第二章污水的物理处理法1

1、2.12.1格栅与筛网格栅与筛网2.22.2调节调节2.32.3沉淀沉淀2.42.4气浮气浮2.52.5过滤过滤2.62.6离心离心选用栅条间距的原则：不选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂、站堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。的处理设备。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：去除可能堵塞水泵作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。设施能正常运行。人工清除 设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道面

2、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格栅的清渣方法格栅的工作原理XG型旋转式格栅除污机回转式固液分离机螺旋压榨细格栅螺旋压榨细格栅回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机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0.40.9m/s格栅渠道的宽度

3、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1.21.4m/s渐扩20格 栅 的 设 计 与 计 算作用用于废水处理或短小纤维的回收形式振动筛网水力筛网筛 网填埋填埋焚烧（焚烧（820820以上）以上）堆肥堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中，作为将栅渣粉碎后再返回废水中，作为 可沉固体进入初沉池可沉固体进入初沉池格栅、筛网截留的污染物的处置方法：格栅、筛网截留的污染物的处置方法：一、调节的作用一、调节的作用o 排放的废水通常具有污染物排放的废水通常具有污染物成分复杂，水质水量波动变成分复杂，水质

4、水量波动变化的特点化的特点o 水处理系统的工艺流程以及水处理系统的工艺流程以及具体设施都是按照某一确定具体设施都是按照某一确定的水质、水量设计的，需要的水质、水量设计的，需要在较为稳定的工艺参数指标在较为稳定的工艺参数指标下运行下运行第二节第二节 调节调节o 提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；统负荷的急剧变化；o 控制控制pHpH值，以减小中和作用中的化学品的用量；值，以减小中和作用中的化学品的用量；o 减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；添加速率适合

5、加料设备的定额；o 当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；水；o 防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。二、调节处理的类型二、调节处理的类型（一）水量调节（一）水量调节均量池（线内调节）均量池（线内调节） 进水一般采用重力流，进水一般采用重力流，出水用泵提升。出水用泵提升。 池中最高水位不高于池中最高水位不高于进水管的设计水位，有效进水管的设计水位，有效水深一般为水深一般为2 23 3米；最低米；最低水位为死水位。水位为死水位。（一）水量调节（一）水量调节均量池（线外调节）均量池（线外调节） 将调节池设在处理系

6、统的旁路上，利用水将调节池设在处理系统的旁路上，利用水泵将高峰时多余的废水打入调节池，当实际流泵将高峰时多余的废水打入调节池，当实际流量低于设计流量时，再从调节池汇流到集水井，量低于设计流量时，再从调节池汇流到集水井，然后送往后续处理工序。然后送往后续处理工序。集水井泵房调节池线外调节方式线外调节方式两种调节方式的优缺点：两种调节方式的优缺点： 优点：被调节水量只需一次提升，消耗动力小；优点：被调节水量只需一次提升，消耗动力小； 缺点：调节池受进水管高度限制。缺点：调节池受进水管高度限制。优点：调节池不受进水管高度限制；优点：调节池不受进水管高度限制； 缺点：被调节水量需要两次提升，消耗动力大

7、。缺点：被调节水量需要两次提升，消耗动力大。（二）水质调节（二）水质调节均质池均质池 均质池中水流每一质点的流程由短到长，都均质池中水流每一质点的流程由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果，设程的水得以相互混合，取得随机均质的效果，设在泵前和泵后均可。在泵前和泵后均可。 适用条件适用条件：进水的水量均匀而水质不均匀。进水的水量均匀而水质不均匀。（二）水质调节（二）水质调节均质池均质池o （1）外加动力调节）外加动力调节 外加动力就是采用外加叶轮搅拌、鼓风外加动力就是采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌及水

8、泵循环等设备对水质进行强制空气搅拌及水泵循环等设备对水质进行强制调节调节。 o （2）差流方式调节）差流方式调节 水质调节采用差流方式进行强制调节，水质调节采用差流方式进行强制调节，使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身水力混合。水力混合。 机械搅拌机械搅拌机械搅拌装置示意图机械搅拌装置示意图对角线出水调节池对角线出水调节池折流调节池折流调节池调节池类型调节池类型1回转式调节池.f4v第三节第三节 沉淀沉淀一、沉淀的基本理论一、沉淀的基本理论 沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力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

9、固液分离的一种过程。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。沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物的初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。有机负荷。二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活二次沉淀池：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。性污泥等，使处理后的水得以澄清。污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，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

10、寸及处理费用等。以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。自由沉淀自由沉淀 悬浮颗粒浓度低；沉淀过程中悬浮固悬浮颗粒浓度低；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀。体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀。沉淀过程中沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池、初沉池初期。在沉砂池、初沉池初期。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和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浓度，沉淀可分成四种类型 悬浮颗粒浓度比较高；沉淀过程悬浮颗粒浓度比较高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗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。沉淀粒因相互

11、聚集增大而加快沉降。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。絮凝沉淀絮凝沉淀拥挤沉淀拥挤沉淀压缩沉淀压缩沉淀 悬浮颗粒浓度很高（悬浮颗粒浓度很高（500mg/L500mg/L以以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的上）；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，与澄清水之间有清一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。池中发生。 悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间悬

12、浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支已挤压成团状结构，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池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。存在压缩沉淀。（二）悬浮物在净水中的沉淀（二）悬浮物在净水中的沉淀 分分析析的的假假定定沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变颗粒为球形颗粒为球形 颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响颗粒影响 静水中

13、悬浮颗粒开始沉淀时静水中悬浮颗粒开始沉淀时, , 因受重力作用因受重力作用产生加速运动产生加速运动, ,经过很短的时间后经过很短的时间后, ,颗粒的重力与颗粒的重力与水对其产生的阻力平衡时水对其产生的阻力平衡时, , 颗粒即等速下沉颗粒即等速下沉悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮重力大于浮力时，下沉；力时，下沉；重力等于浮重力等于浮力时，相对静力时，相对静止；止；重力小于浮重力小于浮力时，上浮。力时，上浮。1.悬浮颗粒在水中受到的 力Fg Fg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水中颗粒受到的作 用力； V颗粒的体积； S颗粒的

14、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。悬悬 浮浮 颗颗 粒粒 在在 水水 中中 的的 受受 力力 分分 析析)(LSLSggVgVgVF)2/(2SLDuAF球状颗粒自由沉淀的沉速公式球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力平衡时，当颗粒所受外力平衡时，DgFF得球状颗粒自由沉淀的沉速公式得球状颗粒自由沉淀的沉速公式(斯托克斯公式）：斯托克斯公式）：2LSS181dgu式中:水的动力黏度。由上式可知，颗粒沉降速度由上式可知，颗粒沉降速度u us s与下述因素有关

15、：与下述因素有关：2LSS181dgu斯托克斯定律斯托克斯定律:当当s s大于大于L L时，时，s s- -L L为正值，颗粒以为正值，颗粒以u us s下沉；下沉；当当s s与与L L相等时，相等时，u us s=0=0，颗粒在水中呈悬浮状态，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；这种颗粒不能用沉淀去除；s s小于小于L L时，时，s s- -L L为负值，颗粒以为负值，颗粒以u us s上浮，可用上浮，可用浮上法去除。浮上法去除。u us s与颗粒直径与颗粒直径d d的平方成正比，因此增加颗粒直径有的平方成正比，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。助于提

16、高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。u us s与与成反比，成反比，随水温上升而下降；即沉速受水随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。温影响，水温上升，沉速增大。沉淀池的工作原理沉淀池的工作原理理想沉淀池理想沉淀池 分为：分为：进口区域、进口区域、沉淀区域、沉淀区域、出口区域、出口区域、污泥区域污泥区域四个部分四个部分沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v v；悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u 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在沉淀池的进口区域，水流

17、中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；过水断面上；颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。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，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v)/(/bHqAqvvv 设设u u0 0为某一指定颗粒的最为某一指定颗

18、粒的最小沉降速度。小沉降速度。I. I.当颗粒沉速当颗粒沉速u uu u0 0时，无论时，无论这种颗粒处于进口端的什这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上图中的底被去除，即左上图中的迹线迹线xyxy与与x xy y。II.II.当颗粒沉速当颗粒沉速u uu u0 0时，位于时，位于水面的颗粒不能沉到池底，水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如左下图中会随水流出，如左下图中轨迹轨迹xyxy所示；而当其位所示；而当其位于水面下的某一位置时，于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹如图中轨迹x xy y所示。所示。

19、说明对于沉速说明对于沉速u u小于指定颗小于指定颗粒沉速粒沉速u u0 0的颗粒，有一部的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。分会沉到池底被去除。 上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系： 将上式带入式中 并简化后得出 qv/A反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率，或称沉淀池的过流率，用符号q表示： 理想沉淀池中，理想沉淀池中，u u0 0与与q q在数值上相同，但它们的物理概念不同：在数值上相同，但它们的物理概念不同：u u0 0的单位是的单位是m/hm/h；q q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量，单位是量，单位是mm3 3/

20、 /（mm2 2h h）。）。故只要确定颗粒的最小沉速故只要确定颗粒的最小沉速u u0 0，就可以，就可以求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。 理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A A有关，与池深有关，与池深H H无关，无关，即与池的体积即与池的体积V V无关。无关。HLuv/0)/(0HLuvAqq/vbHqAqv/vvAqu/v0AubHHLuq00v)/(二、二、 沉沉 淀淀 装装 置置（一）沉（一）沉 砂砂 池池沉砂池沉砂池的作用的作用沉砂池的沉砂池的工作原理工作原理沉砂池的沉砂池的几种形式几种形式 从污水中去除砂子

21、、煤渣等密从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行影响后续处理构筑物的正常运行 平流式、竖流式、曝气沉砂池、平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等旋流式沉砂池等 以重力或离心力分离为基础，以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下只能使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数沉砂池的超高不宜小于沉砂池的超高不宜小于0.3m0.3m城市污水厂一般均设置沉砂池，并且城市污水

22、厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的个数或分格数应不沉砂池的个数或分格数应不 小于小于2 2；工业污水是否要设置沉砂池，；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。应根据水质情况而定。沉砂池去除的砂粒相对密度为沉砂池去除的砂粒相对密度为2.652.65，粒径为，粒径为0.2mm0.2mm以上。以上。城市污水的沉砂量可按每城市污水的沉砂量可按每10106 6mm3 3污水沉砂污水沉砂30m30m3 3计算，其含水率约计算，其含水率约为为60%60%，容重约，容重约1500kg/m1500kg/m3 3。贮砂斗的容积应按贮砂斗的容积应按2d2d沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于沉砂量计算，贮砂斗壁

23、的倾角不应小于55,55,排砂管直径不应小于排砂管直径不应小于200mm200mm。 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。简单，工作稳定。 平流式沉砂池污水在池内的最大流速为污水在池内的最大流速为0.3m/s0.3m/s，最小流速为，最小流速为0.15m/s0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s30s，一般为一般为3060s3060s；有效水深应不大于有效水深应不大于1.2m1.2m，一般采用，一般采用0.251.0m0.251.0m，池宽不小于池宽不小于0.6m0.6m；池

24、底坡度一般为池底坡度一般为0.010.020.010.02，当设置除砂设备时，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。 平流式沉砂池的系统参数 沉砂中含有机物的量低于沉砂中含有机物的量低于5%5%；由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱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。类的分离等作用。曝气沉砂池的特点：曝气沉砂池的特点：曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约整个长度上，距池底约6090cm6090cm处设置曝气装处设置曝气装置；置；在池底设置沉砂斗，池底有在池底设置沉砂斗，池底有i i=0.10.5=0.10.5的的 坡度，坡度，以保证砂粒滑入砂槽；以保证砂粒滑入砂槽；为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。在设置曝气装置的一侧装设挡板。曝气沉砂池的构造：曝气沉砂池的构造：曝气沉砂池剖面示意曝气沉砂池的工作原理曝气沉砂池的工作原理 污水