 平流式沉淀池的构造平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等。（2）

24、流入装置：由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成，起均匀部水与消能作用。为使入流污水均匀与稳定的进入沉淀池，进水区应有整流措施，常采用穿孔墙（板）式A、底孔入流档板组合式B、淹没孔入流档板组合式C、淹没孔穿孔整流墙（板）组合式D，具体如下图2-7所示。 A B CD1进水槽 2溢流堰 3多孔整流板 4底孔 5挡流板 6潜孔图2-7 平流式沉淀池入口的整流措施（3） 流出装置：由流出槽与档板组成。流出槽设自由溢流堰，溢流堰严格水平，既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。为此溢流堰常采用锯齿形堰，见图。出口区的整流措施，常采用溢流式集水槽。集水槽的形式见图2-8。1集水槽2集水支渠图2-8 平流

25、式沉淀池出口的集水槽形式（4）缓冲层：避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷（5）污泥区：贮存、浓缩和排泥（6）排泥装置：静水压力法、机械排泥法A、 静水压力法：利用池内的静水位，将污泥排出池外，见2-9图。排泥管1，直径D=200mm，插入污泥斗，上端伸出水面以便清通。静水压力H=1.5m（初次沉淀池），0.9m（活性污泥法后二次沉淀池），1.2m（生物膜法后的二次沉淀池）。为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底应有i=0.01-0.02的坡度，也可采用多斗式平流沉淀池，以减小深度。图2-9 沉淀池静水压力排泥B、 机械排泥法：设行车刮泥机、链条式刮泥机，见图（2-10、2-11）图2-10 链条

26、式刮泥机的平流式初次沉淀池图2-11 设行车刮泥机平的流式初次沉淀池二、平流式沉淀池的设计计算（1） 平流式沉淀池的设计参数 池的长宽比L/B=3-5、长深比L/H=8-12； 池底纵坡：一般i=0.01-0.02，机械刮泥时i0.005； 最大水平流速：初沉池7mm/s；二沉池5mm/s； 进、出口均应设置档板，档板高出池内水面0.1-0.2m，挡板距进水口0.5-1.0m；距出水口0.25-0.5m。挡板掩没深度：进口0.5-1.0m；出口处为0.3-0.4m。（2） 平流式沉淀池的设计沉淀池功能设计的内容包括沉淀池的只数、沉淀区和污泥区的尺寸目前常按照沉淀时间和水平流速或表面水力负荷进行

27、计算，其计算公式如下：图2-12 平流式沉淀池设计计算图1） 沉淀池的表面积A式中： qvmax最大设计流量，m3/s q表面水力负荷，m3/m2·h 初沉池：1.5-3 m3/m2·h；二沉池：1-2 m3/m2·h。2）沉淀区有效水深h2式中：t沉淀时间，初沉池：1-2 h；二沉池：1.5-2.5 h。沉淀区的有效水深h2通常取2-3 m；3）沉淀区有效容积V14）沉淀池长度L式中：V最大设计流量时的水平流速，mm/s；一般不大于5mm/s。5）沉淀池的总宽度bb=A/L6）沉淀池的只数n：式中：b每只沉淀池的宽度。7）污泥区的容积对于生活污水，污泥区的总容积

28、V：式中：S每人每天的污泥量，L/d·人； N设计人口数，人；T污泥贮存时间，d；8）沉淀池的总高度h：式中：h1沉淀池超高，m；一般取0.3m； h2沉淀区的有效深度，m； h3缓冲层高，m； h4污泥区高度，m； h4泥斗高度，m；h”4梯形的高度，m；9）污泥斗的容积V1式中：S1污泥斗的上口面积，m2；S2污泥斗的上口面积，m210）污泥斗以上梯形部分污泥容积V2式中：L1，L2梯形上下底边长，m。l1§2 3 3竖流式沉淀池；一、竖流式沉淀池的工作原理及构造在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v作竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：A、当颗粒沉速u&g

29、t;v时，则颗粒下沉得以去除；B、当颗粒沉速u=v时，颗粒处于随遇状态，不下沉亦不上升；C、当颗粒沉速u<v时，颗粒将不能沉淀下来，而会随上升水流带走；（图2-13，2-14 ）为竖流式沉淀池的构造示意图，竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形，沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。图中1为进水管，污水从中心管2自上而下，经反射板3折向上流，沉淀水用设在池周的锯齿溢流堰，溢入流出槽，6为出水管，流出槽前设有挡板，隔除浮渣，污泥依静水压力，将污泥从排泥管4排出。图2-13 圆形竖流式沉淀池 图2-14 中心管及反射板的结构尺寸二、 竖流式沉淀池的设计计算（1） 竖流式沉淀池的设计参数 池子

30、直径与有效水深之比不大于3。池子直径不宜大于8m，一般为4-7m 中心管内水流速度应不大于30mm/s 中心管下端应为喇叭口形，其下方设反射板，几图a喇叭口的直径和高度均为中心管直径的1.35倍b反射板的直径为喇叭口直径的1.3倍c反射板表面倾角为170d反射板底距泥面至少0.3m e. 中心管喇叭口下缘至反射板表面的垂直距离为0.25-0.5m，流过该缝隙的污水流速应不大于20mm/s 排泥管下端距池底距离应不大于0.2m，管上端敞口，高出水面不小于0.4m 在距周边集水槽0.25-0.5m处设置浮渣挡板，浮渣挡板高出水面0.1-0.15m，掩没深度0.3-0.4m。（2）竖流式沉淀池的设计

31、1） 中心管面积与直径式中：f1中心管截面积，m2d0中心管直径，mv0中心管内的流速，m/s qvmax最大设计流量，m3/s2） 沉淀池的有效沉淀高度，即中心管的高度式中：h2有效沉淀高度，m v污水在沉淀区的上升流速，mm/s（无数据时可选 0.5-1.0 mm/s） t沉淀时间，一般采用 初次沉淀池：1.0-2.0h 二次沉淀池：1.5-2.5h3） 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度式中：h3间隙高度，m v1间隙流出速度，一般不大于40mm/s d1喇叭口直径，m4） 沉淀池总面积和池径式中：f2沉淀区面积，m2 A沉淀池面积，m2 D沉淀池直径，m5） 缓冲层高度h4采用0.3m

32、6） 污泥斗及污泥斗高度（参见平流式沉淀池）7） 沉淀池总高度式中：H池总高度，m； h1超高，采用0.3m；（h2、h3、h4、h5见图）§2 3 4辐流式淀淀池；一、 辐流式沉淀池的主要构造类型按进、出水的布置方式可以分为：中心进水，周边出水；周边进水，中心出水；周边进水，周边出水；图2-15 中心进水的辐流式沉淀池图2-16 周边进水中心出水的辐流式沉淀池图2-17 周边进水周边排水的辐流式沉淀池二、 辐流式沉淀池的设计计算（1） 辐流式沉淀池的设计参数；1） 池子直径应不小于16m，池子直径与有效水深之比应为6-122） 池底坡度一般采用0.053） 一般采用机械刮泥，当D2

33、0m，也可采用多斗式集泥。污泥可采用静水头排泥或泵抽排出。4） 池径D小于20m时，一般采用中心传动刮泥机，其驱动装置设在中心走道板上。池径D大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在框架外缘。刮泥机转速为1-3r/h，外周刮泥板线速度不超过3m/min，一般采用1.5m/min。5） 在进水口周围设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面积的6-20%（2） 辐流式沉淀池的设计图2-18 辐流式沉淀池设计计算图1） 沉淀池表面积和池直径式中：qmax最大设计流量，m3/h A1每池的表面积，m2； D每池的直径，m； n池数； q0表面水力负荷，m3/（m2·h）2） 沉淀

34、池有效水深式中：h2有效水深，m；t沉淀时间，h；3）污泥部分所需的容积对于生活污水，污泥区的总容积V：式中：S每人每天的污泥量，L/d·人； N设计人口数，人； T污泥贮存时间，d；4）污泥斗容积V1式中：r1、r2污泥斗上、下口半径，m；斗壁角h5污泥斗高度，m；5）污泥斗以上池底污泥容积V2式中：R污泥沉淀区半径，m； h4沉淀池坡底落差，m； i坡度6） 沉淀淀池总高度，m；式中：H总高度，m； h1保护高，取0.3m； h2有效水深，m； h3缓冲层高，m； h4沉淀池坡底落差，m；7 h5污泥斗高度，m；§2 3 5斜流沉砂池；一、 斜板（管）沉淀池的理论基础若

35、沉淀池长为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。可见，L与v值不变时，池深H越浅，可被沉淀去除的悬浮物颗粒也越小。若用水平隔板，将H分为3等层，每层深H/3，如图，在v、u0不变的条件下，则只需L/3，就可将沉速为u0的颗粒去除，也即总容积可减少到1/3。如果池长不变，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。图2-19浅池沉淀原理为了解决沉淀池的排泥问题，浅池理论实际应用时，把水平隔板该为倾角为（5

36、00-600）的斜板（管）。所以斜板（管）的有效面积的总和，乘以cos，即得水平沉淀面积：二、斜板（管）沉淀池的分类及特点（如下图A、B、C）按水流方向与颗粒的沉淀方向之间的相互关系，可分为： 侧向流斜板（管）沉淀池：水流方向与颗粒沉淀方向互相垂直； 同向流斜板（管）沉淀池：水流方向与颗粒沉淀方向相同； 逆向流斜板（管）沉淀池：水流方向与颗粒沉淀方向相反； A异向流 B同向流C侧向流城市污水处理中多采用升流式逆向流斜板（管）沉淀池特点：沉淀效率高、停留时间短、占地少，在给水处理中有比较广泛的应用，在废水处理中的应用不普遍。三、 斜板（管）沉淀池的设计计算（1） 斜板（管）沉淀池的设计参数1）

37、斜板之间的垂直净距一般采用80-100mm，斜管孔径一般采用50-80mm2） 斜板、斜管斜向长度一般采用1-1.2m；3） 斜板、斜管之倾角一般采用600。4） 斜板、斜管区底部缓冲层高度一般采用0.7-1.0m；5） 斜板、斜管区上部水深一般采用0.5-1.0m；6） 设计停留时间，初次沉淀池不超过30min（二次沉淀池不超过60min）（2） 斜板（管）沉淀池的设计（逆向流）图2-20 斜板沉淀池计算草图1） 沉淀池水表面积：式中： A水表面积，m2；n池数；q0表面水力负荷，m3/（m2·h）qmax最大设计流量，m3/h2） 沉淀池平面尺寸或式中 D圆形池直径，m； a矩形

38、池边长，m；3） 池内停留时间式中：t池内停留时间，min； h2斜板（管）区上部的清水层高度，一般采用0.7-1.0m； h3斜板（管）的自身垂直高度，一般采用0.866-1.0m； l斜板（管）的自身长度； 斜板（管）倾斜角度；4） 存放污泥所需池内容积V式中：qmax最大设计流量，m3/h c0进水悬浮物浓度，mg/L c出水悬浮物浓度，mg/L Tg污泥清除间隔时间，d Kz总变化系数； 污泥比重， P污泥含水率， n池数；5）污泥斗容积V1（设泥斗为正方形）式中：a矩形池边长；m； a1泥斗的边长；m； h5污泥斗高度，m；泥斗倾角6）沉淀池的总高度式中：H总高度，m； h1保护高，

39、取0.3m； h2有效水深，m； h3斜板（管）的自身垂直高度，m； h4缓冲层高，m； h5污泥斗高度，m；§2 4 隔油和破乳§2 4.1含油废水的来源 石油开采及加工工业（带水原油的分离水、设备冲洗水） 固体燃料热加工工业（焦炉气的冷凝水、洗煤气水） 纺织工业（洗毛废水） 轻工业（制革废水） 屠宰及食品加工 机械加工§2 4.2状态1） 可浮油：这种油粒径较大，一般大于100um，可以依靠油水比重差而从水中分离出来，浮于水面，形成油膜或油层；2） 乳化油：油珠粒径小于10um，一般为0.1-2um，这种油即使静置几小时，甚至更长时间，仍然悬浮在水中。这种状态

40、的油滴不能用静沉法从废水中分离出来，这是由于乳化油油滴表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并。如能消除乳化剂的作用，乳化油即可转化为可浮油，这叫坡乳。3） 溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒。§2 4.3危害 油类对环境的污染主要表现在对生态系统及自然环境（土壤、水体）的严重影响。流到水体中的可浮油，形成油膜后会阻碍大气复氧，断绝水体氧的来源；而水中的乳化油和溶解油，由于需氧微生物的作用，在分解过程中消耗水中的溶解氧（生成水和二氧化碳），使水体形成缺氧状态，水体中的二氧化碳浓度增高，使水体pH值降低到正常范围以下，导致鱼类和水生生物不能生存。含

41、油废水流到土壤，由于土层对油污的吸附和过滤作用，也会在土壤形成油膜，使空气难于透入，阻碍土壤微生物的增殖、破坏土层团粒结构。§2 4.4隔油池一、 原理：利用油与水的密度差实现重力分离二、分离对象：浮油与泥砂之间的分离三、 主要类型：平流式、斜流式（1） 平流式隔油池图2-21 平流式隔油池1）组成：池体、刮油刮泥机、集油管2）构造：如图2-21，类似于平流式沉淀池，废水从池子的一端流入池子，以较低的水平流速流经池子，流动过程中，密度小的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子的另一端流出。在隔油池的出水端设置集油管。集油管可以饶轴线转动。排油时将集油管的开槽方向转向水

42、平面以下收集浮油，并将浮油导出池外。 3）特点：构造简单、便于运输管理、油水分离效果稳定，池体大、占地多（2） 平流式隔油池的设计计算1） 平流式隔油池的设计参数 停留时间T一般采用1.5-2.0h。 水平流速v一般采用2-5mm/s。 隔油池每格宽度B采用2m、2.5m、3m、4.5m和6m，当采用人工清除浮油时，应使每格宽度不超过3m。国内各大型炼油厂一般采用B=4.5m，且已有定型设计。 隔油池超高h1一般不小于0.4m。工作水深h2为1.5-2.0m。人工排泥时，池深应包括污泥层所占厚度。 隔油池尺寸比例：单格的长宽比（L/B）不小于4，深宽比（h2/B）不小于0.4 刮板间距不小于4

43、m，高度150-200m，移动速度0.01m/s 集油管管径为200-300mm 池底坡度I，当人工排泥时，采用0.01-0.02，坡向集泥坑；当用机械刮泥时，一般采用平底（I=0） 隔油池水面上油层厚度不大于0.25m 2）平流式隔油池的设计 总有效容积V式中：T停留时间，h；qmax最大设计流量，m3/h 隔油池总过水断面积A0A0=qmax/v式中：v采用水平流速， 分格数n式中：B每格宽度，m； h2工作水深，m； 校核池内实际水平流速v(2 mm/s<v<5mm/s) 有效池长LL=3.6vt 校核尺寸比例：L/B>4 ；h2/B>0.4 池总高度HH= h1

44、+ h2式中：h1超高，m；L h2工作水深，m；（2）斜流式隔油池图2-22斜板式隔油池1）组成：进水管、布水设施、斜板（管）组、出水管和集油管2）构造：如图2-22，水流由上而下流经斜板而油珠则逆水而上浮，属于逆向流。上浮的油珠流出斜板（管）后在水面上形成一层油膜，经集油管排走。（4）破乳（破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离） 投加换型乳化剂 投加盐类、酸类 搅拌、震荡、转动 过滤 该变温度§2.6 气浮§2.6.1 概述 （1）功能：实现固-液、液-液分离； （2）过程： 通入空气 产生微细气泡 SS附着在气泡上 上浮 实现固-液分离一、基本原理（1）水中颗粒

45、与气泡的粘附条件 I、界面张力、接触角和体系界面自由能 a、界面张力：水、气、粒三相混合体系中，不同介质的 s12相表面因受力不均衡所导致。s23s13qb、润湿接触角（q） 水气间界面作用力作用线与水粒间界面作用力作用线间的夹角； q<90 亲水表面，不易被气泡所粘附； q>90 疏水表面，易于为气泡所粘附；c、界面自由能 W=s ´S （S-界面面积） 颗粒与气泡粘附前，颗粒和气泡单位面积的自由能分别为： s12´1、s13´1； 粘附前界面自由能之和：W1=s12´1 + s13´1 颗粒与气泡粘附后，此时的单位面积的界面能为

46、： W2=s23 C 界面能的减少值： DW= W1- W2 = s12 + s13 - s23 DW越大，推动力越大，易于气浮处理；II、气-粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附 亲水吸附：接触角小，气浮体结合不牢易脱落； 疏水吸附：接触角大，气浮体结合牢固不易脱落；平衡状态时，三相界面张力间的关系为： s13 = s12cos(1800-q) + s23 cosq=（s23 - s13）/ s12 DW= W1- W2 = s12 + s13 - s23 = s12 ( 1- cosq) 当q=0 ， cosq=1，则( 1- cosq) =0，不易气浮； 当q=180 ，cosq=-1，则( 1

47、- cosq)=2，易气浮； s12 越大 q越大，越易气浮；（2）泡沫的稳定性 气浮要求：气泡具有一定的分散度和稳定性； 影响要素： A、洁净的气泡本身具有自动降低表面自由能的倾向（气泡合并作用） B、水分子的蒸发，导致气泡的破灭； C、表面活性剂的加入能防止气泡的兼并和破灭，增加泡沫的稳定性；二、类型1、 电解气浮：如图2-23图2-23 电解浮上法装置示意图电解气浮是将正、负相间的多组电极浸泡在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两极间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面达到分离的目的。2、 分散空气气浮法目前应用的有微气泡曝气气浮法和剪切气泡气浮法如图所示图2-24为微

48、孔泡曝气浮上法，压缩空气引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡。图2-25为剪切气泡气浮法，该法是将空气引入到一个高速旋转混合器的附近，通过高速旋转混合器的高速剪切，将引入的空气切割成细小气泡。图2-24 分散空气浮上法图2-25 分散空气浮上法微气泡曝气法切割气泡法3、 溶解空气气浮法（1） 真空气浮法：空气在常压条件下溶入水中，而在负压条件下析出。具体过程如图2-26（空气的溶解在常压下的融解度很低，气泡释放量很有限、，此外为形成真空，处理设施需密闭，其运行和维修较困难）图2-26 真空气浮法设备示意图（2） 加压溶气气浮：空气在加压条件下溶入水中，而在常压条件下析出。具

49、体过程如图2-27、2-28（是目前常用的方法）A、全溶气流程：将全部废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池进行固液分离，如图2-27图2-27全溶气方式加压溶气浮上法流程特点：电耗高、但气浮池容积小B、部分溶气流程：将部分废水进行加压溶气，其余废水直接送入气浮池，如图2-28图2-28部分溶气方式加压溶气浮上法流程特点：省电，溶气罐小C、回流溶气流程：将部分出水进行回流加压，入流废水直接进入气浮池，如图2-29特点：适用于SS高的原水，但气浮池容积大图2-29回流加压溶气浮上法流程四、 加压溶气气浮系统的设计（1） 组成及主要工艺参数加压溶气气浮系统主要由三个部分组成：压力溶气系统、空

50、气释放系统和气浮分离设备1）压力溶气系统：加压水泵、压力溶气罐、空气供给设备（空压机）及附属设备加压水泵的作用：提升污泥，将水、气以一定压力送至溶气罐溶气罐的作用：使水与空气充分接触，促进空气的溶解。2）空气释放系统：由溶气释放装置和溶气水管组成。溶气释放装置的作用：将压力溶气水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速、均匀地与水中的颗粒物质粘附。溶气释放装置主要有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。3）气浮池：功能：提供一定的容积和池表面，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。类型：平流式和竖流式如图2-30、2-31图2-30平流式气浮池图2-31竖气浮池平流式：废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固-液分离。优点：池身浅、造价低、构造简单、运行方便缺点：分离部分的容积利用率不高。竖流式：优点：接触室在池中央，水流向四周扩散，水利条件好缺点：与反应池较难衔接，容积利用率较低（2）压力溶气浮上法的设计计算主要设计计算内容有：气浮所需空气量、溶气罐尺寸、所需的工作压力、和气浮池的尺寸等。1、气浮所需空气量A、通过试验确定式中：qv气浮池设计水量，m3/h； R试验条件下的回流比