污水的物理处理课件

1、城市污水处理厂基本流程,第十章 污水的物理处理,第一节 格栅和筛网,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 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。,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。,污水中的杂质包括：纤维、碎屑、果皮、毛发、蔬菜、木片、塑料制品等,格栅所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道 系统的类型，污水流量以及栅条的间距等因素有关， 可参考的一些数据：,当栅条间距为1625mm时，栅渣截留量为 0.100.05m3

2、/103m3污水； 当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为 0.030.01 m3/103m3污水； 栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。,格栅的清渣方法,XG型旋转式格栅除污机,回转式格栅除污机,上海松江东部污水处理厂,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,格栅栅条 断面形状,污水过栅条 间距的流速,过格栅渠道 的水流流速,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,格栅的设计与计算,通过格栅的水头损失h2的计算：,h0-计算水头损失，m； v-污水流经格栅的速度，m/s； -阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，见

3、表10-4； -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，格栅阻力增大的系数， 一般采用k=3。,格栅的设计与计算,S-栅条宽度，m； b-栅条净间隙，m。,格 栅 的 建 筑 尺 寸,1.格栅的间隙数量n可由下 式决定： 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.格栅的建筑宽度B由下式决定 式中：B-格栅的建筑宽度，m； s-栅条宽度，m。 3.栅后槽的总高度H由下式决定 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。,4

4、.格栅的总长度L由下式决定 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； 1-进水渠道渐宽部位的展开 角度，一般1=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-格栅前的渠道深度，m。,5.每日栅渣量W由下式 决定 式中： W1-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,作用 用于废水处理时，能够保留碳 源，代替初沉池；也可以用作 短小纤维的回收。,主要需碳源的两个阶段： 脱氮的反硝化阶段； 除磷的厌氧释磷阶段。,填埋 焚烧（820以上） 堆肥 将栅渣粉碎后再返回废水中

5、，作为 可沉固体进入初沉池。,格栅、筛网截留的污染物的处置方法：,破碎机,第二节 沉淀的理论基础,城市污水处理的三级处理,城市污水的一级处理（物理处理） 处理对象：悬浮物（SS） 处理构筑物： 格栅(粗格：16-40mm, 细格：1.5-10mm) 沉砂池（去除0.21mm以上的砂粒） 沉淀池（去除40-55%的SS, 20-30%的BOD5） 原理：筛滤截留，重力分离,城市污水的二级处理（生物处理） 处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD, COD） 处理方法：好氧生物法 处理构筑物： 活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR） 生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）,城市污水处理的三级处理,城市污水

6、的三级处理（深度处理） 处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD, COD） 处理方法：生物法，物化法 处理构筑物： 生物脱氮除磷系统，曝气生物滤池，MBR 混凝沉淀过滤（CMF） 活性炭吸附过滤 电渗析，反渗透,城市污水处理的三级处理,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，以达到固液分离的一种过程。,沉淀处理工艺的四种用法,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,絮凝沉淀:颗粒在沉降过程中相互絮凝，颗粒因聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。,自由沉淀及其理论基础,分 析 的 假 定,悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力,重力大于浮力时，下沉； 重力等于浮力

7、时，相对静止； 重力小于浮力时，上浮。,配图说明,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-颗粒的密度； L-水的密度； g-重力加速度。,2.根据牛顿定律，水对自 由颗粒的阻力为： 式中： FD-水对颗粒的阻力； -阻力系数； A-自由颗粒的投影面积； u-颗粒在水中的运动速度， 即颗粒沉速。,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时，,即,因,得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：,当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流

8、速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。 在层流状态下，=24/Re，其中 带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定律）：,是水的动力粘度。,由上式可知，颗粒沉降速度u与下述因素有关：,斯托克斯定律,当S大于L时，S-L为正值，颗粒以u下沉； 当S与L相等时，u=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒可采用絮凝沉淀或气浮法除去； S小于L时，S-L为负值，颗粒以u上浮，可用浮上法去除； u与颗粒直径d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； u与成反比，随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，

9、沉速增大。,沉淀池工作原理,理想沉淀池,进口区域、 沉淀区域、 出口区域、 污泥区域。,u1u0,u1u0,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：,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：,式中：v-颗粒的水平流速，m/s； Q-进水流量, m3/s； A-沉淀区过水断面面积，Hb； H-沉淀区的水深, m； b-沉淀区宽度, m。,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

10、沉降速度u。,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，其坡度为i=u/v。,设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。 当颗粒沉速u1u0时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即图a中的迹线xy与xy。 当颗粒沉速u1u0时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如图b中轨迹xy所示；而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹xy所示。 说明对于沉速u1小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。,从沉淀区顶部x点进入的颗粒中，必存在着某一粒径的颗粒，其沉速为u0，到达沉淀区末端时刚好能沉至池底。,在同一

11、沉淀时间t，下式成立： 故 对于沉速为u1（u1u0）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的 总量为： 而沉淀池能去除的颗粒包括uu0以及 u1u0的两部分，故沉 淀池对悬浮物的去除率为：,设沉速u1u0颗粒占全部颗粒的dP%，其中 的颗 粒将会从水中沉到池底而去除。,式中：P0-沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数； （1-P0）-沉速u0的颗粒去除百分数。,图10-19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 Q/A-反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面水力负荷， 或称沉淀池的溢流率，用符号q表示： 理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们的物理概念不同： u0

12、的单位是m/h；q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流 量，单位是m3/m2h。故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以求得理 想沉淀池的溢流率或表面水力负荷。 理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H无关， 即与池的体积V无关。,中并简化后得出,第三节 沉砂池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,沉砂池的 几种型式,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，并且沉砂池的只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 沉砂池能够去除比重大于2.65或粒径超过0.21mm

13、的沙粒。 城市污水的沉砂量可按每m3污水沉砂0.03L计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。沉砂池应设置砂水分离器进行洗砂和砂水分离。 贮砂斗的容积不应大于2日沉砂量，贮砂斗壁的倾角不应小于55，沉砂池宜采用机械排砂，人工排砂时排砂管直径不应小于200mm，并应考虑防堵塞措施。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。,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。,平流式沉砂池,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3060s; 有效水深应不大于1.2m,一般采用0.251.0m,池宽不小于0.6m；

14、 池底坡度一般为0.010.02,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 式 沉 砂 池 的 系 统 参 数,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： Qmax-最大设计流量，m3/s。,3.池总宽度b 式中： h2-设计有效水深，m。 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 生活污水流量的总变化 系数。,平流式沉砂池计算公式,5.贮砂斗各部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1=0.5m； 斗壁与水平面的倾角为60；

15、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-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； h3-贮砂室高度，m。 8.核算最小流速vmin 式中： Qmin-设计最小流量，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。,平流式沉砂池计算公式,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、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。,曝气沉砂池的特点：,曝气沉砂池是一个

16、长型渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装置； 在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5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：,曝气沉砂池剖面示意,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0.25-0.3m/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

17、%左右，长期搁置也不至于腐化。,曝气沉砂池的工作原理,上海嘉定水质净化厂,水平流速一般取0.080.12m/s； 污水在池内的停留时间为24min；当雨天最大流量时为13min。如作为预曝气池使用，停留时间为1030min； 池的有效水深为23m，池宽与池深比为11.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板； 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为0.60.9m，并应有调节阀门； 曝气沉砂池的形状应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，应防止产生短流。,曝气沉砂池的设计参数：,曝气沉砂池的设计计算,1.某污水处理厂曝气沉砂池，Qmax1.0m3/s，停留时间t3min，水平流速v0.1m/s，水深2m，分两格，求池长、宽。,曝气沉砂池的