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水处理工程万沙第二章水处理的基本方法第一节废水的收集预处理第二节物理处理法第三节化学处理法第四节物理化学法第五节生物处理法第六节污泥处理与处置第七节废水的除磷脱氮第一节废水的收集预处理一、废水的收集1、污水管道设计：废水的收集应遵循清污分流的原则，特别对于工厂废水的收集，应根据所排放废水的清浊程度以及废水处理的工艺要求，进行分流收集，以便分质处理。某些轻污染废水（如循环冷却水）可不经处理直接排放或回用。第一节废水的收集预处理对于一般中小型工厂的废水处理，一般由厂方自行将废水接人污水处理系统的集水调节池。对于大型工厂或生活小区，应对污水收集管道的敷设进行设计计算。第一节废水的收集预处理2、污水流量确定：①居住区生活污水排放量。若有实际生活用水量统计数字，可按实际生活用水量计算。当难于确定设计人口时，也可按面积的污水量模数计算。第一节废水的收集预处理②工业企业中的生活污水和沐浴污水量的标准及厂内公用建筑物生活污水量的标准参见现行给排水设计规范；③工业废水量按单位产品的废水量计算，或按工艺流程及设备排水量计算，或实测水量数据计算。第一节废水的收集预处理3、污水流量变化系数：居住区生活污水量总变化系数见下表：生活污水量总变化系数Ks值平均日流量41025702007501600（L/S）2.32.11.891.691.511.301.20工业废水量的变化系数根据生产工艺及生产性质确定。第一节废水的收集预处理4、污水量计算：生活污水和工业废水量计算公式：第一节废水的收集预处理第一节废水的收集预处理二、水量及水质调节废水的水量和水质并不总是恒定均匀的，往往随时间的推移而变化。生活污水随生活作息规律而变化，工业废水的水量水质随生产过程而变化。水量水质的变化使处理设备不能在最佳工艺条件下运行，严重时使设备无法正常工作，为此要设调节池，进行水量水质的调节。第一节废水的收集预处理1、水量调节：废水处理中单纯的水量调节有两种形式:第一种为线内调节，进水一般采用重力，出水用泵提升。调节池的容积可用图解法进行计算。实际上由于废水流量变化的规律性差，所以调节池容积的设计一般凭经验确定。第一节废水的收集预处理第二种为线外调节。调节池设在旁路上，当废水流量过高时，多余的废水打入调节池，当废水流量低于设计流量时，再从调节池回流集水井，并送去预处理。线外调节与线内调节相比，其调节池不受进水管高度的限制，但被调节水量需要两次提升，动力消耗大。第一节废水的收集预处理第一节废水的收集预处理2、水质调节：水质调节的目的是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀，水质调节池也称均和池或均质池。第一节废水的收集预处理(1)普通水质调节池：对调节池可写出物料平衡方程C1QT+C0V=C2QT+C2V式中Q—取样间隔时间内的平均流量；C1—取样间隔时间内进人调节池污染物的浓度；T—取样时间间隔；C0—取样间隔开始时调节池污染物的浓度；V—调节池的容积；C2—取样终了时调节池内污染物的浓度。第一节废水的收集预处理(2)外加动力搅拌水质调节池：利用外加动力（如叶轮搅拌、空气搅拌、水泵循环等）而进行的强制调节，其特点是设备较简单，效果好，但运行费较高。第一节废水的收集预处理1）水泵强制循环搅拌如图2-3所示，调节池的底部设有穿孔管，穿孔管与水泵排水管相连，用水力进行搅拌。其优点是简单易行，缺点是动力消耗大。2）空气搅拌如图2-4所示。在池底设穿孔管，与鼓风机空气管相连，利用压缩空气进行搅拌。第一节废水的收集预处理第一节废水的收集预处理3）机械搅拌如图2-5所示。在池内安装机械搅拌设备。机械搅拌有多种型式，如桨式，推流式、涡流式等。此种搅拌方式搅拌效果好，但设备常年浸泡于水中，易腐蚀，运行费用较高。第一节废水的收集预处理(3)差流式调节池：利用差流方式使不同时间和不同浓度的废水进行自身的水力混合，这类调节池基本没有运行费，但池型结构较复杂。第一节废水的收集预处理1）折流式调节池一种横向折流式调节池，一种为上下折流式调节池。第一节废水的收集预处理2)穿孔导流槽式调节池图2-7为另一种构造较简单的差流式调节池。对角线上的出水槽所接纳的废水来自不同的时间，其浓度各不相同，这样就达到了水质调节的目的。为了防止池内废水的短流，可在池内设一纵向挡板，以增强调节效果。第一节废水的收集预处理穿孔导流槽式调节池第一节废水的收集预处理3）分流贮水池对于某些工业，如有泄漏可能或有周期性冲负荷发生时，宜设置分流贮水池。当废水浓度超过某一设定值时，可将废水放进贮水池，进行水质的调节。第一节废水的收集预处理三、废水的提升：（1）集水池：当废水的水量及水质较均匀稳定，或废水水量很大（如城市污水处理）时，可不设调节池，而废水提升泵前设一集水池。第一节废水的收集预处理集水池的设计遵循以下原则：①最小池容:集水池的最小容积。不应小于最大一台污水泵5min的出水量:②集水池宜设置冲洗或清泥设施:③集水池的布置:应考虑水泵吸水管的水力条件，减少滞留或涡流。第一节废水的收集预处理（2）废水的提升：废水的提升根据所选用废水提升泵的不同而有不同的方式。选泵原则：水质、水流量、扬程；第一节废水的收集预处理常用泵的安装：1）采用潜污泵提升对于中小水量、中低扬程废水的提升，最常用的是采用WQ型液下潜污泵进行废水的提升，根据安装方式的不同可分为干式安装与湿式安装。如图2-9（a），图2-9（b）所示。采用湿式安装的优点是可不设污水泵房，泵的效率比较高，节省投资及运行费用。第一节废水的收集预处理第一节废水的收集预处理2)自吸泵提升：对于某些小水量、腐蚀性强的废水，如采用潜水式排污泵易腐蚀，可采用自吸式离心泵进行废水的提升。目前常用的自吸式离心泵有PW型污水泵1型离心泵，对于腐蚀性不是很强的工业或生活污水也可采用离心式清水泵。第一节废水的收集预处理(3)水泵全扬程计算：水泵扬程如图所示：第一节废水的收集预处理水泵全扬程H计算公式为：Hh1+h2+h3+h4式中H—水泵的全扬程，m；h1—吸水管水头损失，m；h2—吸水管水头损失，m；h3—集水池最低工作水位与所提升最高水位的差，m；h4—自由水头，m；按0.5-1.0m计算；第一节废水的收集预处理（4）其他：1）水泵进出水管：水泵进出水管一般规定见表：第一节废水的收集预处理2）污水泵的启动方式①自灌式:污水泵为常年运行，多采用自灌式，启动及时可靠，管理方便；②非自灌式:采用半自动控制，其中引水装置为半自动控制或手动控制。第二节物理处理法一、筛滤法：废水中含有的微粒物质和胶状物质，可以采用机械过滤的方法加以去除。有时过滤方法作为废水处理的预处理方法，用以防止水中的微粒物质及胶状物质破坏水泵，堵塞管道及阀门等。另外过滤法也常用在废水的最终处理，使滤出液可以进行循环使用。第二节物理处理法1、格栅过滤：格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。它本身的水流阻力井不大，只有几厘米，阻力主要产生于筛除的污物堵塞栅条。一般当格栅的水头损失达到10-15cm时就该清洗。第二节物理处理法(1)人工格栅：第二节物理处理法（2）机械格栅：链条式格栅除污机第二节物理处理法循环齿耙式格栅除污机第二节物理处理法2、筛网过滤：筛网能去除水中不同类型和大小的悬浮物，如纤维、纸浆、藻类等，相当于一个初沉池的作用。筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。第二节物理处理法振动式筛网示意图：第二节物理处理法水力筛网示意图：第二节物理处理法3、颗粒介质过滤：颗粒状介质过滤适用于去除废水中的微粒物质和胶状物质，常用做离子交换和活性炭处理前的预处理，也能用做废水的三级处理。第二节物理处理法颗粒介质过滤器可以是圆形池或方形池。过滤器无盖的称为敞开式过滤器，一般废水自上流人，清水由下流出。有盖而且密闭的，称为压力过滤器，废水用泵加压送入，以增加压力。第二节物理处理法第二节物理处理法第二节物理处理法4、微滤机过滤:微滤机是一种机械过滤装置，其构造包括水平转鼓和金属滤网。微滤机的工作原理是废水通过金属网细孔进行过滤。废水从转鼓的空心轴管，通过金属网孔过滤后流人水池。截留在网上的悬浮物,随着转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在转鼓内，随同冲洗水一起，从空心轴出口排出。微滤机的过滤及冲洗过程均为自动进行。第二节物理处理法微滤机：第二节物理处理法二、重力法：废水中含有的较多无机砂粒或固体颗粒，必须采用沉淀法除掉，以防.止水泵或其他机械设备、管道受到磨损，并防止淤塞。沉淀池中沉降下来的固体，可用机械进行清除。第二节物理处理法1、沉砂池：沉砂池也是一种沉淀池，用以分离废水中相对密度较大的无机悬浮物，如砂，煤粒，矿渣等，使这些悬浮物在池内沉降，以免进人后面的沉淀池污泥中而给排除及处理污泥带来困难。沉砂池有平流式及竖流式两种。第二节物理处理法国内广泛应用的是平流式，平流沉砂池的效率较高，其构造如图：第二节物理处理法2、沉淀池：（1）沉淀法的分类：从废水中除去悬浮固体的方法，一般常采用沉淀法。此法是利用固体与水两者相对密度差异的原理，使固体和液体分离。沉淀法又分为自然沉淀和混凝沉淀两种第二节物理处理法1）自然沉淀：自然沉淀是依靠废水中固体颗粒的自身重力进行沉降。此种仅对较大颗粒，可以达到去除的目的，是属物理方法。沉砂池即属于这一类。第二节物理处理法2）混凝沉淀：混凝沉淀是在废水中投加混凝剂，使废水中的微小颗粒与混凝剂能结成较大的胶团，加速在水中的沉降，混凝法的实质为化学处理方法，沉淀的作用是泥水分离。第二节物理处理法(2)影响沉淀的因素：影响沉淀效率的主要因素有三个:1）废水的流速；2）悬浮颗粒的沉降速度；3）沉淀池的尺寸；第二节物理处理法对于某一沉淀池，其尺寸H、B、L固定，污水的流速愈大，则废水实际在沉淀池停留时间愈短；反之流速愈小，停留时间愈长。为了保证污水中悬浮颗粒的沉降时间T，则污水停留时间至少等于颗粒的沉降时间。第二节物理处理法第二节物理处理法（3）沉淀池的结构型式：根据池内水流的方向不同，沉淀池形式大致可以分为五种，即平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池及斜管式沉淀池、斜板式沉淀池等。沉淀池的操作区域可以分为水流部分和沉淀部分。第二节物理处理法水流部分:废水在这部分内流动，悬浮固体颗粒也在这部分区域内进行沉降。为了使水流均匀地通过各个水断面，一般均在污水的入口处设置挡板，并且要使进水的入口置于池内的水面以下。另外在沉淀池的出水口前，设置浮渣挡板，用以防止浮渣以及油污等流出沉淀池。第二节物理处理法沉淀部分:沉降到池底的污泥需定期排放。采用机械排泥的沉降池底是平底。也可以采用泥浆泵或利用水的压力将污泥排出，此时池底应为锥形。另外还可以将两种排泥方式同时采用。第二节物理处理法1）平流式沉淀池：第二节物理处理法2）辐流式沉淀池：第二节物理处理法3）竖流式沉淀池：第二节物理处理法4）斜管（斜板）沉淀池：第二节物理处理法3、隔油池：废水中的油类一般以三种状态存在：（1）悬浮状态:这部分油在废水中分散颗粒较大，易于上浮分离，占总含油量的80%-90%；（2）乳化状态:油珠颗粒较小，直径一般在0.05-25µm之间，不易上浮去除，约占总含油量的10%一15%。需破乳后进行分离。第二节物理处理法（3）溶解状态:这部分油仅占总含油量的0.2%-5%。只要去除前两部分油，则废水中的绝大多数油类物质被去除。一般能够达到排放要求。对于悬浮状态的油类，一般用隔油池分离；对于乳化油则采用浮选法分离。第二节物理处理法第二节物理处理法第二节物理处理法三、离心法：1、离心分离的原理：含悬浮物的废水在高速旋转时，由于悬浮颖粒和废水的质量不同，所受到的离心力大小不同，质量大的被甩到外圈，质量小的则留在内圈，通过不同的出口将它们分别引导出来，利用此原理就可分离废水中悬浮颗粒，使废水得以净化。第二节物理处理法废水进行离心分离时，加大废水的旋转速度，能提高离心分离效率。又离心力与旋转半径成反比，所以离心分离设备的直径不宜过大，一般小于500mm。第二节物理处理法2、离心分离方式：离心分离设备按离心力产生的方式不同可分为水力旋