污水的物理处理课件

第二章污水的物理处理去除对象：漂浮物或悬浮物。处理方法筛滤截留法：格栅、筛网、过滤；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、旋流分离器等；物理方法可单独使用，也可其他方法联合使用。第二章污水的物理处理去除对象：漂浮物或悬浮物。第一节格栅和筛网一、格栅概述1.组成：由一组或多组平行的栅条与框架组成。2.位置及作用：倾斜安装在污水渠道、泵房集水井进口处及沉砂池前。去除污水中较大悬浮物和漂浮物，保证污水处理设施正常运行。第一节格栅和筛网一、格栅概述二、格栅的种类（P15）1.按栅条净间隙分粗格栅：50～100mm；中格栅：10～40mm；细格栅：3～10mm。2.按形状：平面格栅、曲面格栅3.按清渣方式分人工清渣：小型污水处理厂。机械清渣：栅渣量大于0.2m3/d；二、格栅的种类（P15）三、格栅设计计算（自学,P23）包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。三、格栅设计计算（自学,P23）包括格栅形式选择、尺寸计算、

1.格栅间隙数量n：

式中：Qvmax--最大设计流量，m3/s;b--栅条间距，m;h--栅前水深，m;v--污水流经格栅的速度，一般取0.6～1.0m/s。格栅间隙数量确定以后，栅条数目为n-1。2.格栅槽总宽度B

B=S(n-1)+b·n

式中：S--栅条宽度，m。1.格栅间隙数量n：3.栅后槽的总高度:H=h+h1+h2式中：h--栅前水深，m;h2--格栅的水头损失；

h1--格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。

格栅的水头损失：h2=h0*k

h0=£*v2*sina*k/2g式中:h0

——计算水头损失

v——污水流经格栅的速度，m/s;£——阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关；

a——格栅的放置倾角；

g——重力加速度，m/s2;k——考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大系数，可用式：k=3.36v-1.32求定。一般采用k=3。3.栅后槽的总高度:H=h+h1+h2格栅的水头损4.格栅长度L:L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m)

式中：L1--进水渠道渐宽部位的长度，m；L1=(b-b1)/2tga1其中：b1--进水渠道宽度，m；H1--格栅前渠道深度，m。a1--进水渠道渐宽部位的展开角度，a1=20；L2--格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度，一般L2=0.5L1；

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。4.格栅长度L:L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tg筛网尺寸小于4mm，一般0.15～1.0mm。

1.作用：去除污水中细小的悬浮物或漂浮物。2.分类:振动筛网和水力筛网。四、筛网（P18）筛网尺寸小于4mm，一般0.15～1.0mm。1.作用：去

被截留的污染物称为栅渣。可填埋、焚烧、堆肥处置。五、破碎机（P26)安装在格栅后污水泵前，将污水中较大的悬浮物破碎。被截留的污染物称为栅渣。可填埋、焚烧、堆肥处置。五、破碎一、概述（P27)沉淀在污水处理厂的应用：1.污水的预处理：如沉砂池，去除大的无机颗粒；2.污水的初级处理：如初沉池，去除悬浮固体和部分悬浮状态的有机物；3.生物处理后的固液分离：如二沉池；4.污泥浓缩；第二节沉淀基础理论一、概述（P27)第二节沉淀基础理论二、沉淀类型二、沉淀类型

1.自由沉淀：颗粒独立完成沉淀过程,颗粒沉淀轨迹呈直线；如沉砂池中砂粒的沉淀；2.絮凝沉淀：沉淀过程中颗粒之间互相絮凝，沉淀轨迹呈曲线。如化学混凝沉淀；3.区域沉淀（成层沉淀、拥挤沉淀）：颗粒沉降受其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体下沉，如二沉池下部的沉淀；4.压缩沉淀：高浓度悬浮颗粒的沉降过程中；如污泥浓缩池。1.自由沉淀：颗粒独立完成沉淀过程,颗粒沉淀轨迹呈直

1.自由沉淀理论基础颗粒为球形；沉淀过程中颗粒大小、形状、重量等不变；颗粒只在重力作用下沉淀，不受其它影响。

三、自由沉淀分析(P28)

图10-17颗粒自由沉淀过程ρs

F1ρL

F2

F3

2.颗粒受力分析式中：m―颗粒质量，kg；v―颗粒沉速，m/s；

t―沉淀时间，s；1.自由沉淀理论基础三、自由沉淀分析(P28)

F1―颗粒重力；F2―颗粒浮力；―颗粒密度；―液体密度；F3—颗粒沉降的摩擦阻力式中：λ—阻力系数；

A—沉淀颗粒的投影面积，A=πd2/4

颗粒等速下沉时，F1-F2=F3

F1―颗粒重力；―颗粒密度；F3—颗粒沉降的摩擦阻

球状颗粒自由沉降沉速公式，也称斯托克斯公式。层流状态下，λ=24/Re，代入上式讨论:①

②v与d2成正比，增加d可提高u。③v与μ成反比，温度上升μ下降；即水温上升，沉速增大。球状颗粒自由沉降沉速公式，也称斯托克斯公式。层流状态四、沉淀池工作原理（P31)

理想沉淀池的四点假设⑴沉淀区过水断面上各点水流速度相同,水平流速为v;⑵悬浮颗粒在沉淀区等速下沉,下沉速度为u;理想沉淀池示意图四、沉淀池工作原理（P31)理想沉淀池的四点假设理想沉淀⑶在沉淀池进口区域,悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；⑷颗粒一经沉到池底,即认为已被去除。当某一颗粒进入沉淀池后，其水平速度v等于水流速度；式中：Q—进水流量,m3/h；

A’—沉淀区过水断面面积，H×b；H—沉淀区水深，m；b—沉淀区宽度，m。

另一方面，颗粒在重力作用下下沉，沉降速度为u。颗粒的运动速度是水平流速v和沉速u的矢量和。⑶在沉淀池进口区域,悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；当某一定义Q/A为沉淀池的表面水力负荷（或沉淀池的溢流率），用q表示。设为某一颗粒的最小沉降速度。

，颗粒全部去除；，颗粒部分去除；A―沉淀池表面积；A=L×b；L—沉淀池的长度定义Q/A为沉淀池的表面水力负荷（或沉淀池的溢流率），用q表由上式可看出，理想沉淀池中：①表面水力负荷q与颗粒沉降速度u0数值上相同；②物理概念不同：u单位m/h，q单位m3／m2·h，表示单位时间内通过单位表面积的沉淀池的流量。思考题：（P79书）第1、3题。补充：1.什么是沉淀池的表面水力负荷？2.列举沉淀池的主要应用？

3.格栅、筛网作用是什么？由上式可看出，理想沉淀池中：思考题：（P79书）第1、3题。

一、概述（P34)1.作用：去除污水中相对密度较大(＞2.65）、粒径较大的无机颗粒。2.工作原理：控制污水在沉砂池的水平流速或旋转速度,使相对密度大的无机颗粒下沉，其他颗粒被水流带走。3.分类：平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池等。第三节沉砂池二、设计原则与主要参数(P34)1.城镇污水处理厂需设置沉砂池，工业废水根据水质情况决定，只数或分格数≥2；一、概述（P34)第三节沉砂池二、设计原则与主要2.设计流量按分期建设考虑：污水自流进入按最大设计流量计算；提升进入按工作水泵最大组合流量计算，合流制系统按降雨时设计流量计算；3.沉砂量0.03L/m3污水，含水率60％；4.砂斗容积≤2d沉砂量，斗壁与水平面倾角≧55°。5.沉砂池超高≥0.3m。

三、平流式沉砂池

1.原理构造长方形池体，污水在池内沿水平方向流动，无机颗粒在重力作用下沉淀分离。2.设计流量按分期建设考虑：污水自流进入按最大设计流量计算；2.特点：构造简单；但沉砂中有机物含量高；3.设计参数（P35)

①污水在池内最大流速0.3m/s，最小流速≥0.15m/s；②最大流量时污水在池内停留时间≥30s，一般30-60s;③有效水深≤1.2m，一般0.25-1.0m，每格宽度≥0.6m;④池底坡度0.01-0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备要求，确定池底形状。2.特点：构造简单；但沉砂中有机物含量高；3.设计参数（P34.平流式沉砂池设计(P35)图10-20平流式沉砂池工艺图

h1h2h3h3’超高有效水深贮砂斗高贮砂室高4.平流式沉砂池设计(P35)图10-20平流式沉砂池工艺图

⑴沉砂部分长度L（m)L=vtv—最大设计流量时速度，m/s;

t—最大设计流量时停留时间，取30～60s。⑵水流断面面积A(m2)A=Qmax/vQmax—最大设计流量，m3/s。⑶池总宽度B(m)B=A/h2h2—有效水深，m。⑴沉砂部分长度L（m)L=vt

⑷贮砂斗所需容积V式中:X—污水沉砂量,X=0.03L/m3(污水)

T—排砂时间间隔,d;kz—污水流量总变化系数。Q—日设计流量，m3/d；⑸贮砂斗各部分尺寸计算

设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面倾角为60°;则贮砂斗的上口宽b2为:h3’—贮砂斗高度,m;贮砂斗容积V1:S1,S2—分别为贮砂斗上口和下口面积，m2。⑷贮砂斗所需容积V式中:X—污水沉砂量,X=0.03

(7)池总高度hh=h1+h2+h3式中:h1—超高,m;(8)核算最小流速vmin式中:Qmin—设计最小流量,m3/sn1—最小流量时工作的沉砂池数目;

Amin—最小流量时沉砂池的过水断面面积,m2。(6)贮砂室高度h3设采用重力排砂,池底设6%坡度坡向砂斗,则―相邻贮砂斗斗顶宽度，取200mm。(7)池总高度hh=h1+h2+h3(6)贮砂(1)沉砂池长度L设(2)断面面积A(3)池总宽度B设例1：已知某污水处理厂,日设计流量，最小设计流量设计平流式沉砂池。(自学）共分3格，每格宽b为

(1)沉砂池长度L设(2)断面面积A(3)池总宽度B设例(4)贮砂斗所需容积V设每一分格2个贮砂斗，每个砂斗容积为

贮砂斗容积V1:(5)贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m；上口宽b2=1.25m，斗壁与水平面倾角60°；贮砂斗高度。注：也可设计砂斗高，计算上口宽(4)贮砂斗所需容积V设每一分格2个贮砂斗，每个砂斗容积为(6)贮砂斗总高h3采用重力排砂，i=6%最小流量时，只有2格工作。(7)总高度h(8)核算最小流速(6)贮砂斗总高h3采用重力排砂，i=6%最小流量时，只(9)设计示意图如下：1.910.80.811.250.58.02.71.251.25单位：m(9)设计示意图如下：1.910.80.811.250.58

四、曝气沉砂池(P37)

1.构造池体呈矩形，沿渠道壁一侧，距池底0.6～0.9m处设置曝气装置；池底设置沉砂槽，池底有坡度，保证砂粒滑入砂槽。四、曝气沉砂池(P37)1.构造池体呈矩形，2.工作原理图10-22曝气沉砂池螺旋状水流2.工作原理图10-22曝气沉砂池螺旋状水流3.特点：沉砂中有机物含量低；具有预曝气、脱臭、除泡作用等。曝气强度要适当，否则处理效率下降。

4.设计参数（P38)(1)水平流速取0.08-0.12m/s，一般取0.1m/s;(2)污水在池内停留时间2-4min，作预曝气池时取10～30imn;(3)有效水深2～3m,池宽与池深比1～1.5,长宽比大于5时,设置横向挡板;(4)穿孔曝气管孔径2.5～6.0mm,距池底约0.6～0.9m,并有调节阀门;(5)曝气量0.1～0.2m3空气/m3污水或3～5m3/m2.h。3.特点：沉砂中有机物含量低；具有预曝气、脱臭、除泡作用等。

⑶池总宽度B

⑴总有效容积V（m3)

―最大设计流量，m3/s；t－最大流量时停留时间，min；

⑵池断面面积A（m2)v―最大流量时水平速度，m/s；h2―池有效水深，m;5.设计计算(P39)⑷池长L或

⑶池总宽度B⑴总有效容积V（m3)―最大设计t=2min⑵池断面面积某城市污水处理厂设计曝气沉砂池。⑴池总有效容积⑸所需曝气量q（m3/min)D―单位体积污水所需空气量，0.1～0.2m3空气/m3污水。⑹贮砂室与池子总高计算方法同平流式沉砂池。v=0.10m/s；t=2min⑵池断面面积某城市污水处理厂设计曝气沉砂池。⑴池

⑸所需空气量q

⑷池长L

设D=0.2m3空气/m3污水⑹贮砂斗所需容积每个贮砂槽所需容积：⑶池总宽度设h2=2m，，符合要求。分两格，每格宽：b=5/2=2.5m；⑸所需空气量q⑷池长L设D=0.2m3空气/m3污水⑺贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗下底宽b1=0.5m，斗壁与水平面夹角60°,砂斗高h4=0.4m,贮砂斗上底宽b2为60°b1b2h4贮砂斗容积：⑻池总高h设池底坡度为0.06：⑺贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗下底宽b1=0.5m，斗壁与水(9)设计示意图如下：单位：m0.96作业：某城市污水处理厂最大设计流量日设计流量,设计曝气沉砂池。(9)设计示意图如下：单位：m0.96作业：某城市污水处理厂第四节沉淀池1.作用：分离密度比水大的悬浮固体。2.分类⑴按工艺位置分：初沉池：位于生物处理构筑物前部，主要去除无机颗粒和部分BOD5，降低生物处理的有机负荷；二沉池：位于生物处理构筑物后部，去除以微生物为主悬浮物。一、概述（P42)第四节沉淀池1.作用：分离密度比水大的悬浮固体。一、概述第二章污水的物理处理课件⑵按池内水流方向：平流式、竖流式和辐流式沉淀池3.运行方式：间歇式、连续式⑵按池内水流方向：3.运行方式：间歇式、连续式二、一般设计原则及设计参数（P44)1.设计流量与沉砂池相同。2.数量：不少于2座。3.设计参数：表10-5（P45书）经验参数选用。二、一般设计原则及设计参数（P44)类型在处理工艺中的作用沉淀时间(h)表面水力负荷m3/(m2·h)每人每日污泥量(g/人·d)污泥含水率（%)固体负荷kg/(m2·d)初沉池单独沉淀处理1.5~2.01.5~2.516~3695~97—生物处理前0.5~1.52.0~4.514~2695~97—二沉池生物膜法后1.5~4.01.0~2.010~2696~98≤150活性污泥法后1.5~4.00.6~1.512~3299.2~99.6≤150表10-5沉淀池经验设计参数类型在处理沉淀时表面水力每人每日污泥含固体负荷初沉池单独沉淀4.构造尺寸超高≥0.3m；有效水深2～4m；缓冲层0.3～0.5m；贮泥斗倾角，方斗60º，圆斗55º；底坡坡度，平流式沉淀池≥0.01，辐流式沉淀池≥0.05。5.出水部分：一般采用堰流，堰口保持水平。6.贮泥斗容积：初沉池≤2d污泥量，机械排泥按4h污泥量计算。活性污泥法后二沉池≤2h污泥量计算；生物膜法后二沉池按4h污泥量计算。4.构造尺寸5.出水部分：一般采用堰流，堰口保持水平。6.

三、平流式沉淀池

1.构造及工作特点三、平流式沉淀池1.构造及工作特点⑴进水区有消能、整流措施（P46）①进水槽；②溢流堰；③穿孔板；④底孔；⑤档流板；⑥潜孔；图10-28平流式沉淀池的进水整流措施⑴进水区有消能、整流措施（P46）①进水槽；②溢流堰；③穿孔⑵出水区有堰流板和集水槽⑵出水区有堰流板和集水槽第二章污水的物理处理课件图10-31平流式沉淀池的多斗排泥。⑶出水堰前设浮渣收集和排除装置。⑷排泥方法：单斗排泥或多斗排泥。图10-31平流式沉淀池的多斗排泥。⑶出水堰前设浮渣收2.平流式沉淀池设计(P48)

(1)沉淀区表面积A（m2）：式中:Qmax—最大设计流量,m3/h;q—表面水力负荷,m3/m2·h，表10－5(P45)。

⑵有效水深h2（m）：h2=q×t式中：t—沉淀时间，h，表10－5选取。

2.平流式沉淀池设计(P48)(1)沉淀区表面积A（m

⑶沉淀区有效容积V（m3）：

⑷沉淀池长度L（m）：

v—最大设计流量时水平流速，v≤5mm/s。

⑸沉淀区总宽度B（m）：B=A/Lb—每座或每格沉淀池宽度,m。(6)沉淀池数量n⑶沉淀区有效容积V（m3）：b—每座或每格沉淀池

S湿—每人每日湿污泥量，L/d·人，表10-5；N—设计人口数，人；T—两次排泥时间间隔，d。⑺污泥区容积VW(m3)γ―污泥容重，P0≥95％，γ=1000kg/m3。

P0―污泥含水率，％。计算时代入百分数数值。（补充公式，记下）c0、c1―沉淀池进水、出水SS浓度，mg/L。(10-40)S湿—每人每日湿污泥量，L/d·人，表10-5；⑺污

⑻沉淀池总高H:h1—超高，取0.3m；h3—缓冲层高度；h4—污泥区高度，m；h4=h’4+h’’4h’4—贮泥斗高度，m；h’’4—梯形部分高度，m。L60°Hh2h3h1⑻沉淀池总高H:h1—超高，取0.3m；L60°H

⑼贮泥斗容积V1S1、S2—污泥斗的上、下口面积,m2;

⑽污泥斗以上梯形部分容积V2L1,L2—梯形上下底边长,m。⑼贮泥斗容积V1

某城市污水拟采用生物法处理，Qmax=1800m3/h，N=250000，t=1.5h。设计平流初沉池。⑴沉淀池表面积A表10－5选取。q＝2m3/m2·h⑵⑶沉淀区容积⑷长度L设v=3.6mm/s园整取20m。⑸总宽B某城市污水拟采用生物法处理，Qmax=1800m3/h，(6)沉淀池数量n设b=4.5m验算⑺污泥区容积Vw由表10-5,设T=2d。(6)沉淀池数量n设b=4.5m验算⑺污泥区容积Vw由表10设i=0.01设污泥斗底0.5m×0.5m,上口4.5m×4.5m，斗壁倾角60°，(8)沉淀池总高H每池沉淀污泥容积设i=0.01设污泥斗底0.5m×0.5m,上口4.5m×4⑼污泥斗容积V1

⑽污泥斗以上梯形部分容积V2⑾贮泥区容积

⑿设计计算草图如下：

⑼污泥斗容积V1⑽污泥斗以上梯形部分容积V2⑾贮泥区容积单位：m作业P79:第5题（设计平流式沉淀池）60°7.223.00.30.33.462020.34.84.50.50.01单位：m作业P79:第5题（设计平流式沉淀池）60°7.21.工作原理四、竖流式沉淀池（P50）

污水以从上向下以流速v竖向流动，悬浮颗粒（速度u）运动状态为：①u>v时，颗粒下沉；②u=v时，颗粒处于随机状态；③u‹v时，颗粒上浮。1.工作原理四、竖流式沉淀池（P50）污水以从上向下以流速2.竖流式沉淀池设计（自学，P50）2.竖流式沉淀池设计（自学，P50）

特点：水流速度沿径向逐渐减小，利于悬浮颗粒沉淀。但池中心流速大，易冲击池底污泥。进水出水排泥图10-34中心进水辐流式沉淀池

五、辐流式沉淀池（P52)

池体为圆形，直径大；有中心进水和周边进水两种形式。特点：水流速度沿径向逐渐减小，利于悬浮颗粒沉淀。但池中周边进水槽断面大，布水均匀；进水对池底污泥冲击小。周边进水槽断面大，布水均匀；进水对池底污泥冲击小。六、斜板（管）沉淀池（P54）入流区出流区污泥区u0u’0=1/2u0LHABDC沉淀区vvQ1.浅池理论L、ν不变，H越浅，uo越小，沉淀效率越高。六、斜板（管）沉淀池（P54）入流区出流区污泥区u0u’

2.构造配水槽

图10-36升流式斜板沉淀池配水区缓冲区清水出水区穿孔墙斜板或斜管淹没孔口出水槽排泥管支架2.构造配水槽图10-36升流式斜板沉淀池配斜板斜板3.分类：按斜板或斜管水流与污泥相对运动方向分为同向流、异向流、侧向流三种。3.分类：按斜板或斜管水流与污泥相对运动方向分为同向流、异4.特点及应用沉淀效率高、停留时间短、占地少等。给水处理、污水处理厂技术改造及占地面积受限制时采用。七、提高沉淀池沉淀效果途径

采用斜板沉淀池、对污水进行曝气、回流部分活性污泥，设置调节池。4.特点及应用七、提高沉淀池沉淀效果途径采用斜板沉淀池

第五节隔油池

一、含油废水来源与危害(P57)1.来源：石油工业、轻工业、固体燃料热加工、食品加工废水等。2.状态⑴可浮油：油滴粒径＞100μm；⑵细分散油：油滴粒径10～100μm；⑶乳化油：油滴粒径＜10μm；

⑷溶解油：以溶解状态存在于水中；

3.对环境危害：对生态系统、植物、土壤、水体有严重影响。第五节隔油池一、含油废水来源与危害(P57)图10-38平流式隔油池优点：构造简单、油水分离效果稳定；缺点：池体大，占地多。

1.作用去除污水中可浮油、细分散油。2.类型

平流式与斜板式两种。二、隔油池图10-38平流式隔油池优点：构造简单、油水分离效果稳定；

特点：占地面积小，水力负荷高。结构复杂。特点：占地面积小，水力负荷高。结构复杂。

第六节气浮池一、概述（P61)1.工作原理：空气以微小气泡形式通入水中，使杂质颗粒粘附上气泡，形成表观密度小于水的絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层，从而将杂质与污染物分离。2.作用：去除污水中密度接近水的悬浮物。

第六节气浮池一、概述（P61)2.作用：去除污水中

1.电解气浮法二、气浮法类型（P62）1.电解气浮法二、气浮法类型（P62）2.分散空气气浮法(1)微孔曝气气浮法微孔板将压缩空气分散成细小气泡。2.分散空气气浮法(1)微孔曝气气浮法微孔板将压缩空气分散成(2)剪切气泡气浮法适用于处理水量不大，污染物质浓度较高的废水。(2)剪切气泡气浮法适用于处理水量不大，污染物质浓度较高的废

3.溶解空气气浮法（P64）

⑴工作原理1208040空气溶解量/（ml.L-1)P/kpa温度0℃

15℃30℃图10-50空气在纯水中的饱和溶解度从图可得：在一定范围内，T越低、P越大，其S0也越大。一定T下，P增大，S0也增大。真空气浮法利用常压和负压之差造成溶气过饱和释放。加压气浮法利用高压和常压之差造成溶气过饱和释放。因压差不同，加压溶气法比真空溶气法释放的气体多。3.溶解空气气浮法（P64）120空气溶解量/（ml(2)分类：真空气浮法和