第4章给排水水质工程(2)

第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法对于天然水源水，根据水质和用户要求，分（一）常规处理工艺1．混凝（混合Mixing＋絮凝flocculation）；2．沉淀Sedimentation3．过滤Filtration；4．消毒Disinfection（二）预处理和深度处理预处理Preliminary→常规处理Normal→深度处理Advanced处理对象：水中有机污染物（污染水源，存在“三致”物质，常规处理无法去除）水处理的基本方法本章总目录水处理的任务是根据水质指标和标准，通过处理，达到生活饮用、工业使用或去污重复使用、达标排放的要求。给水、废水处理方法和机理基本相同，只是效果不同。给水处理的基本方法及工艺流程第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法污水处理的基本方法本章总目录废水物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质。应用的工艺有：筛滤截留、重力分离（自然沉淀、上浮）、离心分离等。设备和构筑物则有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤机、气浮装置、离心机、旋流分离器等。（1）格栅Screening它是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置成60°～70°于废水流经的渠道上，当废水流过时，呈块状的污染物质即被栅条所截留，而从废水中去除，它是一种对后续处理构筑物或废水提升泵站有保护作用的设备，筛网截留亦属于这一性质的设备。1．物理法PhysicalTreatment按作用原理分第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法本章总目录（2）沉淀池Sedimentationtank与沉砂池Gritchamber使废水在池内的流速降低，这样废水中的固体物质在其自身重力作用下下沉，而使固体物质与水分离，这种工艺分离效果好、简单易，应用广泛，往往在处理废水过程中多次使用，是一种十分重要的理构筑物。沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固，沉砂池主要去除废水中比重较大的固体颗粒。（3）气浮装置Flotationunit对一些比重接近于水的细微颗粒，借其自重难于下沉或上浮，可采用气浮装置，采取技术措施使空气以细小气泡的形式散布于水中，并与颗粒附聚在一起，形成浮选体，上浮到水面而与水分离。（4）离心Centrifugal与旋流Vortexseparator分离使含有悬浮固体或乳化油的废水在设备中进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，受到的离心力也不同，质量大的悬浮固体被抛甩到废水外侧，这样就可使悬浮固体和废水分别通过各自出口排出设备之外，使废水得以净化。1．物理法PhysicalTreatment第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法本章总目录向废水中投加某些化学药剂，通过化学反应达到净化废水的目的。（1）中和法Neutralization（2）混凝Coagulation（3）氧化还原Oxidationandreduction氧化剂有氧、纯氧、臭氧、氯气、次氯酸钠、三氯化铁等，还原剂有铁、锌、锡、锰、二氧化硫、石灰等。（4）吸附Adsorption吸附作用就是发生在不同相界面上的物质传递，废水处理主要是固体物质表面对废水中污染物质的吸附，吸附可分为物理、化学和生物吸附等。物理吸附是吸附剂和吸附质之间在分子力作用下产生的，不产生化学变化，而化学吸附是吸附剂和吸附质之间由于化学键力作用下引起吸附作用的，在生物作用下也可产生吸附。常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木屑等。2．化学法第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法本章总目录（5）离子交换Ionexchange去除溶解盐分（6）电渗析Electrodialysis(ED)反渗透Reverseosmosis(RO)去除溶解盐分（7）气提Gasstripping去除挥发性物质（气提塔）（8）萃取去除溶质。溶质在萃取剂和水中的溶解度差别。（9）电解Electrolysis去除溶解盐分。利用电极的氧化还原反应。2．化学法第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法本章总目录利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解胶体状态的有机污染物质，转化为稳定的无害物质。好氧氧化――城市污水及有机性生产污水生物膜法；活性污泥法厌氧还原：高浓度有机污水与污水处理中产生的污泥3．生物法Biological1．一级处理PrimaryTreatment：主要去除污水中呈悬浮状态的固体物质。2．二级处理SecondaryTreatment：去除呈胶体和溶解状态的有机污染物。3．三级处理TertiaryTreatment：去除水中难降解的有机污染物、N、P等导致富营养化的可溶性无机物。按污水处理程度分第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法本章总目录在天然水体及污水中含有较粗大的悬浮物质及杂质。为减轻水处理负荷，保持处理构筑物的正常运行，首先应将其去除。预处理设施：格栅、筛网、调节池。水的预处理PreliminaryTreatment第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening一、概述1．格栅是一组平行的金属栅条制成的金属框架倾斜（与水平面夹角60°～70°）或直立（节省占地）设置在污水流经的渠道、泵站集水池的进口处或取水口进口端部。2．作用：拦截较粗大的悬浮物或飘浮物质以免堵塞水泵和沉淀池排泥管，起保护作用。3．栅渣：被拦截的物质叫栅渣。含水率70～80％，容量约750kg/m3。第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening二、格栅类型及栅渣的去除方法（一）格栅类型1．按形状分：（1）平面格栅由框架与栅条组成。基本参数B－宽度，L－长度，栅条间距－e（净距），栅条至外框的距离－b。B＝600，800，…4000；L＝600，800，…；e=10，15，20，25，30，40，50，60，80，100；表示PGA－B×L－e（2）曲面格栅固定曲面格栅；旋转鼓筒式格栅第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening2．按栅条间距分：（1）粗格栅（50～100mm）（2）细格栅（3～10mm）（3）中格栅（10～40mm）第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening（二）栅渣的清除方法1．人工（Handcleaned）：适于小型水厂，为方便清渣，避免渣重新落入水中，格栅安装角度以30～45°为宜。2．机械（Mechanically）：60～70°传动系统有电力传动和液压传动，多用电力。齿耙用链条或钢绳拉动，移动速度2m/min。（1）履带式机械格栅（2）抓斗式机械格栅格栅内外水位差超过30cm自动启动，水位差消失后自动停车。移动式格栅除污机六、其他格栅除污机转鼓式格栅除污机钢绳式格栅除污机工作原理：除污机抓斗呈半圆形，沿侧壁轨道上下运动、三条钢丝绳中的两条用于提升和下降，一条用于抓斗的吃入与抬起。抓斗可在旋转轴承的驱动下，以任意的角度运行，在自动运行中清污动作连续且重复。SXJ型系列反切式旋转细格栅（筛）弧形格栅除污机进水泵房格栅除污机自动机械格栅WG型机械格栅第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening三、格栅的选择与设计（一）格栅的选择包括栅条断面、栅条清除方法的选择；栅条间距的确定。1．栅条断面：圆形水力条件好，刚度差，一般多用矩形。2．栅条清除方法：视栅渣量多少3．栅条间距：按污水种类选择。城市污水一般16～25mm。第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening（二）格栅的设计尺寸计算、水力计算、栅渣量计算及清渣机械的选用。设计参数(1)过栅流速：0.6～1.0m/s(2)栅前渠道内流速：0.4～0.9m/s(3)栅前倾角：45°～75°，90°(4)水头损失一般为：0.08～0.15m(5)栅渣量标准：与格栅间间隙大小有关(6)栅条间隙e:16～25mm：0.10～0.05m3渣/103m3污水30～50mm：0.03～0.01m3渣/103m3污水栅渣含水率80%±，容重960kg/m3当栅渣量0.2m3/日，则应采用机械清渣第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening（二）格栅的设计1．栅槽宽度B=S（n-1)+en;S－栅条宽度，m。矩形10mm。e－栅条间距。n－格栅间隙数。Qmax－最大设计流量，m3/s。α－格栅倾角。h－栅前水深。v－过栅流速m/s。最大0.8~1.0m/s，平均0.3m/s。sinα－经验系数sinMaxQnehv第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池hkh10sinvhg202sinvhg202本章总目录格栅Screening2．过栅水头损失h1=kh0h0－设计水头损失k－系数，过栅受污堵塞后，水头损失增加倍数。k＝3。ξ－阻力系数，与栅条形状有关。当为矩形时，β＝2.42Se43sinvhg202第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池hkh10sinvhg202sinvhg202本章总目录格栅Screening3．栅槽总高度HH＝h+h1+h2h－栅前水深，m。h1－栅后槽底下降高度。（为避免造成栅前壅水）h2－栅前渠道超高，一般取0.3m。4．栅槽总长度L5．栅渣量计算..;HLlltg1121005BBltg1112ll122Hhh12(/)MaxzQWWmdk31864001000第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录格栅Screening格栅设计注意事项：1.防止栅前垒水：栅后渠底应比栅前渠底低h。2.二个平行格栅的设计。3.栅前渠道的断面尺寸的确定：由栅前流速与栅前水深而决定第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录调节池FlowEqualizationTank工矿企业的废水量及水质不均匀，一昼夜内变化较大，为使理构筑物正常工作，常设调节池，调节水量和水质。一、水量调节池1．进水为重力流，出水用水泵抽升。有效水深2～3m。2．调节池除线内调节（合建）外，还有线外调节（分建）。3．搅拌设施：避免杂质沉积（1）水泵强制搅拌（2）空气搅拌（3）机械搅拌第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录调节池FlowEqualizationTank水量调节池折流调节池第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录调节池FlowEqualizationTank二、水质调节池同一时间流入池内的废水由池的左、右两侧，经过不同时间流到出水槽。（流程长短不同）。即同一时间、同一地点出水槽的废水，是在不同时间流入池内的废水混合而成，浓度不同，这就达到自动调节、均和的目的。为防止短路，设纵向隔板，间距1～1.5m，水深1.5~2m。不仅要求有足够的池容，而且要求不同时段流入池内的废水都能达到完全混合。第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.1格栅和筛网、调节池本章总目录调节池FlowEqualizationTank调节池工艺尺寸的确定先取有效水深1.5～2.0m，则池面积,定池宽、池长有效HWFT水泵强制循环搅拌１－进水２－集水３－出水４－纵向隔墙５－横向隔墙６－配水槽穿孔导流槽调节池同心圆型调节池第4章水质工程4.2水的物理、化学及物理化学处理方法4.2.2混凝和絮凝基本概念本章总目录水中悬浮杂质大都可以通过自然沉淀的方法去除，而胶体