第三章污水的物理處理

1、第三章第三章 污水的物理處理污水的物理處理物理處理方法與設(shè)備物理處理對(duì)象主要是：漂浮物質(zhì)和懸浮物質(zhì)漂浮物質(zhì)和懸浮物質(zhì)，采用的處理方法與設(shè)備有：篩濾截流法格柵、篩網(wǎng)等重力分離法沉砂池、沉淀池、隔油池，氣浮池離心分離法離心機(jī)與旋流分離器3.1格柵 一 格柵定義及作用 由一組平行金屬柵條柵條或篩網(wǎng)篩網(wǎng)制成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井進(jìn)口處或污水處理廠端部。用于攔截較粗大的懸浮物或漂浮物。 被攔截的物質(zhì)稱為柵渣。含水率約為70%80%，密度約為960kg/m3。 二 格柵與柵條類型n按形狀：平面格柵和曲面格柵： 平面格柵由框架和柵條組成，基本尺寸包括：寬度、長(zhǎng)度、柵條間距、柵條至外框距離。 曲面格

2、柵 分為固定曲面格柵和旋轉(zhuǎn)鼓筒式格柵兩種。 n按格柵柵條的凈間距分為：粗格柵50100mm中格柵1040mm細(xì)格柵1.510mmn柵條斷面形狀：圓形、矩形和方形 柵條的間距與柵渣截流量有關(guān)柵條的間距與柵渣截流量有關(guān)回轉(zhuǎn)式格柵回轉(zhuǎn)式格柵三 柵渣的清除n人工清渣人工清渣 適用于小型的污水處理廠站。格柵安裝角度宜為4560。n機(jī)械清渣機(jī)械清渣(每日柵渣量0.2m3），角度宜為6070鏈條式機(jī)械格柵移動(dòng)式伸縮臂格柵圓周回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵鋼絲繩牽引式機(jī)械格柵n柵渣作固體廢物處理柵渣作固體廢物處理四 格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算n格柵形式選擇、尺寸計(jì)算、水力計(jì)算、柵渣量計(jì)算等1 格柵槽總寬度格柵槽總寬度 B 格柵槽總寬度

3、，m S 柵條寬度，m b 柵條凈間隙，m n格柵間隙數(shù)，由下式?jīng)Q定： Qmax最大設(shè)計(jì)流量，m3/s， h 柵前水深，m v 污水流經(jīng)格柵的-速度，一般取0.6-1.0m/s a 格柵安裝傾角nbnSB) 1(vhbQnsinmax四 格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算2 過(guò)柵水頭損失過(guò)柵水頭損失 h2過(guò)柵水頭損失，mH0計(jì)算水頭損失，m 阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān) g重力加速度，9.81m/s2K系數(shù)，一般采用3格柵水頭損失一般為格柵水頭損失一般為0.08-0.15m，避免柵前涌水，柵后槽底，避免柵前涌水，柵后槽底下降相應(yīng)高度作補(bǔ)償下降相應(yīng)高度作補(bǔ)償sin22002gvhhkh四 格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算3 柵后

4、槽總高度柵后槽總高度H h 柵前水深，m h1格柵前渠道超高，m h2格柵水頭損失格柵水頭損失4 格柵總長(zhǎng)度格柵總長(zhǎng)度L L1進(jìn)水渠道漸寬部位長(zhǎng)度，mB1進(jìn)水渠道寬度，m1進(jìn)水渠道漸寬部位展開(kāi)角L2 格柵槽與出水渠道連接處漸窄部位長(zhǎng)度，一般取L2=0.5L1H 格柵前槽高，m21hhhH11112120 . 15 . 0tgBBLtgHmmLLL四 格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算5 每日柵渣量每日柵渣量WW1 單位體積污水柵渣量，m3/10m3污水，一般取0.1-0.01K2 污水流量變化系數(shù)10008640021maxKWQW3.2 篩網(wǎng)作用：分離懸浮物主要是纖維類，分為：振動(dòng)篩網(wǎng)水力篩網(wǎng)3.3 沉淀的基

5、礎(chǔ)理論 沉淀沉淀：水中的懸浮物依靠重力作用從水中分離出來(lái)的過(guò)程?？蓡为?dú)應(yīng)用，也可作為整個(gè)處理流程中一個(gè)工序。典型污水廠四種用法:l 用于廢水預(yù)處理，如沉砂池l 用于污水進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物前的初步預(yù)處理：初沉池l 用于生物處理后的固液分離：二沉池l 用于污泥處理階段的污泥濃縮：濃縮池3.3 沉淀的基礎(chǔ)理論 沉淀的沉淀的四種基本類型： 自由沉淀自由沉淀，懸浮固體濃度不高，沉淀過(guò)程懸浮固體之間互不干擾，顆粒單獨(dú)進(jìn)行沉淀，如沉砂池的沉淀過(guò)程。 絮凝沉淀絮凝沉淀，當(dāng)懸浮物濃度約為50500mg/L時(shí)，在沉淀過(guò)程中，顆粒與顆粒之間可能發(fā)生碰撞產(chǎn)生絮凝作用，顆粒粒徑和質(zhì)量增大沉淀速度加快，如二沉池上部的沉淀

6、過(guò)程。 區(qū)域沉淀區(qū)域沉淀，懸浮物濃度高于5000mg/L，顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對(duì)位置不變，整個(gè)顆粒形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面，如二沉池下部的沉淀過(guò)程。 壓縮沉淀壓縮沉淀，高濃度懸浮顆粒的沉降，顆粒間已擠集成團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間水在上層顆粒重力作用下被擠出，如二沉池污泥濃縮過(guò)程。二次沉淀池中的沉淀過(guò)程自由沉淀的理論基礎(chǔ)：球狀顆粒自由沉淀速率公式（斯托克斯公式）2181dguLSS意義：意義：當(dāng)當(dāng)sL時(shí)，時(shí)， us為正值，顆粒下降，為正值，顆粒下降，us為下沉速度。為下沉速度。當(dāng)當(dāng)sL時(shí)，時(shí)， us為負(fù)值，顆粒上浮，為負(fù)值，顆粒上浮

7、，us為上浮速度。因此為上浮速度。因此,沉降理論也適用于上浮過(guò)程沉降理論也適用于上浮過(guò)程當(dāng)當(dāng)s=L時(shí)，時(shí)，us=0，顆粒既不下沉，也不上浮，此時(shí)不能，顆粒既不下沉，也不上浮，此時(shí)不能用重力沉降和自然上浮法去除。用重力沉降和自然上浮法去除。 顆粒速度與顆粒直徑平方成正比，與液體粘度顆粒速度與顆粒直徑平方成正比，與液體粘度成反比。成反比。因此，增大顆粒粒徑和密度，適當(dāng)提高水溫，都有助于增大因此，增大顆粒粒徑和密度，適當(dāng)提高水溫，都有助于增大顆粒沉速。顆粒沉速。沉淀池的工作原理-理想沉淀池理想沉淀池的假設(shè)條件是：理想沉淀池分流入?yún)^(qū)、流出區(qū)、沉淀區(qū)和污泥區(qū)。在沉淀池內(nèi)各過(guò)流斷面的所有點(diǎn)上，水都以流速v

8、作水平流動(dòng)；在流入?yún)^(qū)，顆粒沿過(guò)水端面均勻分布，并處于自由沉淀狀態(tài)；顆粒已經(jīng)沉到池底即被除去而不在重新浮起。顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡 顆粒進(jìn)入沉淀池后，隨水流方向有水平流速顆粒進(jìn)入沉淀池后，隨水流方向有水平流速V，由于重力，由于重力作用有向下的自由沉降速率作用有向下的自由沉降速率u，顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡為，顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡為V和和u的的矢量和，是一傾斜的直線矢量和，是一傾斜的直線 假定某一顆粒其運(yùn)動(dòng)軌跡為沉淀區(qū)對(duì)角線，設(shè)定其沉速為假定某一顆粒其運(yùn)動(dòng)軌跡為沉淀區(qū)對(duì)角線，設(shè)定其沉速為u0， 當(dāng)顆粒沉速當(dāng)顆粒沉速uu0時(shí)，無(wú)論其處于進(jìn)口端什么位置，它都可時(shí)，無(wú)論其處于進(jìn)口端什么位置，它都可以沉到池底被去除。以沉到池底被

9、去除。 當(dāng)顆粒沉速當(dāng)顆粒沉速u1u0時(shí)，位于水面的顆粒不能沉到池底，會(huì)時(shí)，位于水面的顆粒不能沉到池底，會(huì)隨水流出，當(dāng)其位于水面下某一位置隨水流出，當(dāng)其位于水面下某一位置h高度時(shí)，可以沉到高度時(shí)，可以沉到池底被去除。池底被去除。 設(shè)沉速為ui(u0)的顆粒占全部顆粒的dP%，其中的h/H *dP%顆粒將會(huì)從水中沉淀到池底而去除 同一沉淀時(shí)間：tuhituH00uuHhidPuudPHhi0對(duì)于沉速小于U0的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為dPuudPuuPu0000001：顆粒去除率，u：顆粒沉速P0：沉速小于u0的顆粒在全部顆粒中所占百分?jǐn)?shù) 沉淀池對(duì)懸浮顆粒的去除率：dPuuPP00001

10、)1 (u0是沉淀效率的關(guān)鍵數(shù)值，與哪些因素有關(guān)？是沉淀效率的關(guān)鍵數(shù)值，與哪些因素有關(guān)？ Aquv0HLuv0qv/A的物理意義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)沉淀池單位面積的流量，稱單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)沉淀池單位面積的流量，稱為表面負(fù)荷或溢流率，單位（量綱）是：為表面負(fù)荷或溢流率，單位（量綱）是：m3/(m2s)或或m3/(m2h)，也可簡(jiǎn)化為，也可簡(jiǎn)化為m/s 或或m/h ，反映的是沉淀池的效率，反映的是沉淀池的效率，理想沉淀池的沉淀效率與水面面積有關(guān)，與池深、體積和時(shí)間理想沉淀池的沉淀效率與水面面積有關(guān)，與池深、體積和時(shí)間均無(wú)關(guān)均無(wú)關(guān)HLuv0bHqAqvvv1AubLubHHLuqv000V: 顆粒的水平流

11、速qv: 進(jìn)水流量A1:沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝婷娣eH: 沉淀區(qū)水深b: 沉淀區(qū)寬度L: 沉淀區(qū)長(zhǎng)度u0: 顆粒下沉速度控制流量或截面積選擇性的讓不同的顆粒沉降控制流量或截面積選擇性的讓不同的顆粒沉降3.4 沉砂池功能：去除比重較大的無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)顆粒，通常是比重2.65、粒徑0.2mm以上，高效的可去除0.11mm工作原理：重力分離為基礎(chǔ)，通過(guò)控制污水流速使比重大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，有機(jī)懸浮顆粒隨水流走位置：泵站、倒虹管、初次沉淀池前 常用種類：平流式、曝氣沉砂池 、旋流沉砂池沉砂處理：設(shè)計(jì)砂水分離器進(jìn)行洗砂和砂水分離平流沉砂池n特點(diǎn)：常用，截流效果好，工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單；特點(diǎn)：常用，截流效果好，工作穩(wěn)定，構(gòu)造

12、簡(jiǎn)單；流速不流速不易控制，沉砂有機(jī)性顆粒含量較高，排砂需進(jìn)一步處理易控制，沉砂有機(jī)性顆粒含量較高，排砂需進(jìn)一步處理n 構(gòu)造：入流渠、出流渠、閘板、水流部分及沉砂斗組成構(gòu)造：入流渠、出流渠、閘板、水流部分及沉砂斗組成n常用排砂方法：重力排砂與機(jī)械排砂常用排砂方法：重力排砂與機(jī)械排砂設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)參數(shù)： 污水最大流速為污水最大流速為0.3m/s,最小最小0.15m/s 最大流量時(shí)，停留時(shí)最大流量時(shí)，停留時(shí)間間3060s 有效水深不大于有效水深不大于1.2m，通常，通常0.251.0，池寬不小于池寬不小于0.6m池底坡度一般為池底坡度一般為0.010.02計(jì)算公式（計(jì)算公式（P35-37）曝氣沉砂池

13、n特點(diǎn)特點(diǎn)：池中加設(shè)曝氣曝氣設(shè)備，降低沉砂中有機(jī)物含量（0.3m，有效水深2.0-4.0m出水部分：堰流，堰口保持水平，最大負(fù)荷小于2.9L/s/m，單位長(zhǎng)度溢流量相等貯泥斗容積：小于2d污泥量排泥：靜水壓力排泥平流式沉淀池n構(gòu)造：進(jìn)水裝置（進(jìn)水槽、擋流墻整流措施，保證入流污水均勻穩(wěn)定進(jìn)入），出水裝置（出水堰槽，控制池內(nèi)水面高度，鋸齒形三角堰最常見(jiàn)，水面位于齒高1/2），排泥裝置（泥斗、排泥管、刮泥行車、刮泥板等）n特點(diǎn)：池型成長(zhǎng)方形，廢水從池的一端流入，水平方向流過(guò)池子，從池的另一端流出。n設(shè)計(jì)計(jì)算：表面水力負(fù)荷q（根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)確定）、沉淀時(shí)間和水平流速進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（P48）豎流式沉淀池n特

14、點(diǎn)特點(diǎn)：池型多為圓形，廢水從池中央的中心管進(jìn)入，從中心管的下端經(jīng)過(guò)反射板后均勻緩慢的分布在池的橫斷面上，污水以一定流速作向上作豎向運(yùn)動(dòng)，出水口設(shè)置在池面周邊豎流式沉淀池n工作原理：懸浮顆粒三種三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)顆粒沉速uv（上升速度）時(shí)，則顆粒以u(píng)-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除當(dāng)u=v時(shí)，顆粒處于隨遇狀態(tài)，不下沉也不上浮當(dāng)uv時(shí)，顆粒不能沉淀下來(lái)將隨水流走當(dāng)顆粒屬于自由沉淀時(shí)，其沉淀去除效果要比平流式沉淀池差當(dāng)顆粒屬于絮凝沉淀絮凝沉淀時(shí)，池中就會(huì)出現(xiàn)上升顆粒與下降顆粒、上升顆粒與上升顆粒之間、下降顆粒與下降顆粒之間相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒沉淀n構(gòu)造：池徑4-7m，配水

15、均勻，與有效水深之比小于3，污水在中心管流速小于30mm/s，管下口設(shè)有喇叭口和反射板，經(jīng)過(guò)反射板阻擋，水流有垂直向下變成向反射板四周分布，并以上升流速由下向上運(yùn)動(dòng)n設(shè)計(jì)計(jì)算輻流式沉淀池n特點(diǎn)：池型、進(jìn)出口布置與豎流池相同，但池徑與池深之比遠(yuǎn)大于豎流池，是一種大型沉淀池，水流在池中央呈水平方向向四周輻射流動(dòng)，泥斗設(shè)在池中央，池底向中心傾斜。n構(gòu)造特點(diǎn)：進(jìn)水槽端面較大，布水比較均勻n兩種形式：中心進(jìn)水、周邊進(jìn)水，第二種布水均勻，沉淀效率較高斜流沉淀池n工作機(jī)理：淺池淺池理論池長(zhǎng)為L(zhǎng)，池深為H，池中水平流速為v，顆粒沉速為u0的沉淀池中，在理想狀態(tài)下，L/H=v/u0。L與v值不變時(shí)，池深H越淺，

16、可被沉淀去除的懸浮物顆粒u0也越小。若用水平隔板，將H分為3等層，每層深H/3，在u0與v不變的條件下，則只需L/3，就可將沉速為u0的顆粒去除，也即總?cè)莘e可減小到1/3。如果池長(zhǎng)L不變，由于池深為H/3，則水平流速可增加到3v,仍能將沉速為u0的顆粒沉淀掉，也即處理能力可提高3倍。把沉淀池分成n層就可把處理能力提高n倍。這就是20世紀(jì)初，哈真(Hazen)提出的淺池沉淀理論斜流沉淀池n構(gòu)造構(gòu)造：為了解決沉淀池的排泥問(wèn)題，淺池理論在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，把水平隔板改為傾角為a的斜板或斜管n分類分類 按水流方向與顆粒沉淀方向間的相對(duì)關(guān)系分為： 側(cè)向流斜板（管）沉淀池、 同向流斜板（管）沉淀池、逆（或異）向

17、流斜板（管）沉淀池 n不宜做二次沉淀池n設(shè)計(jì)計(jì)算3.6 隔油和破乳n廢水中油類污染物的三種狀態(tài)：呈懸浮狀態(tài)的可浮油，懸浮的油滴，粒徑較大，利用油水比重差易分離呈乳化狀態(tài)的乳化油，粒徑較小，表明存在一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，不易利用比重差分離呈溶解狀態(tài)的溶解油n破乳：將乳化油表面乳化劑作用消除，將乳化油轉(zhuǎn)變?yōu)榭筛∮偷倪^(guò)程n隔油池：利用油水比重差將可浮油從水中分離的裝置。隔油池n型式：平流式和斜流式n構(gòu)造：與平流式或斜流式沉淀池基本相同，多浮油收集裝置用以收集浮渣n去除效率：70%80%乳化油及破乳方法n乳化油的來(lái)源乳化油的來(lái)源生產(chǎn)工藝人為添加乳化劑。洗滌劑清洗受油污染的零部件后的

18、洗滌廢水。含油廢水在溝道與含乳化劑廢水相混合形成。n破乳原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油水破乳原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油水得以分離，方法包括：得以分離，方法包括：投加換型乳化劑，如氯化鈣投加使乳化劑失去作用的鹽類、酸類投加本身不能成為乳化劑的表面活性劑攪拌、震蕩、轉(zhuǎn)動(dòng)等物理方法使油滴合并過(guò)濾，主要針對(duì)以粉末為乳化劑的乳狀液改變溫度破壞乳狀液的穩(wěn)定3.7 浮上法n性質(zhì)性質(zhì)：固液或液液分離方法，常用于顆粒密度接近或小于水的細(xì)小顆粒的分離n原理原理：將空氣以微小氣泡形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于水即上浮水面，從水中分離出去。n浮上法需要的基本條件基本條件：必須向水中提供足量的氣泡污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)氣泡和懸浮物質(zhì)能粘合浮上法的類型（自學(xué)）n電