污水的物理处理

1第三章污水的物理处理物理处理：不改变物质的化学性质的条件下利用过滤、重力分离、重心分离等物理方法去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物质。重点：沉淀的基本理论；沉淀池和浮上法的设计计算难点：斯托克斯定律、设计参数选择第一节格栅和筛网一.作用及分类：1.1作用：拦阻大的悬浮物和杂质，防治后续的泵、管渠等设备被堵塞。1.2分类：人工清理格栅设计过水面积≥有效面积的2倍。倾角45°～60°机械格栅设计过水面积≥有效面积的1.2倍。倾角60°～70°选择机械或人工清渣依据？每日栅渣量是否大于0.2m3/d1.3设计参数：格栅栅条间隙/间距（水泵要求）：粗（＞40mm，保护型格栅）、中（15~25mm主要作用）、细（4~10mm）栅前流速（0.4-0.8m/s），过栅流速（0.6-1.0m/s），过栅水头损失（0.2-0.5m）1.4设计基本原则：以不堵塞后续工艺为基准。二.格栅的设计计算2.1根据水头损失选泵2.2建筑尺寸计算见书泵——间隙——间隙数——栅条数——宽度——总宽度——每日栅渣量栅前水深与总的设计水量及栅前渠道设计有关，栅前渠道内污水流速一般为0.4~0.8m/s2.3机械格栅除污机的选择安装方式：固定式、移动式有效间隙：粗、中、细角度：倾斜安装、垂直安装、弧形运动部件：（高）链式、伸缩臂式、循环齿耙式、曲面机械式、旋转式、钢丝绳牵引式、液压式等等不同型号适用不同废水（水质与水量）不同场合，考虑因素：经济（功率、价格）、有效格栅间隙、宽度、渠宽、安装角度、除渣速率。污水pH值等提问：第四污水处理厂是那个类型？见FTP上图片。高链式若采用机械格栅时，不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。三.运行管理3.1控制方式人工控制（按时或按需）自动定时（时间程序控制，需人监视随时调整）、水位差控制：污水通过栅渣有一定水头损失，当栅渣增多，水头损失增大，即栅2前栅后水位差增大。用传感器测量水位差，当测得结果超过一定值，表示积累的栅渣较多需除。3.2过栅流速的控制栅前流速11BHQv，过栅流速22)1(HnQv其中：B栅前渠道宽度；为栅距/栅条间隙；n栅条数量；Q入流污水流量；H1栅前水深；H2格栅工作水深具体情况可调整过栅流量、投入工作格栅台数等调节，流速范围根据具体污水情况确定。3.3栅渣清除栅渣的含水率一般为80％，容重为960kg／m3。利用液位差清除较好。提问：是否值班人员都应经常现场巡检？什么可能使得液位计探头测量不准确？热蒸汽冷凝3.4定期检查渠道的沉砂情况注意有无异常声音，栅条是否变形，应定期保养。3.5卫生与安全a、强制通风，夏季保证每小时换气10次以上，或者预先通风或曝气。为什么？硫化氢、甲硫醇等恶臭有毒气体。b、及时运走栅渣，并清洗堆放处，栅渣压榨机排出的压榨液应及时导入污水渠道，严禁明槽流入或地面漫流。3.6分析测量与记录判断格栅的拦污效率：记录栅渣量的容量或重量、初沉池和浓缩池的浮渣尺寸焚烧：含水率、有机分四、筛网振动、水力筛网作用：回收短小纤维捞毛机：1-200mm直径的纤维等杂物五、栅渣处理填埋、焚烧（820度以上）、堆肥；粉碎作为初沉污泥六、其他过滤：压力滤池、虹吸滤池、快滤池、生物滤池（生物方法）调节：水量调节池、集水井等、水质（化学法）3第二节沉淀的基本理论一、概述原理：重力作用应用：1.预处理——沉砂池2.进入生物处理前的初步处理——初沉池3.生物处理后固液分离——二沉池4.污泥处理——污泥浓缩池二、沉淀类型根据凝聚性能和浓度及比重，分为四种类型：自由沉淀：浓度不高、颗粒物理性质不变、单独沉淀、沉淀轨迹为直线（沉砂池）絮凝沉淀：互相絮凝聚合增大加快沉降，轨迹为曲线（化学混凝）区域沉淀：颗粒浓度较高，整体下沉，有泥水界面（二沉池、污泥浓缩池）压缩沉淀：高浓度颗粒沉降，团块结构，互相支撑挤压、有浓缩作用（二沉池污泥斗、污泥浓缩池）一、自由沉淀及其理论基础假定条件：书中123力平衡——沉速21]3)(4[LLSSdg，阻力系数neRb雷诺指数LLSedR/或/SedR，其中LL/L——水的动力粘滞度，——水的运动粘度层流区（斯托克斯区）Re2，b=24,n=1.0,d=0.06~0.1,eR24过渡区（爱伦区）2Re500,b=18.5,n=0.6,d=0.1~2,06.05.18eR紊流区（牛顿区），Re500,b=0.4,n=0.0,d.2,4.0一般而言，自由沉淀中颗粒运动属于层流区，b＝24，n＝1.0，d=0.06～0.1，LSLedR2424代入上述公式，可得：2181dgLLSS斯托克斯定律（1）LS0,S0，下沉——沉淀法LS＝0,S＝0，悬浮态——混凝沉淀或絮凝沉淀法，或浮上法4LS0,S0，上浮——浮上法；（2）S与d2成正比，即S随d2增大而增大，增加颗粒直径有助于提高沉速（上浮速度），提高去除效率；（3）S与L成反比，而L随TL升高而下降，所以S随TL升高而增大*：着重在于理解沉淀规律四、沉淀池的工作原理理想沉淀（四个假定：水平、垂直、分布均匀、去除概念）：进口区＋沉淀区＋出口区＋污泥区去除率10-1210-13＋10-14——10-15＋10-16最小沉速与表面负荷率数值上相等，但其物理意义不同。设问：二者区别？单位不同，意义不同，沉速只表示垂直方向上单位时间的位移；表面负荷率则表示单位面积的沉淀池在单位时间内的水流量。*只在理想沉淀池中存在，且沉淀效率与A有关，与H无关，因此沉淀池宜采样大的表面积A及较浅的水深H。（浅池原理）设问：池深的考虑因素主要决定于哪些因素？a在池底设置机械排泥装置所需要的深度；b为防止将已沉淀的颗粒从池底再冲起，必须使水平分速限制在一定范围内（水平流速，为沉淀池的设计参数之一）。5第三节沉砂池一.概述作用：去除污水中的砂子、煤渣等比重比较大的颗粒。原理：自由沉淀类型：平流式、竖流式、曝气池等二.设计原则和主要参数2.1并联式，备用2.2最大流量设计原则2.3砂粒比重2.65，粒径0.2mm以上（表10－5）2.4沉砂量30m3/106m3污水（城市污水），含水率60％左右，容重1500kg/m3，当含水率大于95%，容重约等于1000kg/m3等于1t/m32.5贮砂斗容积按2日沉砂量计算，斗壁倾角大于或等于55°，排砂管直径大于或等于200mm2.6超高大于或等于0.3m2.7图中h3与h3`的差别（见书）三、平流式与曝气式的区别与联系沉砂池类型设计参数平流式曝气式水平流速0.15-0.3m/s0.08-0.12m/s停留时间30-60s4-6min；1-3min（雨天）；10-30min（预曝气）有效水深0.25-1.0m不大于1.2m2-3m池宽不小于0.6m长宽比约为5，大于5则应设置横向挡板；池宽/深1-1.5池底坡度0.01-0.020.1-0.5曝气无穿孔管曝气，距池底0.6-0.9m，有调节阀门效率决定参数水平流速旋流速度，旋转圈数控制方式调节水深，改变池数曝气强度（单位池容的曝气量）特点效果稳定、简单可靠可有效去除部分有机物，沉淀的砂粒较为纯净（原理？）；能耗较大曝气池原理：水流螺旋剪切——悬浮颗粒相互碰撞及摩擦＋气泡上升冲刷作用6曝气强度越大，旋转圈数越多，沉砂效率越高；水平流速越大，圈数越少，效率越低0.2mm以上的砂粒的95％有效去除，污水在池内至少旋转？三圈。四、设计计算贮砂斗各部分尺寸为重点。步骤：选择合适的设计参数（水平流速/表面水力负荷）——计算——核算——空气量（曝气池）五、其他类型沉砂池涡流式沉砂池、漩流式曝气沉砂池、六、运行维护6.1配水与配气、排泥：怎样自动化运行？6.2排砂操作：根据沉砂量的多少及变化规律，合理安排排砂次数，保证及时排砂。重力排砂（阀门控制）：排砂间隙过长，排砂管会？堵塞，怎么办？用气泵反冲洗，疏通；间隙时间过短会？排砂含水率增加，增加处置难度砂泵排砂：类似（涡流式）刮砂机：刮板卡住，原因？行走太快/次数太少，间隙太长。砂量及粒径大小取决于排水系统的情况合流制系统，下雨时砂量会？增大很多（为什么？雨水冲刷管道，雨水本身带入），应该？增加排砂次数，或连续排砂6.3清除浮渣、卫生与安全（注意换气，随时处置沉砂）6.4分析测量与记录除砂量、含砂量、排砂筛分分析、排砂的有机分、曝气量（曝气式）等7第四节沉淀池一、概述作用：分离悬浮物，去除BOD、SS（初沉池，二沉池）原理：自由沉淀、絮凝沉淀（初沉池）、成层沉淀、压缩沉淀（二沉池）类型：平流式、竖流式、辐流式（水流方式不一样，各有优缺点和适用条件，见表10－7）组成部分：进水、出水、沉淀、贮泥、缓冲运行方式：间歇式（进水、静置、出水）；连续式二、一般设计原则和参数2.1设计流量与只数（与沉砂池类似）提问：池的只数？设计流量？雨水与污水合流设计流量按降雨时的设计，为什么？沉淀时间为什么不小于30min。2.2经验设计参数：用途不同，参数选取不同2.3有效水深、沉淀时间、表面水力负荷间关系表面负荷与池深无关（沉淀基本理论）设问：对不对？所需沉淀时间随池深增大而增加，为什么？相同池深，随表面水力负荷减小，沉淀时间增加，为什么？tqh22.4几何尺寸（经验参数）超高、缓冲层、贮泥斗斜壁倾角（形状）、排泥管直径2.5出水部分堰流、堰口水平、出水堰负荷、出水整流装置2.6贮泥斗容积及排泥部分初沉池：2d，二沉池：2h设问：为什么？排泥部分：不同用途所需压力不同三、平流式3.1构造：进水整流出水控制高度及均匀分布：出水堰板的溢流负荷（出流堰的单位长度溢流量）相等初沉池：250m3/md二沉池：130-250m3/md为什么？水位宜在堰高二分之一处，调整堰口水平装置，可否用传感器测定水流变化或构筑物内的不均沉降？堰前收渣和排除、多斗式排泥无需机械刮泥83.2设计计算建筑尺寸计算，选择参数：水平流速和沉淀时间或者表面负荷。复核指标：长宽比3-5，长深比8-12，有效水深2-3m注意事项：设计容积必须大于所需容积，复核部分指标当SN未知，污泥容积)100(10086400)(021maxzvkTccqV：容重，当含水率达到95％以上，为1。0为含水率的分子值沉淀效率%100121ccc，21cc分别为沉淀前后的悬浮物浓度。总变化系数zk＝日变化系数1k×时变化系数2k日变化系数1k＝最大日污水量/平均日污水量；时变化系数2k＝最大日最大时污水量/最大日平均时污水量四、竖流式与辐流式竖流式：水流从下反向上，悬浮颗粒的运动状态提问！当处于絮凝沉淀类型时？状态适用：废水中含大量无机悬浮物且水量不大构造：中心管流速（设计参数之一）、深宽比、形状辐流式：周边进出水、中心进出水、刮泥机适用：废水中含大量无机悬浮物且水量又大，直径一般大于16m，甚至有60m的，水深一般2－3m回转式刮泥机：中心传动（直径小于20m），周边驱动（小于20m）；全桥（大池）、半桥（小池）浮渣挡板、浮渣斗、浮渣刮板五、斜流式构造：浅池理论（10-13公式L/H=ν/μ0，ν不变，H减小，最小沉速μ0减小），分隔n层，则可ν减小至ν/n所以，在沉淀区加斜板或斜管可提高沉淀效率组成：斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区、污泥区类型：同向流、异向流（根据斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向）应用：优点（沉淀效率高、停留时间短、占地少）六、影响沉淀的因素9水平流速不得大于冲刷速度（足以将已经沉下的污泥重新冲刷起来的流速，初沉池一般为50mm/s，下雨时增大）表面负荷越小沉淀效率越高。对不对？水力停留时间合适，才可获得较高沉淀效率。出水堰板的溢流负荷（单位堰板长度在单位时间内所能溢流的污水量）小于10m3/mh是否与前矛盾？入流污水的特征，污水越新鲜越好，为什么？因为严重腐败的污水在初沉池内会产生气体，使污泥上浮，影响沉淀效果。工业废水尤其厉害。此外其SS突然增