第02章物理处理

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第二章第二章城市污水的物理处理城市污水的物理处理(城市污水的预处理或一级处理)(城市污水的预处理或一级处理)第二节第二节格栅格栅第四节第四节沉淀类型与理想沉淀池沉淀类型与理想沉淀池第五节第五节沉砂池沉砂池第六节第六节沉淀池沉淀池主要内容主要内容第三节第三节破碎机破碎机第一节第一节概述概述北京市酒仙桥污水处理厂一级处理二级处理污水处理基本流程污水→格栅→泵间→沉砂池→初沉池→活性污泥曝气池→二沉池→消毒第一节第一节概述概述污水预处理通常纯属物理性质或机械性质的,其目的在于去除那些在性质上或大小上不利于后续处理过程的物质(主要是去除漂浮物和悬浮物)。污水物理处理法采用的处理方法有筛滤(格栅、筛网、滤池及微滤机等);重力(沉砂池、沉淀池、隔油池和气浮池等);离心分离(离心机和旋流分离器)。本章将讨论城市污水处理常使用的格栅、沉砂池、沉淀池等,其余设备将在工业废水处理部分讲解。第二节第二节格栅格栅格栅:放置在污水处理流程的渠道、泵站集水池进口处或污水处理厂的前端,用于截留较大悬浮物和漂浮物的的一组平行金属栅条或筛网。一、格栅分类:1)格栅的效率取决于栅条的间距,按照栅条间距大小可分细格栅(3-10mm)、中格栅(10-40mm)、粗格栅(50-100mm)。2)按照形状可分平面格栅和曲面格栅,其中平面格栅昀常用。二、安装倾角一般60、75度平面格栅(最常用)平面格栅(最常用)曲面格栅曲面格栅三、格栅功能:①截留较大的悬浮物或漂浮物,②减轻后续处理构筑物的负荷③保护后续处理构筑物或水泵机组按照形状可分平面格栅和曲面格栅,其中平面格栅昀常用。四、栅渣及清除方式①栅渣量取决于栅条距离、污水性质含水率:70%~80%容重:750kg/m3②清除方式a.人工清除:只适合小型工程b.机械去除:适合大水厂、卫生条件好,(当产生的栅渣量0.2m3/d时,都应该机械清除)五、格栅的选型:计算栅槽尺寸,过栅水头损失,产生栅渣量,选型六、设计参数:1)机械清除栅条间距10-25mm为宜,人工清除25-40mm为宜2)大型污水处理厂应设粗细两道格栅3)格栅间距16-25mm时,栅渣量为0.1-0.05m3/m3污水格栅间距30-50mm时,栅渣量为0.03-0.01m3/m3污水栅渣含水率一般70-80%,容重750-960kg/m34)采用机械格栅时,不宜少于两台。5)过栅流速一般为0.6-1.0m/s。(过小杂物沉积在渠内,过大,一些小的悬浮物不能截留)过栅水头损失一般0.08-0.15m。6)栅前渠内流速可以0.4-0.9/s七七格栅计算格栅计算设计中选择二组格栅,N=2组,每组格栅单独设置,1.格栅的间隙数vhNbQnαsin=n——格栅栅条间隙数(个);Q——设计流量(m3/s);α——格栅倾角(°);N——设计的格栅组数(组);b——格栅栅条间隙(m);h——格栅栅前水深(m);v——格栅过栅流速(m/s)。2.格栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中B——格栅槽宽度(m);S——每根格栅条的宽度(m)。3.进水渠道渐宽部分的长度式中L1——进水渠道渐宽部分的长度(m);B1——进水明渠宽度(m);a1——渐宽处角度(°),一般采用10-30°;4.出水渠道渐窄部分的长度111tg2aBBl−=212ll=5.通过格栅的水头损失式中h1——水头损失(m);β——格栅条的阻力系数,查表β=1.67~2.42;k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数,一般采用k=3。αβsin22341gvbSkh⎟⎠⎞⎜⎝⎛=6.栅后明渠的总高度H=h+h1+h2式中H——栅后明渠的总高度(m);h2——明渠超高(m),一般采用0.3-0.5m。各种格栅自动机械格栅钢丝绳牵引格栅WG型机械格栅第二节第二节破碎机破碎机替代筛滤,截留固体并在通道中破碎类型:粉碎、破碎、磨碎利弊争议地下泵房适用优缺点:位置:第三节第三节沉淀类型与理想沉淀池沉淀类型与理想沉淀池一、概述1.沉淀:水中的可沉固体物质在重力作用下下沉,从而与水分离的过程。2.沉淀应用:1)用于废水的预处理沉砂池是典型的例子,用以去除污水中的无机颗粒。2)用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理(初沉池)用初沉池可以较为经济的去除悬浮有机物,以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。3)用于生物处理后的固液分离(二次沉淀池)二次沉淀池,主要用来分离生物处理工艺中产生的活性污泥、生物膜4)用于污泥处理阶段的污泥浓缩污泥浓缩池是将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩,以减少体积,降低后续构筑物的尺寸和处理费用等。(在污泥处理中讲)二、沉淀类型根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀通常可以分成四种不同的类型。1)自由沉淀2)絮凝沉淀3)区域沉淀(成层沉淀)4)压缩沉淀1)自由沉淀自有沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高,沉淀过程悬浮固体之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀,颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中,颗粒的物理性质,如形状,大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀,悬浮物浓度较低污水在初沉池中的沉淀。2)絮凝沉淀絮凝沉淀的悬浮物颗粒浓度不高,但沉淀过程中颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因互相聚集而加快沉降。沉淀过程中,颗粒的质量、形状和沉速是变化的,很难用理论公式计算沉速,常通过试验确定。化学沉淀及二沉池中污泥沉淀属絮凝沉淀。3)区域沉淀区域沉淀的悬浮颗粒浓度较高(500mg/L)以上,颗粒的沉降受到周围其它颗粒的影响,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。二次沉淀池沉淀池下部及浓缩池开始阶段属于区域沉淀。4)压缩沉淀压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中,由于悬浮颗粒浓度很高,颗粒相互之间已挤压成团块结构,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挤出,使得污泥浓缩。二沉池污泥斗及污泥浓缩池中的污泥浓缩过程都存在压缩沉淀。沉淀类型种类悬浮物浓度固体颗粒沉淀过程特征应用自由沉淀低不碰撞,不具有絮凝特征不改变尺寸、形状不互相粘合沉砂池初沉池前期絮凝沉淀不高50~500mg/L碰撞,有凝聚特性改变尺寸形状,互相互相干扰沉速下降、颗粒分层二沉池后期压缩沉淀很高互相接触、支撑上压、下承二沉池池底、污泥浓缩池初沉池中后期区域沉淀高500mg/L三、理想沉淀池的沉淀原理为分析悬浮颗粒在沉淀池运动的规律及其效果而提出的一种概念。(2)功能分区流入区、流出区、沉淀区、污泥区理想沉淀池假定满足以下条件1)沉淀区过水断面上各点的水流速度相等,水平流速为v;2)悬浮颗粒在沉淀区等速下沉,下沉速度为u。3)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;4)颗粒一旦沉到池底,即认为已被去除;实际沉淀池与理想沉淀池的误差1.异重流(密度流)异重流(密度流),浑水与清水密度差;温差密度流:进水温度与池中水温差别2.进出水布水不均匀——短流3.池壁引起的水流不均匀4.风浪引起的环流和不规则水流5.水流紊动6.排泥机械干扰第四节第四节沉砂池沉砂池沉砂池:一般放置在在提升泵后初沉池前,以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件,也可放在泵站前以减少无机颗粒对水泵管道的磨损。一、沉砂池分类:平流式沉砂池(常用)、曝气沉砂池(常用)多尔沉砂池和钟式沉砂池二、沉砂池功能从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的无机颗粒,以免这些杂质影响后续处理构筑物的工作。三、沉砂池原理:沉砂池的原理是以重力分离为基础,即将进入沉砂池的污水流速控制在只能比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。四、平流式沉砂池1.组成:入流区、出流区、闸板、水流部分及沉砂斗2特点:沉砂效果好、工作稳定、构造简单。3设计参数①设计流量:按照昀大流量Qmax设计(污水自流时)按照水泵组合量设计(水泵抽水时)降雨时设计流量(合流制)②水平流速保证无机颗粒下沉而有机颗粒不沉⎭⎬⎫⎩⎨⎧==smQsmQ/15.0/3.0minmax③停留时间:昀大流量时,污水在池内停留时间不少于30s。④有效水深:设计有效水深一般0.25-1m。5)城市污水厂一般应设置沉砂池,工业废水一般不用,设计时池子的只数或分格数应不少于2,并按照并联运行。五、曝气沉砂池一、曝气沉砂池作用:平流沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15%的有机物,使沉砂的后续处理增加难度。故常需配洗砂机,把排砂经清洗后,有机物含量低于10%,称为清洁砂,再外运。曝气沉砂池可克服这一缺点。二、曝气作用:1、池内水流作旋流运动,使污水中有机颗粒经常处于悬浮状态;使砂粒相互摩擦并承受曝气剪切力,去除砂粒上附着的有机物,有利于获得洁净的砂粒;2、由于旋流产生的离心力,把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉,相对密度较轻的有机物旋至水流的中心并随水带走;可使沉砂中的有机物含量低于5%;3、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、防泡作用及加速污水中油类的分离等作用。四、曝气沉砂池设计参数:①水平流速0.08-0.121m/s。②昀大时流量停留时间:1-3min;污水在池内停留4-6min,如作预曝气停留10-30min。③有效水深2~3m④宽深比1~1.5,长宽比约为5⑤多采用穿孔管曝气,孔径2.5-6mm,距池底0.6-0.9米,⑥每m3污水所需曝气量0.1~0.2m3或每m2池表面积3~5m3/h。五、设计计算流量-停留时间-总有效容积-根据水平流速确定池截面积三、排砂方法:刮砂,空气提升,吸砂机3.多尔沉砂池和钟式沉砂池(1)特点多尔沉砂池——对平流沉砂池的发展,重力沉砂+洗砂钟式沉砂池——对曝气沉砂池的发展,机械搅拌产生离心力(2)构造3.4.3排砂方式多斗底重力排砂、机械挂砂、泵吸式排砂、抓斗抓砂第五节第五节沉淀池沉淀池一、分类(1)平流式沉淀池(2)辐流式沉淀池(3)竖流式沉淀池二、二、平流沉淀池平流沉淀池1.构造进水区:进水潜孔、进水挡板、配水花墙——配水均匀出水区:出水浮渣挡板,集水槽、出水渠——集水均匀污泥区:泥斗、排泥机械——排泥通畅a进水档板作用:消能,均匀布水b出水档板作用:阻挡水面的浮渣及油2.平流沉淀池排泥方式静水压法、机械排泥法(刮泥、吸泥)三辐流式沉淀池1.特点圆形池体,变速水流,机械排泥2.构造3.向心辐流池传统辐流池的不足:中间进水区过水断面昀小,水流流速昀大,影响处理效果。向心辐流池类型:分为周边进水,中心出水;周边进水,周边出水二种类型;向心辐流池特点:是进水断面昀大,流速昀小,可以提高处理能力。向心辐流池的构造:向心辐流池的重点:解决进水区布水问题进水槽和导流区设计4.辐流池排泥设施四、竖流沉淀池1.特点水流由下向上流动,沉淀效率相对较低;池体直径小,处理水量小;池埋深大,静水压排泥简单。2.构造中心管反射板污泥斗排泥管集水槽五、斜管斜板沉淀池五、斜管斜板沉淀池在污水处理中主要采用升流式异向流斜板在污水处理中主要采用升流式异向流斜板((管管))沉淀池。沉淀池。一般可比普通沉淀池的设计表面负荷提高一般可比普通沉淀池的设计表面负荷提高11倍左右。倍左右。处理能力大,占地面积小,易堵塞3.应用小水量、污泥浓缩(1)沉淀池的个数或分格数不应小于2个,并宜按并联系列考虑。(2)无实测资料时,城市污水沉淀池的设计数据可参照下表选用。五、初沉池的设计计算采用表面负荷计算面积表面负荷:单位时间单位面积上的产水量,m3/m2.h平流池计算公式平流池计算公式辐流池计算公式辐流池计算公式以普通辐流沉淀池为例:1.沉淀部分有效面积式中F——沉淀部分有效面积(m2);Q——设计流量(m3/s);q'——表面负荷(m3/m2·h),一般采用1.5-3.0m3/m2·h。2.沉淀池直径式中D——沉淀池直径(m);qQF′×=3600πFD4=3.沉淀池有效水深式中h2——沉淀池有效水深(m);t——沉淀时间(h),一般采用1—3h。4.污泥部分所需容积tqh×′=2(1)按设计人口计算式中V——污泥部分所需容积(m3);S——每人每日污泥量(L/人·d),一般采用0.3-0.8L/人·d;T——两次清除污泥间隔时间(d),一般采用重力排

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