水污染控制工程-第10章-污水的物理处理

1第十章污水的物理处理重力或机械作用——一级（初级)处理去除对象:污水中的漂浮物和悬浮物主要方法:筛滤截留——筛网、格栅、过滤重力分离——沉沙池、沉淀池、隔油池、气浮池离心分离——旋流分离器、离心机2第十章污水的物理处理第一节格栅和筛网第二节调节池第三节沉淀的基础理论第四节沉砂池第五节沉淀池第六节隔油池第七节气浮池3第一节格栅和筛网

格栅由一组（多组)平行的金属栅条/塑料齿构金属筛网与框架组成，倾斜安装在进水渠道，进水泵站集水井的进口或污水处理厂的前端。

41格栅的种类平面格栅曲面格栅固定曲面格栅旋转鼓式格栅第一节格栅和筛网栅条间隙格栅形状粗格栅(50~100mm)中格栅(10~50mm)细格栅(1.5~10mm)5平面格栅7回转式格栅8回转式机械格栅9阶梯式机械格栅11转鼓式机械格栅12转鼓式机械格栅13格栅运行控制14格栅运行控制15回转式固液分离机排渣口料斗排水口16选用栅条间距的原则:不堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。两道:提升泵前

粗格栅构建物前

细格栅。

去除可能堵塞水泵及管道阀门的粗大悬浮物,保证后续处理设施的正常运行。

2格栅的作用17

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格栅渠道的水流速过栅流速矩形圆形方形18格栅栅条断面形状格栅渠道的水流速过栅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0.4~0.9m/s格栅渠道的宽度设置要适当，使水流保持适当的流速19格栅栅条断面形状格栅渠道的水流速过栅流速为防止栅条间隙堵塞，一般采用0.6~1.0m/s最大流量可达到1.2~1.4m/s渐扩α＝20°，沉底大于水头损失格栅类型及性能水泵型号栅条间距(mm)截留污染物量[L/(d.L)]2.5PW,2.5PWL≤204~64PW，4PWL≤402.76PWL≤700.88PWL≤900.510PWL≤110<0.512PWL≤1500.3城市生活污水的污染物截留量按人口计算,当污水提升泵采用PW或PWL型时,栅条间距及污染物的截留量可按下表计算。

21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积的2倍，以免清渣过于频繁。与水平面倾角：45º~60º机械清除渣量>0.2m3/d

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：60º~70º格栅的清渣方法223

格栅的设计与计算23格栅的水头损失h2计算式中：h0——计算水头损失，m;v——污水流经格栅的速度，m/s;ξ——阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关;α——格栅的放置倾角;g——重力加速度，m/s2;k——格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数，可用式：k=3.36v-1.32求得，一般采用k=3。

城市污水一般取0.1~0.4m。

24格栅的建筑尺寸1.格栅的间隙数量n式中：Qmax—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，m/s。

2.格栅槽总宽度B式中：s—栅条宽度，m。3.栅后槽的总高度H式中:h—栅前水深，m；

h1—格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。

h2—格栅的水头损失,m；254.格栅的总长度L

式中：L1—进水渠道渐宽部位的

长度，m;其中:B1—进水渠道宽度m;α1—进水渠道渐宽部位的展

开角度，一般α1=20°L2—格栅槽与出水渠道连接

处的渐窄部位的长度，

一般L2=0.5L1;H1—格栅前槽高,m。

5.每日栅渣量W式中：W1—单位体积栅渣量，

m3/(103m3污水)；

KZ—生活污水流量总变化系数。格栅的建筑尺寸Q26格栅设计例题例1-1已知某城市污水处理厂最大设计污水量

Qmax=0.2m3/s,KZ=1.5，计算格栅各部尺寸。解：设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,用中格

栅，栅条间隙b=20mm,格栅安装倾角α=60°（1)栅条间隙数n：（2)格栅槽总宽度B：栅条宽度s=10mm27（3)进水渠渐宽部分长度L1

若进水渠宽B1=0.65m,进水渠内流速0.77m/s,渐

宽部分展开角α1=20°（4)栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度L2

（5)过栅水头损失h228（6)栅后槽总高度h总取栅前水深h=0.4m，栅前渠道超高h1=0.3m（7)栅槽总长度L（8)每日栅渣量WW1取0.07m/103m3

采用机械清渣134筛网应用:城镇污水的生物脱氮除磷工艺——初沉池;

小型污水处理系统——回收短小纤维形式:

振动筛网;水力筛网1431

填埋

焚烧（820℃以上)

堆肥

将栅渣粉碎后再返回废水中，

作为可沉固体进入初沉池格栅、筛网截留污染物的处置方法:5粉碎机33刀齿构造简图安装示意图格栅后污水泵前,防泵堵塞沉沙池后,防止损害破碎机1均化池（调节池)1.1调节的目的废水流量和污染物含量是随时间变化的。调节的目的是减少和控制废水水质（污染物浓度)及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。

第二节

均化池（调节池)某工业废水流量随时间变化曲线时间

废水流量生活废水流量随时间变化曲线时间/点钟300.050.10.150.204812162024废水流量/(m/s)调节的具体目的（调节池的作用)：（1)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；（2)控制pH值或减小中和需要的化学药剂量；（3)减少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；（4)当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；（5)控制废水向城市管道系统的排放量，使废水负荷分配比较均匀；（6)避免高浓度有毒废水进入生物处理厂；（7)调节由于季节的变化而引起的流量变化。

1.2调节池类型均量池均质池均化池（调节池)事故池在线调节离线调节（1)废水的在线调节示意图在线调节流程可以大幅度地调节废水的成分和流量,但能源消耗大。

去除杂物调节池泵站计量控制污水（2)废水离线调节示意图

废水除杂物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（3)实际调节池布置示意图（在线)出水量保持不变调节池水位变化以适应来水量的变化（4)调节池的搅拌装置1)搅拌的目的：a保证充分均和，避免固体的沉淀。b通过搅拌和曝气也可使还原性物质氧化。c使某些可溶性气体通过吹脱而减少。2)搅拌的方法：

常用的搅拌方法有机械曝气法、扩散空气法及涡轮式搅拌器等。最常用的是装设淹没式搅拌器。

1.3调节池的设计计算

1.3.1均量池图解法例如某工厂的废水在生产周期（T)内的废水流量变化曲线如图所示。

废水流量变化曲线

生产周期T内废水总量WT（m3)

式中：qi——ti时段内废水的平均流量，m3/hti——时段,h

在周期T内废水平均流量Q（m3/h)

废水流量累积曲线如图所示

K累积水量/m3在交点K以左，累积出水线高于累积进水线，即这段时间里出水累积量大于进水累积量，在某一时刻该两线的最大差值即为池中必须预留的最少水量△（A出－进)max，否则池水会被排干，使出水流量变小。在K点附近，进水线斜率大于出水线，则表示进水流量大于出水流量，池内开始存水，在进水线比出水线高的一段时间里，表示进水累积量不仅已补足了避免池子流空的存水量△（A出－进)max（在K已补足△

（A出－进)max)，而且还多存了一部分水。当在K点以右的某一时刻进水线和出水线高度差达一最大值△（A进－出)max，此值即为在已存必须的△

（A出－进)max水量后，还要多存的水量，如果不考虑这一累积水量，将不能保证预存的水量△（A出－进)max足够，到24点时，多存的水量△（A进－出)max又因一段时间里出水流量大于进水流量而完全排出，池中此时存水量只有△（A出－进)max。为此可见，池子的最小容积应为：提示:

在实际应用这一方法时，必须要有可靠的废水排放日变化流量数据，另外，在确定设计容积时，可选取1.2～1.3的安全系数。

1.3.2均化池的设计计算计算时按最不利情况计算，即浓度和流量都在高峰时的区间来计算。具体步骤：1)先在一天内分时段测定废水的平均流量，如每小时测定一次；2)经过一定时间后的平均浓度用下式计算。

c——T小时内的污水平均浓度，mg/L；

c1，…cn—污水在各段时间内的平均浓度，mg/Lq1，…qn—污水在各段时间内的平均流量，m3/hT——t1，…tn等时间之和废水流量测定数据表时段/点钟0-11-22-33-44-5…23-24流量/m3/sq1q2q3q4q5…q24浓度/mg/Lc1c2c3c4c5…c243)所需调节池的容积

考虑到废水在池内流动可能出现短路等因素，一般引入η＝0.7的容积加大系数，则上式应为:4)例：某化工厂酸性废水的日平均流量为1000m3/d，污水流量及盐酸浓度见表和图，计算6h的平均浓度和调节池容积？解:在进行调节池的容积计算时，按最不利的情况，即浓度和流量在高峰时的区间来计算，调节时间越长，水质越均匀。由图可知，污水流量和浓度较高的时段在12h~18h之内，此6h的污水平均浓度为:c=(5700×37+4700×68+3000×40+3500×64+5300×40+4200×40)/(37+68+40+64+40+40)=4350(mg/L)容积按下式计算:V=(37+68+40+64+40+40)/2×0.7=206(m3)1.4废水浓度的调节1)目的：

如果废水的流量变化不大，仅是污染物的浓度变化较大，此时主要调节浓度。2)均和水质的基本方法有两种：

（1)利用压缩空气、叶轮搅拌和水泵循环而进行的强制混合和均化；

（2)利用差流方式使不同时间不同浓度的废水混合而进行的自身水力混合。3)方式：最常见的浓度调节池可称异程式调节池（均质池)。这种调节池为常水位，重力流，在调节池中水流每一质点的流程则由短到长，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。

１进水

２集水３出水４纵向隔墙５横向隔墙６配水槽矩形平面布置(对角线出水槽)（2)带折流墙的调节池出水隔墙（3)圆型调节池1.5调节池的位置

确定原则（1)调节池的位置必须根据每个处理系统的情况而定。

（2)因为调节池的最佳位置将随废水处理方法、废水的特性和集水系统不同而不同，所以应根据不同的情况认真对比后确定。

1.5调节池的位置

（3)一般是把调节池设置在初级处理之后其它处理之前，这样可以减少污泥和浮渣的问题。

（4)如果把调节池设在初级处理之前，就必须考虑设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。

63

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,达到固液分离的一种过程。

1.沉淀处理工艺的应用预处理（沉砂池）：用以去除污水中的无机易沉物。初级处理（初沉池）：较经济地去除、减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。固液分离（二沉池）：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。

污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。第三节沉淀的基础理论64自由沉淀

悬浮颗粒浓度不高，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,颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。如沉砂池。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀可分为四种类型

悬浮颗粒浓度不高，沉淀过程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，沉淀轨迹呈曲线，颗粒的质量、形状、沉速变化。如化学混凝沉淀、二沉池中活性污泥沉降。絮凝沉淀区域沉淀或成层沉淀压缩沉淀

悬浮颗粒浓度较高(>5000mg/L)，颗粒沉降受周围其他颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水间有清晰的泥水界面。如二沉池下部及污泥浓缩池。

悬浮颗粒浓度很高；颗粒之间已挤压成团状结构，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存在压缩沉淀。652沉淀池的工作原理理想沉淀池:进口、沉淀、出口和污泥四个区域沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v;悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为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过水断面上;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66式中：A’—沉淀区过水断面面积，H×b;v—颗粒的水平分速;Q—进水流量;H—沉淀区的水深;b—沉淀区宽度。

颗粒进入沉淀池另一方面,颗粒在重力作用下垂直下沉,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轨迹为水平分速v和沉速u的矢量和,沉淀过程中为一组倾斜直线,其坡度I=u/v67设u0为某颗粒最小沉降速度(1)颗粒沉速u≥u0，无论颗粒处于进口端的什么位置，都可以沉到池底被去除，即图中的迹线xy与x’y’。(2)颗粒沉速u<u0，位于水面的颗粒不能沉到池底，如图轨迹xy"；当其位于水面下某一位置时，可以沉到池底而被去除，如图轨迹x’y。

说明：沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。

68式中：P0—沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占比例；

（1-P0)—沉速≥u0的颗粒去除率。

设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP,其中

的颗粒将从水中沉到池底而去除。

在同一沉淀时间t，下式成立:

对于沉速为u1（u1<u0)的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的总量为：故

沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及u1<u0两部分，故沉淀池对悬浮物的去除率为:69

理想沉淀池中，u0与q数值上相同，但它们的物理概念不同：u0的单位m/h;q表示单位面积沉淀池单位时间内通过的流量，单位m3/(m2·h)。只要确定颗粒最小沉速u0，就可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水面面积A有关，与池深H无关，即与池体积V无关。

上页图运动迹线中的相似三角形存在如下的关系: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q表示:70

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、旋流式沉砂池、Doer沉砂池等。

以重力或离心分离为基础，即控制污水流速，使相对密度大的无机颗粒下沉，有机悬浮颗粒则随水流带走。沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的几种形式第四节沉砂池上海石洞口污水处理厂1.平流沉砂池72

平流沉砂池是一种传统的沉砂池,构造简单,工作稳定。

73

污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s;

最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，

一般为30~60s;

有效水深应不大于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，当设置除砂设备时，

可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。

平流沉砂池的系统参数

74

沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数

城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的个数或分

格数应不小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据

水质情况而定。

设计流量应按分期建设考虑：最大时流量、最大组合流

量、合流制流量

沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。

城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其

含水率约为60%，容重约1500kg/m3。

贮砂斗的容积应按2d沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应

小于55º,排砂管直径不应小于200mm。

沉砂池的超高不宜小于0.3m。

753.池总宽度b式中:h2—设计有效水深。4.贮砂斗所需容积V式中:X—城市污水的沉砂量,一般采用0.03L/m3(污水);T—排砂时间的间隔,d;kz—污水流量的总变化系数。

平流沉砂池的计算公式

1.长度L式中：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。76

5.贮砂斗个部分尺寸计算

设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面倾角为60º;则贮砂斗的上口宽b2为：贮砂斗的容积V1:式中:h’3—贮砂斗高度，m;S1，S2—贮砂斗上口和下口

的面积。

6.贮砂室的高度h3

设采用重力排砂，池底坡度I=6%，坡向砂斗，则7.池总高度h式中:h1—超高，m; h2—有效水深,m;h3—贮砂斗高度,m。

8.核算最小流速vminqvmin—设计最小流量，m3/s;n1—最小流量工作的沉

砂池数;Amin—最小流量时沉砂池中

的水流断面面积，m2。

772.曝气沉砂池集砂槽中的砂可采用机械刮砂、螺旋输送、移动空气提升器或移动泵吸式排砂机排除。

由于曝气的去泡和浮渣作用,有一种曝气沉砂池在池的一侧设计除渣区和刮渣装置。可有效去除浮渣,减轻后续沉淀池或反应构筑物表面的浮渣量。

83

沉砂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、除泡以及加速污水中

油类的分离等作用。

曝气沉砂池的特点:

曝气沉砂池是长形渠道，沿渠道壁一侧整个长

度上，距池底约60~90cm处设置曝气装置;

在池底设置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的

坡度，

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

在设置曝气装置的一侧装设挡板。

曝气沉砂池的构造:84曝气沉砂池的工作原理

污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s)，同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s)，整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。

由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。

85

水平流速一般取0.08~0.12m/s。

污水在池内的停留时间为4~6min;雨天最大流量为1~3min。如作为预曝气，停留时间为10~30min。

池有效水深为2~3m，池宽与池深比为1~1.5，池长宽

比可达5，池长宽比大于5，应考虑设置横向挡板。

曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径2.5~6.0mm，距

池底约为0.6~0.9m，并应有调节阀门。

曝气沉砂池的形状尽可能不产生偏流和死角，在砂

槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置应防止短流。

曝气沉砂池的设计参数旋流沉砂池旋流沉砂池剖面图p40-41钟氏沉砂池钟氏旋流沉砂池应用实例上海松江东部污水处理厂深圳盐田污水处理厂91一、沉淀池一级处理主要构件，生物处理法中的预处理。去除40~55%悬浮固体，及20~30%的BOD5，生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分。分离活性污泥或去除脱落的生物膜。按使用功能分初次沉淀池二次沉淀池第五节沉淀池92一、沉淀池按水流方向分平流式辐流（射）式竖流式平流式竖流式辐流式单斗和多斗反射板:均匀分布机械排泥93

进水区、出水区功能:使水流的进入与流出保持平稳，提高沉淀效率。

沉淀区:悬浮固体分离的主要场所。

缓冲区:避免水流搅起沉底污泥及缓解冲击负荷

贮泥区:贮存、浓缩与排放污泥。

沉淀池由五部分组成平流式沉淀池结构示意图沉淀区贮泥区缓冲区94连续式

污水中的可沉颗粒在流过水池时完成，受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用污水连续不断地流入与排出

污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作过程：进水、静止、沉淀、排水间歇式沉淀池的运行方式95沉淀池特点与适用条件池型优点缺点适用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；2.施工简单造价低采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高及地质较差的地区；2.适用于大、中、小型污水处理厂竖流式1.排泥方便，管理简单；2.占地面积较小1.池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；3.造价较高；4.池径不宜太大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式1.采用机械排泥，运行较好，管理较简单；2.排泥设备已有定型产品1.池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高1.适用于地下水位较高的地区；2.适用于大、中型污水处理厂961.设计流量：沉淀池与沉砂池的设计流量相同。

在分流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量;当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。2.沉淀池的数量：对于城市污水厂，沉淀池的个数不应少于2座。3.沉淀池的经验设计参数：对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，可参照表10-5的经验参数选用。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10-6。

二、沉淀池的一般设计原则及参数975.沉淀池的几何尺寸：池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3~0.5m；贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60º，圆斗不宜小于55º；排泥管直径不小于200mm。6.沉淀池出水部分：一般采用堰流,在堰口保持水平。出水堰的负荷:对初沉池,应不大于2.9L/(s·m);对二次沉淀池,一般取1.5~2.9L/(s·m)。

亦可采用多槽出水布置，以提高出水水质。7.贮泥斗的容积：一般按不大于2d的污泥量计算。对二次沉淀池，按贮泥时间不超过2h计。8.排泥部分：沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：初次沉淀池不应小于14.71kPa(1.5mH2O)；活性污泥法的二沉池应不小于8.83kPa（0.9mH2O)；生物膜法的二沉池应不小于11.77kPa（1.2mH2O)。

类别沉淀池位置沉淀时间(h)表面负荷(m3/m2.h)污泥量（干物质）(g/pc.d)污泥含水率(%)初沉池仅一级处理1.5-2.01.5-2.515-2796-97二级处理1.0-2.01.5-3.014-2595-97二沉池活性污泥法1.5-2.51.0-1.510-2199.2-99.5生物膜法1.5-2.51.0-2.07-1996-98表10-5沉淀池的功能与负荷或停留时间的关系表10-6沉淀池有效水深、沉淀时间、表面水力负荷的相互关系表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)表面水力负荷q’/（m3.m-2.h-1)100三、平流式沉淀池101出水堰锯齿形三角堰集水槽102平流沉淀池清泥103平流沉淀池的构造及工作特点（进水)104平流沉淀池的构造及工作特点（出水)105

进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定入沉淀池。

出水区设出水堰，控制沉淀池内水面高度，保证沉淀

池内水流的均匀分布。

沉淀池沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，初沉池

为250m3/（m·d)，二沉池为130~250m3/（m·d)。

锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。

为适应水流变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需

要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽

可能水平。

堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和

排除装置。

多斗沉淀池不设机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设排

泥管，独立排泥，互不干扰，保证沉泥浓度。

1平流沉淀池的构造及工作特点1063.沉淀区有效容积V1或4.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.沉淀池总宽度b1.沉淀池的表面积Aqvmax

—最大设计流量,m3/s

q—表面水力负荷,m3/(m2·h),初沉池一般取1.5~3m3/(m2·h)，二沉池一般取1~2m3/(m2·h)。2.沉淀区有效水深h2式中：t—沉淀时间,h,初沉池一般取1~2h,二沉池一般取1.5~2.5h。沉淀区有效水深h2通常取2~3m。2平流沉淀池的设计1077.污泥区容积

对于生活污水，污泥区的总容积V：

式中：S—每人每日的污泥量，L/(d·人),N—设计人口数，人;T—污泥贮存时间，d。6.沉淀池的数量n式中:b′—每个沉淀池宽度。

平流式沉淀池的长度一般为30~50m,为了保证污水在池内分布均匀,池长与池宽比不小于4,以4~5为宜。

1089.污泥斗的容积V1式中:S1—污泥斗的上口面积,m2;S2—污泥斗的下口面积，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容

积V2式中：L1—梯形上底边长,m;L2—梯形上底边长，m。

8.沉淀池的总高度hh1—沉淀池超高,m;一般取0.3m；h2—沉淀区的有效深度，m；h3—缓冲层高度，m；无机械刮泥设备时,取0.5m；有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；h4—污泥区高度，m；h4′—泥斗高度，m；h4″—梯形的高度，m。四、辐流式沉淀池110辐流式沉淀池剖面中心进水周边进水进水槽刮泥装置出水堰出水槽115刮泥装置沉淀池中心进水套管116进水槽,底部有孔出水槽出水堰出水堰前挡板进水挡板,深入水下约2/3水深117118辐流式沉淀池（乐百氏食品废水)119

辐流式沉淀池是一种大型沉淀池,池径可达100m,

池周水深1.5~3.0m。

有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等

几种形式。

沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除,对辐流式

沉淀池而言,目前常用的刮泥机械有中心传动式刮

泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。

辐流式沉淀池的构造及特点120

进水槽断面较大,而槽底的孔口较小,布水时的

水头损失集中在孔口上,故布水比较均匀。

进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处,距进水

孔口有一段较长的距离,这有助于进一步把水流

均匀地分布在整个入流渠的过水断面上,而且废

水进入沉淀区的流速要小得多,有利于悬浮颗粒

的沉淀。周边进水辐流式沉淀池的入流区在构造上的特点

辐流式沉淀池的设计方法很多,国内目前多采用与平流沉淀池相似的方法,取池半径1/2处的水流断面作为沉淀池的设计断面。也有采用表面负荷进行计算的。对生活污水或与之相似的废水进行处理的表面负荷可采用2～3.6m3/m2h,沉淀时间为1.5～2.0h。

122五竖流式沉淀池中心管124竖流式沉淀池的工作原理

在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v做竖向流动，废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：

当u>v时，颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除；

当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉也不上升；

当u<v时，颗粒将不能沉淀下来，会被上升水流带走。

当颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果（在相同的表面水力负荷条件下)比平流式沉淀池的去除率低。

当颗粒属于絮凝沉淀类型时，由于在池中的流动存在着各自相反的状态，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，上升颗粒与上升颗粒之间、下沉颗粒与下沉颗粒之间的相互接触、碰撞，致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀。

125

竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。

竖流式沉淀池的深、宽（径)比一般不大于3，通常取2。

竖流式沉淀池的中心管如下图所示。

竖流式沉淀池的构造126中心流速:无反射板:30mm/s有反射板:100mm/s流出速度:<20mm/s中心导流筒设计六

斜板（管)沉淀池

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、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。

按斜板或斜管间水流域污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。

异向斜流式沉淀池中，斜板（管)于水平面呈60º角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径)一般为80~100mm。斜板（管)区上部清水区水深为0.7~1.0m，底部缓冲层高度为1.0m。129斜流式沉淀池的构造131

斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点,在给水处理中得到比较广泛的应用,在废水处理中应用不普遍。在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油废水的隔油等方面已有较成功的经验,在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。

斜流式沉淀池在废水处理中的应用132七提高沉淀池沉淀效果的有效途径沉淀池均存在去除率不高、占地面积大,体积庞大的问题提高沉淀池分离效果和去除能力方法增设斜板（管）对污水进行曝气搅动回流部分活性污泥

将剩余活性污泥投加到入流污水中，利用污泥的活性，产生吸附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝。这一方法可使沉淀效率比原来的沉淀池提高10%~15%，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100~400mg/L之间。

曝气搅动是利用气泡的搅动促使废水中的悬浮颗粒相互作用，产生自然絮凝。采用此法，可使沉淀效率提高5%~8%，1m3废水的曝气量约0.5m3左右。常在预曝气池或生物絮凝池内进行。第六节

隔油池石油开采焦炉气冷凝水洗煤气水各种储罐排水带水原油的分离水钻井提钻时设备冲洗水井场及油罐区地面降水生产装置的油水分离过程,油品、设备的洗涤、冲洗过程焦化含油废水石油开采及加工工业固体燃料热加工纺织工业中的洗毛废水轻工业中的制革废水铁路及交通运输工业屠宰及食品加工机械工业中车削工艺中的乳化液石油炼制石油化工1含油废水的来源油品在水中的溶解度非常低，只有几毫克每升。溶解油：5－15mg/L呈悬浮状态的可浮油呈乳化状态的乳化油呈溶解状态的溶解油油滴的粒径较大，可以依靠油水比重差而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的60%~80%左右。粒径：60μm以上平流分离：100－150μm；斜板：60μm以上非常细小的油滴，由于其表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳，乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。细分散油粒：10－60μm；乳化油：粒径<10μm油的状态含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜,产生堵塞作用,致使空气、水分及肥料均不能渗入土中,破坏土层结构,不利于农作物的生长,甚至是农作物枯死。

含油废水排入水体后将在水面上产生油膜,阻碍大气中的氧向水体转移,使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。

含油废水排入城市沟道,对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。

土壤沟道水体油污染对环境的危害2

隔油池平流式隔油池斜板隔油池

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，密度小于水的有利上升到水

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。隔油池的出水端设置集油管。

大型隔油池应设置刮油刮泥机，以及时排油及排除

底泥。隔油池的池底构造与沉淀池相同。

表面一般设置盖板，冬季保持浮渣的温度，从而保

持它的流动性，同时可以防火与防雨。

构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。

平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100~150μm，相应的上升速度不高于0.9mm/s。

平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似，按

表面负荷设计时，一般采用1.2m3/m2·h;按停留时间

设计时，一般采用2h。

斜板隔油池与小型自动撇油隔油池斜板式隔油池斜板式隔油池可去除的最小油滴直径为60μm，相应的上升速度约为0.2mm/s。铁路运输、化工等行业使用的小型隔油池，其撇油装置是依靠水与油的密度差形成液位差而达到自动撇油的目的。小型隔油池

当油和水相混，又有乳化剂存在，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。

当分散相是油滴时，称水包油乳状液;

当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。

3乳化油及破乳方法由于生产工艺的需要而制成含油（可浮油)废水在沟与含乳化剂的废水混合，受水流搅动而形成。

以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水乳化油的主要来源破乳方法简介

破乳的基本原理：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：投入适量“换型剂”后，在水包油（油

包

水)乳状液转型为油包水（水包油)乳状液过程中，存在一

个转化点，这时乳状液非常不稳定，油水可能形成分层。

投加盐类、酸类：可使乳化剂失去乳化作用。

投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂：例如异戊醇，

从两相界面上挤掉乳化剂使其失去乳化作用。

搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化

的液滴猛烈相碰撞而合并。

过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固

体粉末包围的油滴。

改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。

某些乳化液必须投加化学药剂破乳，如钙、镁、铁、铝的盐

类或无机酸，碱，混凝剂等。

气浮法处理工艺必须满足三个基本条件：

必须向水中提供足够量的细微气泡;

必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态;

必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。

第七节

气浮池石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离

工业废水处理

污水中有用物质的回收

取代二次沉淀池,特别是用于易于产生活性污泥膨

胀的情况

剩于活性污泥的浓缩污水处理技术中，气浮法分离技术的应用:微孔曝气气浮法剪切气泡气浮法加压溶气气浮法真空气浮法电解气浮法分散空气气浮法溶解空气气浮法按生产细微气泡的方法一、气浮法的类型微孔曝气气浮法剪切气泡气浮法压缩空气引入到靠近池底的微孔板,微孔将空气分散成细小气泡。

将空气引至高速旋转混合器或叶轮机附近,将引入的空气切割成细小气泡。

1分散空气气浮法

剪切气泡气浮法使用于处理水量不大、浓度较高的废水，除油效率可达80%。

分散空气气浮用于矿物浮选，含油脂、羊毛及表面活性剂等污水的初级处理。

电解废水可同时产生三种作用:电解氧化还原电解混凝电气浮2.电

解

气

浮

法电解气浮法将正负极相间的多组电极浸在废水中,通以直流电,废水电解,两级产生的H2和O2的细小气泡粘附于悬浮物上,将其带至水面而达到分离的目的。

电解气浮法的应用：

电解气浮法产生的气泡小于其他方法产生的气泡，主要用于工业废水处理方面，处理水量约在10~20m3/h;故特别适用于脆弱絮状悬浮物。

缺点：电耗高、操作运行管理复杂及含有大量表面活性剂的污水。加压溶解减压析出形成微气泡3

溶解空气气浮法加压溶气气浮法真空气浮法全加压溶气流程部分加压溶气流程部分回流加压溶气流程真空气浮法优点:无压力设备缺点:溶解度低、气泡释放有限，需要真空设备，

运行、维护困难。

常压下溶解真空下释放加压溶气气浮法全加压溶气流程——将全部入流废水加压溶气,再经过减压释放装置进入气浮池,进行固液分离。

部分加压溶气流程——将部分入流废水加压溶气,其余直接进入气浮池。部分溶气系统提供的空气量较少,须在较高压力下运行。

部分回流加压溶气流程——将部分澄清液回流加压,入流废水直接进入气浮池,是目前最常用的气浮处理流程。

二、加压溶气气浮的基本原理1.空气在水中的溶解度与压力的关系单位体积水溶液中溶入的空气重量:g(气)/m3(水)单位体积水溶液中溶入的空气体积:mL(气)/L(水)空气在水中的溶解度的表示空气在纯水中的饱和溶解度空气在水中的溶解度与温度、压力有关。在一定范围内,温度越低、压力越大,其溶解度越大。一定温度下,溶解度与压力成正比。

空气从水中析出的过程:

气泡核的形成过程—起决定性作用,相当数量的气泡核可以控制气泡数量的多少与气泡直径的大小。形成的气泡核数量越多,形成的气泡直径越小,越有利于气浮工艺的要求。

气泡的增长过程。

液体表面分子所受的分子引力与液体内部分子所受的分子引力不同，表面分子所受的作用力是不平衡的，这不平衡的力有把表面分子拉向液体内部、缩小液体表面的趋势，这种力称为流体的表面张力。要使表面分子不被拉向液体内部，就需要克服液体内部分子的吸引力而作功，因而液体表层分子具有更多的能量，这种能量称表面能。同样，在液、气、固三相介质的表面也存在界面张力和界面能。界面能与界面张力的关系如下:σ—界面张力系数;S—界面面积气泡与悬浮颗粒粘附的条件2.水中悬浮颗粒与微小气泡的粘附原理不同悬浮颗粒与水的润湿情况气泡与悬浮颗粒粘附的条件2.水中悬浮颗粒与微小气泡的粘附原理气泡未与悬浮颗粒粘附前，三相体系单位面积上的界面能E1为:当气泡与悬浮颗粒粘附后，单位面积上的界面能为:粘附后界面能的缩小值为:三相界面张力平衡时存在如下关系:（1)（2)将（2)代入（1)，整理得不同悬浮颗粒与水的润湿情况气泡与悬浮颗粒的粘附形式气粒吸附气泡顶托气泡裹夹

当流态为层流，即Re<1时，则"颗粒-气泡”复合体的上升速度可按斯托克斯公式计算：

式中：d—为"颗粒-气泡”复合体的直径；ρS—为"颗粒-气泡”复合体的表观密度。"颗粒-气泡”复合体的上浮速度u上取决于水与复合体的密度差与复合体的有效直径。如果"颗粒-气泡”复合体上粘附的气泡越多，则ρS越小，d越大，上浮速度亦越快。

"颗粒-气泡”复合体的上浮速度3.投加化学药剂对气浮效果的影响

一般疏水性或亲水性物质,均需投加化学药剂,以改变颗粒的表面性质,增加气泡与颗粒的吸附。

混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂各种无机或有机高分子混凝剂，不仅可以改变污水中悬浮颗粒的亲水性能，而且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。大多是链状有机表面活性剂。分子一端含极性基(-OH、-COOH、-SO3H、-NH3.≡N等)，显示出亲水性，称为亲水基；另一端为非极性基(如-R等)，显示出疏水性，称为疏水基。捕收剂：松香油、煤油、黄药、黑药、氧化石螃、十八胺等；稳泡剂：十二烷基磺酸钠、十二统基苯磁醋钠、月桂醋二乙醇酰胺、月桂醇硫酸酯钠等混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂3.投加化学药剂对气浮效果的影响亲水性颗粒不易被气泡吸附,疏水性颗粒易被吸附。

混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。3.投加化学药剂对气浮效果的影响混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂暂时或永久性地抑制某些物质的气浮性能，而又不妨碍需要去除的悬浮颗粒的上浮，如石灰、硫化钠等。3.投加化学药剂对气浮效果的影响混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂调节污水pH值，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的粘附能力，如各种酸、碱等。3.投加化学药剂对气浮效果的影响压力溶气气浮法系统的组成压力溶气系统气浮池空气释放系统压力溶气罐溶气释放装置加压水泵附属设备溶气水管路空气供给设备三、压力溶气气浮系统的组成及设计压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备

将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶气罐压力和管路系统的水力损失两部分。压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备

使水与空气充分接触,促进