水污染控制工程第二章污水的物理处理

第二章污水的物理处理去除对象：漂浮物或悬浮物。处理方法筛滤截留法：格栅、筛网、过滤重力分离法：沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池离心分离法：离心机、旋流分离器等第一节格栅和筛网一、格栅概述1、组成：由一组或多组平行的栅条与框架组成。2、作用：去除污水中较大悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。3、安装位置：倾斜安装在进水渠道，或进水泵站集水井进口处及沉砂池前。二、格栅的种类1、按栅条净间隙分粗格栅：50～100mm；中格栅：10～40mm；细格栅：3～10mm。2、按形状：平面格栅、曲面格栅3、按清渣方式分人工清渣：小型污水处理厂。机械清渣：栅渣量大于0.2m3/d；钢绳牵引格栅.swf三、格栅设计计算（自学,P23）主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。1、格栅间隙数量n：式中：Qvmax--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，一般取0.6～1.0m/s。格栅间隙数量确定以后，栅条数目为n-1。2、格栅槽总宽度BB=S(n-1)+b·n式中：S--栅条宽度，m。bhvQnsinmax3、栅后槽的总高度:H=h+h1+h2式中：h--栅前水深，m;h2--格栅的水头损失；h1--格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。格栅的水头损失：h2=h0*kh0=£*v2*sina*k/2g式中:h0——计算水头损失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；a——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，可用式：k=3.36v-1.32求定。一般采用k=3。4.格栅长度L:L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga(m)式中：L1--进水渠道渐宽部位的长度，m；L1=(b-b1)/2tga1其中：b1--进水渠道宽度，m；H1--格栅前渠道深度，m。a1--进水渠道渐宽部位的展开角度，a1=20；L2--格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度，一般L2=0.5L1；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。)/(10008640031maxdmKWQWZv1、作用：去除污水中较小的悬浮物或漂浮物。2、分类:振动筛网和水力筛网。四、筛网转动格栅.swf被截留的污染物称为栅渣。可填埋、焚烧、堆肥处置。五、破碎机（P26)将污水中较大的悬浮固体破碎成小碎块，留在污水中随水流进入后续处理构筑物。一、概述沉淀在污水处理厂的四种用法：1.用于废水的预处理，如沉砂池；2.污水的初级处理（初沉池）；3.生物处理后的固液分离（二沉池）；4.污泥浓缩；第二节沉淀基础理论二、沉淀类型1.自由沉淀：颗粒独立完成沉淀过程,颗粒沉淀轨迹呈直线；如沙粒沉砂池中的沉淀；2.絮凝沉淀：沉淀过程中颗粒之间互相凝聚，沉淀轨迹呈曲线。如化学混凝沉淀；3.区域沉淀（成层沉淀、拥挤沉淀）：颗粒沉降受周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体下沉，如二沉池下部的沉淀；4.压缩沉淀：高浓度悬浮颗粒的沉降过程中；如二沉池污泥斗中的浓缩过程。1、自由沉淀理论基础:•颗粒为球形；•沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等不变；•颗粒在重力作用下沉淀，不受器壁和其它颗粒影响。三、自由沉淀分析(P28)图10-17颗粒自由沉淀过程ρsF1ρLF2F32、颗粒受力分析321FFFdtdum式中：m――颗粒质量，kg；u――颗粒沉速，m/s；t――沉淀时间，s；gdFs3161gdFL3261F1――颗粒重力；F2――颗粒浮力；Ls――液体密度；―－颗粒密度；F3--颗粒沉降受到的摩擦阻力)2(23uAFL式中：λ--阻力系数；A--自由沉淀颗粒的投影面积，A=πd2/4颗粒等速下沉时，F1=F2+F32/1]3)(4[LLsdgu)2()(623uAgdLLs即2181dguLs球状颗粒自由沉降沉速公式，也称斯托克斯公式。层流状态下，λ=24/ReLduRe讨论:，颗粒下沉；Ls，颗粒上浮Ls，颗粒相对静止；＝Ls①②u与d2成正比，增加d可提高u。③u与μ成反比，温度上升μ下降；即水温上升，沉速增大。四、沉淀池工作原理（P31)理想沉淀池的四点假设1.沉淀区过水断面上各点的水流速度相同,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;理想沉淀池示意图3.在沉淀池的进口区域,悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；4.颗粒一经沉到池底,即认为已被去除。当某一颗粒进入沉淀池后，其水平速度v等于水流速度；bHQAQ式中：Q--进水流量,m3/s；A'--沉淀区过水断面面积，H×b；H--沉淀区水深，m；b--沉淀区宽度，m。另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，沉速为颗粒的自由沉降速度u0。颗粒的运动速度是水平流速v和沉速u的矢量和。)(00HLuvHLuv即AQbLQu0AQ沉淀池的表面水力负荷（或沉淀池的溢流率），用q表示。设0u为某一指定颗粒的最小沉降速度.，颗粒全部去除；0uu，颗粒部分去除；0uuAubLubHHLuAvQ000A――沉淀池表面积；A=L×b；理想沉淀池示意图由上式可看出，理想沉淀池中：①表面水力负荷q与颗粒沉降速度u0数值上相同；②它们的物理概念不同：u的单位m/h，q单位m3／m2·h，表示单位时间内通过单位表面积的沉淀池的流量。思考题：（P79书）第1、3题。补充：1、什么是沉淀池的表面水力负荷或沉淀池的溢流率？2、列举沉淀池的主要应用？3、格栅、筛网的作用是什么？一、概述（P34)1、作用：位于泵站或初沉池之前；去除污水中相对密度较大(＞2.65）无机颗粒。2、工作原理：控制污水在沉砂池的水平流速或旋转速度,使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒随水流带走。3、分类：平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池等。第三节沉砂池二、设计原则与主要参数(P34)1、城镇污水处理厂应设置沉砂池，工业废水根据水质情况决定，只数或分格数≥2；2、设计流量按分期建设考虑：污水自流进入按最大设计流量计算；提升进入按工作水泵最大组合流量计算，合流制处理系统按降雨时设计流量计算；3、沉砂量0.03L/m3污水，含水率60％；4、砂斗容积≤2d沉砂量，斗壁与水平面倾角≧55°。5、沉砂池超高≥0.3m。三、平流式沉砂池1、原理构造长方形池体，污水在池内沿水平方向流动，比重较大的无机颗粒在重力作用下沉淀分离。2、特点构造简单；耐冲击负荷；但沉砂中有机物含量高，排砂需要洗砂处理；3、设计参数（P35)①污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速≥0.15m/s；②最大流量时，污水在池内停留时间≥30s，一般为30-60s;③有效水深≤1.2m，一般0.25-1.0m，每格宽度≥0.6m;④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。4、平流式沉砂池设计(P35)图10-20平流式沉砂池工艺图h1h2h3h3’（1）沉砂部分长度L（m)L=vtv--最大设计流量时速度，m/s;t--最大设计流量的停留时间，取30～60s。（2）水流断面面积A(m2)A=Qmax/vQmax--最大设计流量，m3/s。（3）池总宽度B(m)B=A/h2h2--有效水深，m。smvsm/3.0/15.0（4）贮砂斗所需容积V式中:X--城镇污水的沉砂量,X=0.03L/m3(污水)T--排砂时间间隔,d;kz--污水流量总变化系数。100086400maxZKTXQV1000TXQV或Q――日设计流量，m3/d；（5）贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面倾角为60°;则贮砂斗的上口宽b2为:h3’--贮砂斗高度,m;贮砂斗容积V1:S1,S2--分别为贮砂斗上口和下口的面积，m2。1'32602btghb)(312121'31SSSShV(7)池总高度hh=h1+h2+h3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/sn1--最小流量时工作的沉砂池数目;Amin--最小流量时沉砂池中的过水断面面积,m2。2/)2(06.006.023233bbLhlhh＇＇min1minminAnQv(6)贮砂室高度h3设采用重力排砂,池底设6%坡度坡向砂斗,则b――相邻贮砂斗斗顶宽度，取200mm。(1)沉砂池长度L设stsmv40,/20.0mvtL84020.02max0.320.06.0mvQA(2)水流断面面积A(3)池总宽度B设mh8.02mhAB75.38.00.3/2dmQ/300003smQ/6.03max例1：已知某污水处理厂,日设计流量smQ/3.03min，最小设计流量设计平流式沉砂池。共分为3格，每格宽b为mnBb25.1375.3313.0238.1mV38.11000203.0300001000mTXQV(4)贮砂斗所需容积V设每一分格2个贮砂斗，每个砂斗容积为贮砂斗容积V1:(5)贮砂斗各部分尺寸计算设贮砂斗底宽b1=0.5m；上口宽b2=1.25m，斗壁与水平面倾角为60°；则贮砂斗高度mtghbtghb65.06025.025.160231`32332222121`13.053.0)25.15.025.125.15.0(65.031)(313mmSSSShVmbbLhh81.022.025.12806.065.02/)2(06.02`33(6)贮砂斗总高度h3采用重力排砂，i=6%smsmAnQv/15.0/15.00.10.123.0min1minmin最小流量时，只用2格工作。(7)总高度hmhhhh91.181.08.03.0321(8)核算最小流速(9)设计示意图如下：1.910.80.811.250.58.02.71.251.25单位：m四、曝气沉砂池(P37)1、构造池体呈矩形，沿渠道壁一侧，距池底0.6～0.9m处设置曝气装置；池底设置沉砂槽，池底有坡度，以保证砂粒滑入砂槽。2、工作原理图10-22曝气沉砂池螺旋状水流3、特点沉砂中有机物含量低；预曝气、脱臭、除泡等。曝气强度要适当，否则处理效率下降。4.设计参数（P38)(1)水平流速取0.08-0.12m/s，一般取0.1m/s;(2)污水在池内停留时间2-4min，作预曝气池使用取10～30imn;(3)有效水深2～3m,池宽与池深比1～1.5,长宽比大于5时,设置横向挡板;(4)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;(5)曝气量0.1～0.2m3空气/m3污水，或3～5m3/m2.h。⑶池总宽度B⑴总有效容积V（m3)tQVmax60maxQ――最大设计流量，m3/s；t－－最大设计流量时的停留时间，min；vQAmax⑵池断面面积A（m2)v――最大设计流量时水平速度，m/s；h2――池有效水深，m;2hAB5、设计计算(P39)⑷池长LvtL60或AVLt=2min3max12020.16060mtQV2max101.00.1mvQA⑵池断面面积AsmQ/0.13max某城市污水处理厂设计曝气沉砂池。dmQ/700003⑴池总有效容积V⑸所需曝气量q（m3/min)D――单位体积污水所需空气量，取0.1～0.2m3空气/m3污水。⑹贮砂室与池子总高计算方法同平流式沉砂池。max60DQqv=0.10m/s；⑸所需空气量q⑷池长LmvtL1221.06060设D=0.2m