第十章-污水的物理处理

1、第十章 污水的物理处理,格栅和筛网 沉淀的基础理论 沉砂池 沉淀池 隔油池 气浮池,对象：漂浮物和悬浮物 方法： 筛滤截留法筛网、格栅、过滤、膜分离 重力分离法沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池 离心分离法 旋流分离器、离心机,第一节 格栅和筛网,位置： 格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条、塑料齿钩与框架组成，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,阶梯式细格栅,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

2、、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/（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。,格栅分类 按栅条间隙： 粗格栅：50100 中格栅：1040 细格栅：1.510 超细格栅：0.5-1.0mm 按形状 平面格栅：相互平行的金属栅条和框架组成 曲面格栅：固定曲面格栅 旋转鼓筒式格栅,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： 4560,机

3、械清除,过水面积一般应不小于进水管渠有效面积的1.2倍。,与水平面倾角： 6070,格栅的清渣方法,阶梯式细格栅,回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机,格栅的液位差自动控制,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,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,通常采用0.40.9m/s,格栅渠道的宽度要设置得当， 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,格 栅 的 设 计 与 计 算,通过格栅的水头损失h2的计算：,式中： h0

4、计算水头损失，m； v污水流经格栅的速度，m/s； 阻力系数，与栅条断面的几何形状有关； 格栅的放置倾角； k考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数， 可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。 城市污水h2一般取0.080.15m。,格 栅 的 设 计 与 计 算,格 栅 的 建 筑 尺 寸,1.格栅的间隙数量n 式中： qvmax最大设计流量，m3/s； d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 式中：b格栅的建筑宽度； s栅条宽度，m。 3.栅后槽的总高度h总 式中:h栅前水深，m； h2格栅的水头损失,m； h1格栅前渠道超

5、高， 一般h1=0.3m。,格 栅 的 建 筑 尺 寸,4.格栅的总建筑长度L 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 式中：W1栅渣量，m3/ (103m3污水)； KZ生活污水流量总 变化系数。 注：W0.2m3/d，应采用 机械清渣,W1栅渣量 m3/103m3污水 3050mm 0.010.03 m3/103m3污水 1625mm 0.100.05 m3/103m3污水 Kz生活污水流量

6、总变化系数,1、平均日流量：一般用来表示污水处理厂的规模，同时用来计算污水厂的栅渣量，沉砂量，污泥量，处理总水量，耗药量及年提升电量。 小型污水处理厂：等于或小于5万m3/d 中型污水处理厂：510万m3/d 大型污水处理厂：大于10万m3/d 2、设计最大流量：根据“室外排水设计规范”的规定，选用污水总变化系数Kz，得到的最大设计流量。用来计算各构筑物的尺寸及管道的大小。 3、最小污水量：一般为平均日污水量的1/21/4，常用来作为污水泵选型或处理构筑物分组的考虑因素。,筛网 作用：用于废水处理或短小纤维回收 主要型式：水力筛网和振动筛网 组成：由金属丝和或用化学纤维编织而 成，筛孔尺寸可根

7、据需要为0.151.0mm,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、筛网截留的污染物处置方法：,（,解：(1)栅条的间隙数 设栅前水深h=0.4m 过栅流速v=0.9m/s 栅条间隙宽度d=0.021m 格栅倾角60,(2)栅槽宽度,设栅条宽度s0.01m,有,例题：已知某城市污水处理厂的最大设计污水量qmax0.2m3/s，总变化系数Kz=1.50，求各栅格部分尺寸。,（3）进水渠道减宽部分的长度 设进水渠宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角120,（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度,（6）栅后槽总高度 设栅前渠道超高h1=0.3m，H

8、=h+h1+h2=0.4+ 0.3 + 0.097 0.8m,（5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，取s0.01m，间隙b0.021m,（7）栅槽的总长度,（8）每日栅渣量 格栅间隙21mm时，设栅渣量为0.07m3/103m3污水，有,采用机械清渣。,作业:某污水厂的最大设计流量为180000m3/d，总变化系数Kz=1.20，采用粗细两道格栅，粗格栅d=0.050m，细格栅d=0.016m，试计算格栅各部分尺寸。,第二节 沉淀的基础理论,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,沉砂池：用以去除污水中

9、的无机颗粒物。,初次沉淀池：较经济地去除水中悬浮固体(无机、有机)，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。,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，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,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。发生在沉砂池中。,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,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。沉淀

10、过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀和二沉池中间段沉淀属于这种类型。,絮凝沉淀,区域成层 拥挤沉淀,压缩沉淀,悬浮颗粒浓度较高(5000mg/L以上)。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。二次沉淀池下部与污泥浓缩池开始阶段发生。,悬浮颗粒浓度很高；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。,自由沉淀理论基础,分 析 的 假 定,沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变,颗粒为球形,颗粒只在

11、重力作用下沉淀，不受器壁和其他 颗粒影响,静水中悬浮颗粒开始沉淀时, 因受重力作用产生 加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对 其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉,自由沉淀与絮凝沉淀分析,悬浮颗粒在水中受到重力G 浮力F浮 G F浮 下沉 GF浮 相对静止 GF浮 上浮,促使颗粒沉淀的作用力Fg,阻力,颗粒所受外力平衡 Fg= FD,6,2,3,s,=,-,r,l,r,r,层流状态下 = 24/Re,自由颗粒在静水中的运动公式（斯托克斯定律）,Re 1 层流,1 Re 103 过渡流区 103 Re 105 紊流区,= 0.44,注:,讨论：,sl s-l0 下沉 s=l s-l0 悬

12、浮，不能用自由沉淀除去 sl s-l0 上浮，用浮上法除去,us d2 d us 通过混凝法增大颗粒粒径 ，提高去除效果,us 1/ T 水温升高，us ,絮凝沉淀,四. 沉淀池的工作原理,理想沉淀池 进口区域 沉淀区域 出口区域 缓冲区及污泥区域,沉淀区过水断面上各点的水流速度相同，水平流速为v 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度u 在沉淀池的进口区域，水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，即认为已被除去,假定:,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,设特定颗粒最小沉速为u0,

13、u u0 在进口端的任何位 置都可被除去 u u0 与位置有关,设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP%，其中h/HdP%的颗粒将会从水中沉淀到水底而去除。,在同一沉淀时间内，h = u1 t H = u0 t,沉速小于u0 的颗粒可沉淀到水底而去除的,去除率为,P0沉速u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数 1-P0沉速u0的颗粒所占的百分数,(10-15),水平流速v,代入,沉淀池表面负荷率 （沉淀池过流率）,注: u0: m/h q: m3/m2.h 理想沉淀池的沉淀效率与表面积A 有关，与池深H和池的体积V 无关。,实际沉淀池与理想沉淀池的差别 进出口的限制，使水流在整个横断面上分布不均匀

14、（池深方向与池宽方向都存在水流分布不均匀的问题） 水温、风力、水流与池壁间的摩擦阻力等造成紊流，影响沉淀效率 因此实际设计时，应考虑相应的放大倍数。 q= (1/1.251/1.75)u0 平均为2/3 u0 t=(1.5 2.0 ) t0 平均为1.75t0,第三节 沉砂池,一、概述,作用：除去无机颗粒 原理：重力沉降 分类： 平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流式沉砂池、 Doer沉砂池等 位置：设于沉淀池之前,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，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

15、、最大组合流量、合流制流量 自流进入 ，应按每期的qvmax计算。 用泵提升送入按工作水泵的最大组合流量计算。 合流制处理系统中，应按降雨时设计流量计算。,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 55,排砂管直径不应小于200mm。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。,最常用，截留效果好，工作稳定，构造简单,平流式沉砂池,vmax=0.3m/s， vmin= 0.15m/s， 最大流量时，污水在池内的停留时间不小于30s，

16、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； 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,2、计算公式,长度L,水流断面面积A,池总宽度b,单格宽度 b=b/n,贮砂斗所需要容积V,X城市污水的沉砂量，一般采用30m3/106m3污水,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，则上口宽b2 为,贮砂斗体积,设有m个贮砂斗， mV1V，符合要求，否则要重新设计,池总高度h,h = h1 + h2 +h3,核算最小流速vmin,要求vmin0.15m

17、/s，否则应调整池宽和水深。,设采用重力排砂，池底坡度i= 6%，坡向砂斗，则,贮砂室的高度h3,曝气沉砂池,平流沉砂池最大缺点：沉砂容易厌氧分解而发臭,1. 构造及工作原理,污水 水平流动 （0.1m/s ,小于0.3m/s） 旋转运动（0.25-0.4m/s，多取0.4m/s）,曝气沉砂池的优点： 砂粒的有机物质含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化 曝气沉砂池有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解作用。,螺旋式前进的流动形式,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

18、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。,设计参数,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，当雨天最大流量时为1-3min 有效水深2-3m，池宽与池深比1-1.5，池的长宽比可达5，当池的长宽比大于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2.5-6.0mm，距池底约0.6-0.9m，并应有调节阀门。,每立方米污水所需曝气量宜为0.10.2m3空气，或每平方米池表面积曝气量35m3/h。 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。,设计公式,（1）池子总有效体积V （2）水流断面积A,v1Qmax 时水平流速 m/s，一般采用0.08-0.12m/s,（3）池总宽度B,h2有效水深 0.2-0.3m,（4）池长L,（5）需气量q,D每立方米污水所需空气量 0.2m3 /m3污水 d单位池长需气量（m3 /m .h）,池深与池宽之比为1-1.5，池