水处理物理法学习教案

1、会计学1水处理水处理(chl)物理法物理法第一页，共150页。2022-5-82什么位置？什么位置？第2页/共150页第二页，共150页。2022-5-83A 均量池：主要(zhyo)用来调节水量；A 均质池：主要(zhyo)用来均和水质；A 均化池：具有均质和均量二重功能。 第3页/共150页第三页，共150页。2022-5-84第4页/共150页第四页，共150页。2022-5-85第5页/共150页第五页，共150页。2022-5-86第6页/共150页第六页，共150页。2022-5-87在线调节流程可以大幅度地调节废水(fishu)的成分和流量，但能源消耗大。进水一般采用(ciyng

2、)重力流，出水用泵提升。污水除杂物调节池计量控制去处理厂泵站第7页/共150页第七页，共150页。2022-5-88污水(w shu)除杂物(z w)溢流设施调节池泵站计量与控制去水处理厂调节能力较差可以节省能源第8页/共150页第八页，共150页。2022-5-892、调节方式(fngsh) 利用外加动力（如空气搅拌、叶轮搅拌、水泵循环）而进行的强制调节。其特点是设备较简单，效果较好，但运行费用高。 曝气均和池 1.1.3 水质调节 第9页/共150页第九页，共150页。2022-5-810最常见(chn jin)的为差流式浓度调节池（也称异程式调节池），这种调节池为常水位，重力流，在调节池

3、中水流每一质点的流程由短到长，都不相同，再结合进出水槽的布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。第10页/共150页第十页，共150页。2022-5-811iiiiitqtcqC4、调节(tioji)池所需体积V iitqVV决定采用的调节时间 ，若q恒定，则 V=qt 。 it第11页/共150页第十一页，共150页。2022-5-812第12页/共150页第十二页，共150页。2022-5-813返回(fnhu)目录第13页/共150页第十三页，共150页。2022-5-814第14页/共150页第十四页，共150页。2022-5-815第15页/共150页第十五页，共150

4、页。2022-5-8161、格栅的作用 用以去除污水中那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常(zhngchng)进行。 格栅的去除效果，一般是以不堵塞提升水泵和水处理厂站的处理设备为原则。第16页/共150页第十六页，共150页。2022-5-817（1）按形状(xngzhun)分平面格栅（flat bar screen)：筛网呈平面曲面格栅 (curve bar screen)：筛网呈弧状 （2）按格栅条(shn tio)的间隙分： 粗(coarse)格栅：50100mm 中(medium)格栅：1040mm 细(fine)格栅：310mm 第17页/共15

5、0页第十七页，共150页。2022-5-818（3）按筛余物清理方式分 普通格栅（人工清理栅渣） (manually cleaned screen) 该种格栅用直钢条制成，一般与水平面成450 600倾角安放。格栅设计面积应采用较大的安全系数(nqun xsh)，一般不小于进水管渠有效面积的2倍。 机械格栅（机械清理栅渣）(mechanically cleaned screen) 机械格栅的安放倾角600 700,有时为900。机械清渣格栅过水断面面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。 第18页/共150页第十八页，共150页。2022-5-8194、格栅的安放倾斜安装在进水的渠道，或

6、进水泵站集水井的进口处。一般地，可设置粗细(cx)两道格栅，格条间距一般采用6 25 mm，最大不超过40mm。第19页/共150页第十九页，共150页。2022-5-8205、栅渣量的估计 栅渣的含水率约为80%；密度约为960kg/m3。 当栅条间距(jin j)为1625mm时，栅渣截留量 0.10.05m3/103m3 当栅条间距(jin j)为2540mm时，栅渣截留量 0.030.01m3/103m3第20页/共150页第二十页，共150页。2022-5-821第21页/共150页第二十一页，共150页。2022-5-822第22页/共150页第二十二页，共150页。2022-5-

7、823第23页/共150页第二十三页，共150页。2022-5-824第24页/共150页第二十四页，共150页。2022-5-825 一些工业废水含有较细小的悬浮物，它们不能被格栅截留(ji li)，也难以用沉淀法去除。为了除去这类污染物，工业上常用筛网。选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物，如纤维、纸浆、藻类等。第25页/共150页第二十五页，共150页。2022-5-826分类(fn li)振动筛网(vibration screen)水力(shul)筛网(hydraulic screen)转鼓式筛网(drum screen)转盘式筛网(disc screen)微滤机(m

8、icro filtration)1、筛网的作用主要去除废水中的较小颗粒(kl)、短纤维等固形物 2、筛网的类型第26页/共150页第二十六页，共150页。2022-5-827 振动筛网由振动筛和固定(gdng)筛组成。污水通过振动筛时，悬浮物等杂质被截留在振动筛上，并通过振动卸到固定(gdng)筛上，以进一步脱水。振动筛网示意图 第27页/共150页第二十七页，共150页。2022-5-828水力筛网也由运动(yndng)筛网和固定筛网组成。水筛余物进水管不透水部分(b fen)水力筛网构造示意图第28页/共150页第二十八页，共150页。2022-5-829返回(fnhu)目录第29页/共1

9、50页第二十九页，共150页。2022-5-830第30页/共150页第三十页，共150页。2022-5-831n实际沉淀池是如何工作的？实际沉淀池是如何工作的？n沉淀池有哪些种类？各有什么特沉淀池有哪些种类？各有什么特点和用途？点和用途？第31页/共150页第三十一页，共150页。2022-5-832第32页/共150页第三十二页，共150页。2022-5-833成沉淀物成沉淀物(sludge)。当悬浮物的密度小于水的密度时，当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成浮渣悬浮物将上浮到水面形成浮渣（scum）。）。第33页/共150页第三十三页，共150页。2022-5-834gr

10、ease)grease)：包括浮油和乳化油：包括浮油和乳化油第34页/共150页第三十四页，共150页。2022-5-835在生物处理设备前设初次沉淀在生物处理设备前设初次沉淀(chndin)(chndin)池，以减轻后继处理设池，以减轻后继处理设备的负荷，保证生物处理设备净化备的负荷，保证生物处理设备净化功能的正常发挥。功能的正常发挥。第35页/共150页第三十五页，共150页。2022-5-836下面我们详细介绍重力沉降过下面我们详细介绍重力沉降过程。程。第36页/共150页第三十六页，共150页。2022-5-837第37页/共150页第三十七页，共150页。2022-5-838第38页

11、/共150页第三十八页，共150页。2022-5-839第39页/共150页第三十九页，共150页。2022-5-840n现象：现象：实验时可观察到水与颗粒群之间实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。际上是该界面下沉的过程。第40页/共150页第四十页，共150页。2022-5-841n现象：现象：粒群与水之间也有明显的界面，粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。集，界面的沉降速度很慢。第41页/共150页第四十一页，共150页。固体（%）0100压缩沉淀区区

12、域沉淀区自由沉淀区絮凝沉淀区强絮凝颗粒分散颗粒第42页/共150页第四十二页，共150页。2022-5-843n沉淀池的去除效率沉淀池的去除效率n沉淀池溢流率与沉淀速沉淀池溢流率与沉淀速度的关系度的关系第43页/共150页第四十三页，共150页。2022-5-844n在以上假设的条件下可以推在以上假设的条件下可以推出球形颗粒的沉降速度公式。出球形颗粒的沉降速度公式。第44页/共150页第四十四页，共150页。2022-5-845218)(dguS式中：u颗粒的沉降(chnjing)末速度，m/s；s、分别表示颗粒及水的密度，kg/m3g重力加速度，m/s2水的粘度，Pa s；d颗粒的粒径，m。

13、由Stokes公式分析如何(rh)才能加强沉降过程？第45页/共150页第四十五页，共150页。2022-5-846218)(dguS第46页/共150页第四十六页，共150页。2022-5-847218)(dguS（2）水的粘度愈小，沉速愈快，成反比关系(gun x)。因粘度与水温成反比，故提高水温有利于沉降。第47页/共150页第四十七页，共150页。2022-5-848218)(dguS（3）颗粒(kl)直径愈大，沉速愈快，成平方关系。因此随粒度的下降，颗粒(kl)的沉降速度会迅速降低。实际水处理过程中，水流呈层流状态的情况较少，所以一般沉降只能去除d20m的颗粒(kl)。第48页/共1

14、50页第四十八页，共150页。2022-5-849m/s = -0.97 m/h第49页/共150页第四十九页，共150页。2022-5-850第50页/共150页第五十页，共150页。2022-5-851zi)zi)浮起。浮起。第51页/共150页第五十一页，共150页。进口区污泥区沉淀区出口区u0理想沉淀池由进口区域、沉淀区域、出口区域和污泥(w n)区域四个部分组成第52页/共150页第五十二页，共150页。2022-5-8532、沉淀(chndin)过程分析uu0的颗粒(kl)uu0的颗粒u=u0的颗粒第53页/共150页第五十三页，共150页。2022-5-854式中： 总去除率；

15、P0悬浮物中沉降速度小于u0的颗粒的百分数；u0 能被完全除去的最小颗粒的沉降速度；u 沉降速度小于u0的颗粒的沉降速度；H 沉淀池的有效水深；H 沉降速度为u的颗粒在入流(r li)区所处的位置。dPHhPdPuuPPP0000000)1 ()1 (第54页/共150页第五十四页，共150页。2022-5-855AQLBQt1vBQtHu0 HLBQvu0长为L，有效(yuxio)水深为H，宽为B的沉淀池，表面积为A=LBHLBQvu0第55页/共150页第五十五页，共150页。2022-5-856AQLBQt1vBQtHu0 Q/A的物理意义是单位时间(shjin)内通过单位沉淀池表面积的

16、流量，一般称之为表面负荷(surface loading)或溢流率(surface overflow rate)（过流率），用q表示，单位为：m3/(m2h)或m3/(m2s)。第56页/共150页第五十六页，共150页。2022-5-857qAQLBQt1vBQtHu0 可以证明,其它形式的沉淀池也有相同的结论。 因此通过沉降试验，根据要求达到的沉淀总效率，得到能够(nnggu)完全除去的最小颗粒的沉降速度，即得到了沉淀池的表面负荷。根据进水流量Q，可计算沉淀池沉降区的表面积A。第57页/共150页第五十七页，共150页。第58页/共150页第五十八页，共150页。2022-5-859qAQ

17、LBQt1vBQtHu0 3、沉淀池的去除率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷(fh)有关，而与池深无关。应该把沉淀池做得浅些，表面积大些，这就是颗粒沉降的“浅层沉降”理论。后边将要讲到的斜板(管)沉淀池就是基于这个理论。第59页/共150页第五十九页，共150页。2022-5-8600)75. 1125. 11(uq t = (1.5 2.0) t0u0由沉降曲线上查得的理论(lln)沉降速度；t0由沉降曲线上查得的沉降时间。 第60页/共150页第六十页，共150页。2022-5-861第61页/共150页第六十一页，共150页。2022-5-862第62页/共150页第六十二页，共150页。

18、2022-5-863n栅之后和泵站或沉淀池之前。栅之后和泵站或沉淀池之前。第63页/共150页第六十三页，共150页。2022-5-864第64页/共150页第六十四页，共150页。2022-5-865第65页/共150页第六十五页，共150页。2022-5-866第66页/共150页第六十六页，共150页。67而定。而定。 流速流速 应控制在最大流速应控制在最大流速0.3m/s0.3m/s和最小流速和最小流速0.15m/s0.15m/s之之间。间。第67页/共150页第六十七页，共150页。68第68页/共150页第六十八页，共150页。2022-5-869n 贮砂斗各部分贮砂斗各部分尺寸计

19、算尺寸计算(j sun) n沉砂池总高度沉砂池总高度H n核算最小流速核算最小流速第69页/共150页第六十九页，共150页。力，砂粒上附着的有机污染物力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于获得较为纯能够去除，有利于获得较为纯净的砂粒。净的砂粒。第70页/共150页第七十页，共150页。2022-5-871第71页/共150页第七十一页，共150页。2022-5-872第72页/共150页第七十二页，共150页。2022-5-873第73页/共150页第七十三页，共150页。(qudng)(qudng)，可查图。可查图。(2)(2)沉砂池最沉砂池最大设计流速：大设计流速：0.3m0.3ms

20、 s。第74页/共150页第七十四页，共150页。2022-5-875第75页/共150页第七十五页，共150页。2022-5-876第76页/共150页第七十六页，共150页。2022-5-877砂池型砂池型号及尺号及尺寸表中寸表中选取所选取所需的型需的型号。号。钟式沉砂池的各部分尺寸图第77页/共150页第七十七页，共150页。2022-5-878第78页/共150页第七十八页，共150页。2022-5-879第79页/共150页第七十九页，共150页。2022-5-880（2）沉淀池普通(ptng)沉淀池浅层沉淀池平流式(horizontal-flow) 竖流式(upward-flow)

21、辐流式(radial-flow)初沉池二沉池（1）沉淀池浅层沉淀池第80页/共150页第八十页，共150页。2022-5-881第81页/共150页第八十一页，共150页。2022-5-882第82页/共150页第八十二页，共150页。2022-5-883出水进水第83页/共150页第八十三页，共150页。2022-5-884第84页/共150页第八十四页，共150页。2022-5-885第85页/共150页第八十五页，共150页。2022-5-886是在流过水池时完成的。是在流过水池时完成的。第86页/共150页第八十六页，共150页。2022-5-887第87页/共150页第八十七页，共1

22、50页。2022-5-888第88页/共150页第八十八页，共150页。89流入装置:流出装置污泥区缓冲层沉淀区第89页/共150页第八十九页，共150页。90和污泥区的水层，保证已沉下的和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅动而再行浮起。颗粒不因水流搅动而再行浮起。第90页/共150页第九十页，共150页。91斗中。斗中。n刮泥设备：桥式行车刮泥机或链刮泥设备：桥式行车刮泥机或链带式刮泥机。带式刮泥机。L L也可采用多斗式也可采用多斗式排泥。排泥。L L第91页/共150页第九十一页，共150页。1进水槽 2溢流堰 3穿孔整流(zhngli)墙 4底孔 5挡流板 6潜孔平流沉淀池的进水区

23、整流(zhngli)措施a. 溢流式入流整流装置b. 浸没式底孔与挡流板的组合式入流整流装置c. 底孔式入流整流装置d. 淹没孔口与穿孔整流墙组合式入流整流装置第92页/共150页第九十二页，共150页。2022-5-893平流沉淀池出口集水槽的形式（a）（b）（c）（a）（b）（c）平流沉淀池的出水堰形式第93页/共150页第九十三页，共150页。2022-5-894第94页/共150页第九十四页，共150页。2022-5-895第95页/共150页第九十五页，共150页。2022-5-896第96页/共150页第九十六页，共150页。2022-5-897第97页/共150页第九十七页，共1

24、50页。2022-5-898第98页/共150页第九十八页，共150页。2022-5-899浮渣槽出流堰挡板(dn bn)第99页/共150页第九十九页，共150页。2022-5-8100锯齿形出水堰(shu yn)浮渣槽第100页/共150页第一百页，共150页。101 有结构合理的入流和出流装置有结构合理的入流和出流装置能均匀布水和集水。能均匀布水和集水。 有尺寸适宜、性能良好的污泥有尺寸适宜、性能良好的污泥和浮渣的收集和排放设备。和浮渣的收集和排放设备。第101页/共150页第一百零一页，共150页。2022-5-8102这些参数一般需要通过试验取这些参数一般需要通过试验取得；若无条件，

25、也可根据相似得；若无条件，也可根据相似的运行资料，因地制空地选用的运行资料，因地制空地选用经验数据。经验数据。第102页/共150页第一百零二页，共150页。2022-5-8103第103页/共150页第一百零三页，共150页。2022-5-8104W 污泥量，m3/d；S 每人每日产生的污泥量，L/p.d；N设计(shj)人口数；t两次排泥时间间隔，初沉池一般取2天考虑，活性污泥中二沉池一般取2小时考虑。第104页/共150页第一百零四页，共150页。2022-5-8105第105页/共150页第一百零五页，共150页。2022-5-8106第106页/共150页第一百零六页，共150页。2

26、022-5-8107PduuP0003、适用条件(tiojin)：适用于小流量污水中絮凝性悬浮固体的分离。)1 (0P减小了第107页/共150页第一百零七页，共150页。2022-5-8108计流量计算。计流量计算。第108页/共150页第一百零八页，共150页。2022-5-81090)75. 1125. 11(uq t = (1.5 2.0) t0第109页/共150页第一百零九页，共150页。2022-5-8110第110页/共150页第一百一十页，共150页。2022-5-81115.4m3/m.h)，通常取，通常取1.01.5 L/m.s。第111页/共150页第一百一十一页，共1

27、50页。2022-5-8112第112页/共150页第一百一十二页，共150页。2022-5-8113第113页/共150页第一百一十三页，共150页。2022-5-8114第114页/共150页第一百一十四页，共150页。2022-5-8115进水槽刮泥装置(zhungzh)出水堰(shu yn)出水槽第115页/共150页第一百一十五页，共150页。2022-5-8116第116页/共150页第一百一十六页，共150页。2022-5-8117荷荷(fh)核算核算计算公式：见例题计算公式：见例题第117页/共150页第一百一十七页，共150页。118解mh第118页/共150页第一百一十八页

28、，共150页。2022-5-8119(3)沉淀池总高度(god)每池每天污泥(w n)量污泥斗容积用几何(j h)公式计算3第119页/共150页第一百一十九页，共150页。2022-5-8120(4) 沉淀池周边(zhu bin)处的高度为m(5)径深比校核(xio h)符合径深比为612的设计(shj)要求。第120页/共150页第一百二十页，共150页。2022-5-8121辐流式沉淀池设计草图1.73m0.3m3m0.5m0.6m第121页/共150页第一百二十一页，共150页。2022-5-8122的分离效果和处理能力：的分离效果和处理能力：第122页/共150页第一百二十二页，共1

29、50页。2022-5-8123第123页/共150页第一百二十三页，共150页。2022-5-8124称为生物絮凝。称为生物絮凝。第124页/共150页第一百二十四页，共150页。2022-5-8125定度。定度。第125页/共150页第一百二十五页，共150页。2022-5-8126n有周边进水中心出水有周边进水中心出水(ch (ch shu)shu)向心辐流式沉淀池和周向心辐流式沉淀池和周边进水周边出水边进水周边出水(ch shu)(ch shu)向向心辐流式沉淀池两种。心辐流式沉淀池两种。第126页/共150页第一百二十六页，共150页。2022-5-8127第127页/共150页第一百

30、二十七页，共150页。2022-5-8128进水槽,底部有孔出水槽出水堰(shu yn)出水堰(shu yn)前挡板进水挡板(dn bn),深入水下约3/4水深第128页/共150页第一百二十八页，共150页。129HLBQvu0（1）斜板(管)沉淀池的理论基础(jch) 浅池沉淀原理0uvHLAQu 0另外，在普通沉淀池中存在的问题：提高沉降效率和增大(zn d)处理能力相互矛盾，二者之间呈此长被落的负相关关系。第129页/共150页第一百二十九页，共150页。2022-5-8130浅池沉淀(chndin)原理示意图（b）第130页/共150页第一百三十页，共150页。2022-5-8131

31、若 ， u0与v一定，则只需 将沉速为u0的颗粒(kl)除去，即总容积可减小到1/3。Hh31Ll31若 ，L一定，则水平(shupng)流速可增到3v，仍能 将沉速为u0的颗粒沉掉，即处理能力可提高3倍。Hh31若Q一定， ，则 的颗粒的沉速范围由 扩大(kud)到 ，沉速 的颗粒中能被除去的分率也由 增大到 ，从而总沉淀效率大大提高。 Hh310uu 0uu 031uu 0uu 0uu03uu分析：dPHhPdPuuPPP0000000)1 ()1 (0uvHL第131页/共150页第一百三十一页，共150页。2022-5-8132沉淀池的分层（分格）的作用：（1）可提高沉淀效率。（2）可

32、提高处理能力(nngl)。（3）可减小池的容积。（4）可大大改善沉淀过程的水力条件。分层可增大湿周，减小水力半径R（ ），从而(cng r)使Re（ ）减小，Fr（ ）增大，确保了水流的稳定性。湿周面积RgRvFr2RuRe第132页/共150页第一百三十二页，共150页。2022-5-8133在实际(shj)应用时会带来排泥和维修等问题。所以工程上把水平隔层改为倾斜成一定角度的斜面，这就是斜板沉淀池，如果板间再加隔板则称为斜管沉淀池。第133页/共150页第一百三十三页，共150页。2022-5-8134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

33、水配水区(shu q)、清水出水区(shu q)、缓冲区和污泥区组成。第134页/共150页第一百三十四页，共150页。2022-5-8135第135页/共150页第一百三十五页，共150页。2022-5-8136斜板(管)沉淀池的三种形式第136页/共150页第一百三十六页，共150页。137原因：活性污泥的粘度较大，易粘附在斜板(管)上，影响沉淀效果甚至可能堵塞斜板(管)。在厌氧情况下，经厌氧消化产生的气体(qt)上升时会干扰污泥的沉淀，并把从板(管)上脱落下来的污泥带至水面结成污泥层。第137页/共150页第一百三十七页，共150页。138但对于二次沉淀池，尚应以但对于二次沉淀池，尚应以

34、固体负荷核算。固体负荷核算。第138页/共150页第一百三十八页，共150页。139* * 斜板斜板( (管）区缓冲层高度管）区缓冲层高度(god)(god)为为1.0m1.0m。 流斜板流斜板( (管管) )沉淀池应设冲洗沉淀池应设冲洗设施。设施。第139页/共150页第一百三十九页，共150页。2022-5-8140第140页/共150页第一百四十页，共150页。2022-5-8141 主要来源于石油工业（石油开采与炼制、石油化工）、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。 含油废水的含油量及其特征，随工业种类不同而异，同一种工业因生产工艺流程、设备和操作(cozu)条件等不同而相差较

35、大。 废水中所含油类，除重焦油的比重可达1.1以上外，其余的都小于1。本节重点介绍含油比重小于1的含油废水处理。 1.含油废水(fishu)的来源第141页/共150页第一百四十一页，共150页。2022-5-8142（1）浮油 油珠粒径一般大于100微米。易浮于水面，形成油膜或油层。约占水中总含油量的60%80%，易于从废水中分离出来。（2）乳化油 油珠粒径小于10微米 ，一般为0.12 微米。呈乳化状态分散在废水中，不易被分离出去。（3）溶解油 油珠颗粒直径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒(wil)，溶解度约为515mg/L 。针对废水中油的不同存在状态采用重力分离法除浮油和重油（隔油），采用气浮法、电解法等除乳化油。本节要讲的隔油法是指浮油的处理。第142页/共150页第一百四十二页，共150页。2022-5-8143 油类污染主要表现在对生态系、植物、土壤、水体的严重(ynzhng)影响。 油田含油废水浸入土壤孔隙间形成(xngchng)油膜，产生堵塞作用，致使空