講義案例同濟003wastewater physical treatment

1、Reference bookWastewater Engineering: Treatment and Reuse, METCALF&EDDY, McGraw-HillPrinciples of Environmental Engineering & Science, 2nd Editionroduction to Environmental EngineeringEnvironmental Engineering: Fundamentals, Sustainability, Design1Screening or bar screenRemoves large solidslogsbranc

2、hesragsSimple prosmay incorporate a mechanized trashremoval systemProtects pumps and pipes in WWTP1、污水物理處理法去除的對象是( )。A.漂浮物 B.懸浮物C.懸浮物或漂浮物 D.懸浮物和漂浮物課 堂 習 題已知某污水處理廠的最大設計流量為17280m3/d，總變化系數(shù)Kz為1.5。請設計一格柵，計算各部分尺寸。柵的體積污水柵渣量為0.07m3/（1000m3污水），請計算一輛噸位為4m3的污水廠拉一次柵渣？清運車幾天來已知條件：Qmax17280m3/d=0.2m3/s，0.07m3/（100

3、0m3污水）體積污水柵渣量為設計參數(shù)選?。涸O柵前水深h=0.4m，過柵流速v=0.9m/s，選擇斷面為銳邊矩形的柵條， 柵條間隙b=0.021m ， 柵條寬度S=0.01m，設格柵安裝傾角為60o，進水渠寬b1=0.65m，漸寬部分展開角1為20o，設柵前h1=0.3m。（8）貨運卡車噸位為4m3，可裝載柵渣的天數(shù)為：4/0.85d2、篩網(wǎng)形式振動篩網(wǎng)水力篩網(wǎng)作用用于廢水處理或短小的回收格柵、篩網(wǎng)截留的污染物的處置方法：填埋（820以上）堆肥將柵渣后再返回廢水中，作為碳源補充第二節(jié)沉淀的基礎理論Principles of Sedimenion沉淀法是利用水中懸浮顆粒和水的密度差，在重力作用下產

4、生下沉作用，以達到固液分離的一種過程Physical removal of dense/heavy suspended solidsfrom water by exing the water to relatively quiescentconditions to allow settleable solids to be removed by the action of the force of gravity.The waterfor such as apros is called “settling(basin)”, “sedimenion(basin)”, or “clairfier”

5、.Unit or a pros, e.g., CEPT沉淀處理工藝在污水處理廠的使用之處：預處理：如沉砂池，用以去除污水中易沉降的無機性顆粒物。初級處理：如初次沉淀池，簡稱初沉池，可經濟有效地去除水中的懸浮固體，同時去除一部分呈懸浮狀態(tài)的有機物，減輕后續(xù)生物處理構筑物的有機負荷。生物處理后的固液分離：如二次沉淀池，簡稱二沉池，用來分離懸浮生長生物處理工藝中的活性污泥，生物膜法工藝中脫落的生物膜等，使處理后的出水得以澄清。污泥處理階段的污染濃縮：如污泥濃縮池，將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)污泥處理構筑物的尺寸、處理負荷和運行成本等。Sedimenion: Effect

6、 of theparticle concentrationDilute suspensParticleindependentlyConcentrated suspensParticle-particleeractions are significantParticles may collide and stick together (form flocs)Particle flocs may settle more quicklyAt very high concentrations particle-particleformay prevent further consolidationSe

7、dimenionFactors affecting particle settlingParticle densityParticle concentrationDilute suspenConcentrated suspenSurface flocculent natureDiscrete particlesFlocculating particlesLength (or time)Type I Settling : Discrete SettlingType II Settling : Flocculating SettlingSedimenionType III Settling : Z

8、ottlingType IV Settling : CompresSettlin15gHeightType IIType I。懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀, 顆粒沉淀軌跡呈直線沉淀過程中,顆粒的物理性質如形狀、大小及相對密度等不發(fā)生變化。如沙粒在沉砂池中的沉淀就屬于 沉淀。壓縮沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀絮凝沉淀沉淀根據(jù)水中懸浮顆粒的性質、凝聚性能及濃度，沉淀可分成四種類型懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互 增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質量、形狀、沉速是變化的。如化學混凝沉淀和活性污泥在二沉池中間段的沉淀

9、就屬于這種類型。壓縮沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀絮凝沉淀沉淀根據(jù)水中懸浮顆粒的性質、凝聚性能及濃度，沉淀可分成四種類型懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面，沉淀顯示為界面下沉。如在二次沉淀池下部與污泥重力濃縮池開始階段均有區(qū)域沉淀發(fā)生。壓縮沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀絮凝沉淀沉淀根據(jù)水中懸浮顆粒的性質、凝聚性能及濃度，沉淀可分成四種類型懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團狀結構，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。如二沉池污泥斗中及重力濃縮池中污

10、泥的濃縮過程均為壓縮沉淀。壓縮沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀絮凝沉淀沉淀根據(jù)水中懸浮顆粒的性質、凝聚性能及濃度，沉淀可分成四種類型2.根據(jù)懸浮物質的性質、濃度和絮凝性能 分類，下列選項中不屬于該分類的沉淀是( )。A.擁擠沉淀 B.絮凝沉淀 C.重力沉淀 D.壓縮沉淀Type-I Settling TheorySettling discrete particles in dilute suspen.Dilute suspen- particles will not be close enoughtoerference their velocity field.Discrete particles -

11、no flocculation (aggregation) of particles.zzTime21Method 1: Determine the Settling Velocity by the Settling Theoryfg = p g VpGravity force:Buoyant force:fb = w g VpDrag force: fd = CD Ap w v2/2fg -fb= (p - w )gVpNet settling forcewhere is the particle density and Cis the coefficient ofpDVp and Ap a

12、re the volume and cross-sectional area of theparticle pendicular to the direction of movement. v is thevelocity of the particle.At a steady-s force,e, the net settling force is equal to the drag(p - w )g Vp = CD Ap w vt2/2(1)22Vt = terminal velocitydrfagg.fbfdSettling TheoryFor spherical particles,V

13、p4d3(2) 3 (d 2)2ApTherefore, (3-2-1)es4 g ()d(2)whilevswt3CDw 24 (3)CDRe 24 Re 0.4(t(4)23The value of CD depends on type of flow regime Re 1, laminar flow 1 Re 104, turbulent24Settling TheoryRe Inertial force vt wd ( for perfect spheres ) (5)viscosity of the waterandViscous forceFor Laminar Flow/ina

14、l velocityCD = 24/Rewhere Re = vBy substituting (3-2-3) and (3-2-5)o (3-2-2), the tcan be determined by (3-2-6) in a laminar flow:g(p w )d2(6)vt 18Eq. (8) is known as Stokes Law and is used estimate the settling velocity of spherical discrete particles under laminar flow condition25For Turbulent Flo

15、wFor Reynolds number (Re) greater considered turbulent, for which,CD has constant value of 0.4n 104 the flow is4 g ()dvswt1.2wFor Transitional FlowFor Reynolds number (Re) betn 1 and 104 the flow isconsidered transitional, for which,243 0.34CDRReeSolution of such equation requires trial and error (i

16、teration) method.26由上述假定得到的懸浮顆粒沉降跡線：沉淀區(qū)過水斷面上各點的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水斷面上；顆粒一經沉到池底，即認為已被去除。理想沉淀池的幾個假定：，式中：v顆粒的水平流速，m/s；Q進水流量；A沉淀區(qū)過水斷面面積， Hb；H沉淀區(qū)水深；b沉淀區(qū)寬度。v Q / A Q /(H b)顆粒運動的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v另一方面， 顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉其沉速即是顆粒的沉降速度u一方面隨著水流在水平

17、方向 ，其水平流速 v 等于水流速度當某一顆粒進入沉淀池后QQQQ從沉淀區(qū)頂部x點進入的顆粒中，必存在著某一粒徑的顆粒， 其沉速為u0， 到達沉淀區(qū)末端時剛好能沉至池底。當顆粒沉速u1u0時，無論這種顆粒處于進口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除， 即左上圖中的跡線xy與 x y 。當顆粒沉速u1u0時，位于水面的顆粒不能沉到池底，會隨水流出，如左下圖中軌跡 xy所示；而當其位于水面下的某一位置時，它可以沉到池底而被去除，如左下圖中軌跡x y所示。因此， 對于沉速u1小于指定顆粒沉速u0的顆粒， 有一部分會沉到池底被去除。h設沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP(%)，其中粒將會從水中沉到池底而

18、去除。的顆 dPHh u1 t；H u0 t在同一沉淀時間t，下式成立：故對于沉速為u1（u1u0）的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的總量為：而沉淀池能去除的顆粒包括u1u0以及 u1u0的兩部分，故沉淀池對懸浮物的去除率為：式中：P0沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的比例；（1-P0）沉速u0的顆粒占全部懸浮顆粒的比例。 (1 P ) 1 P0 u dP0u010 0h dP 0 u1 dP 1 0 u dPPPP0H0u0u001h / H u1 / u0h dP u1 dP Hu0上頁圖的運動跡線中的相似三角形存在著如下的關系：將上式帶入式中并簡化后得出Q/A反映沉淀池效力的參數(shù)，一

19、般稱為沉淀池的表面負荷率，或稱沉淀池的過流率，用符號q表示：/ A理想沉淀池中，u0與q在數(shù)值上相同，但它們的物理概念不同：u0的 是m/h；q表示 面積的沉淀池在 時間內通過的流 量， 是m3/（m2h ）。故只要確定顆粒的最小沉速u0，就可以 求得理想沉淀池的過流率或表面負荷率。理想沉淀池的沉淀效率與池的表面面積A有關，與 H、停留時間t和池的體積V等無關。u0 Q / AQ u0 (L / H ) H b u0 Av Q / A Q / H bv u0 (L / H )v / u0 L / H3、實際沉淀池和理想沉淀池之間的誤差不可能由于( )。A.濃度方向水流速度分布不均勻的影響 B.

20、寬度方向水流速度分布不均勻的影響 C.水源水對沉淀池帶來的影響D.絮凝對去除率的影響4、為了分析懸浮顆粒在實際沉淀池內的運動規(guī)律和沉淀效果，提出了“理想沉淀池”的概念，下列不屬于該過程中理想沉淀池的假設條件是( )。A.污水在池內沿水平方向做等速，水平流速為從到出口的時間B.污染物被絮凝以后沉淀即認為被去除 C.在流入?yún)^(qū)，顆粒沿垂直截面均勻分布并處于水平流速沉淀狀態(tài)，顆粒的水平分速等于D.顆粒沉到底即認為被去除第三節(jié)沉砂池為什么要在工藝前端去除污水中的無機顆粒？避免磨損設備、管道避免降低活性污泥活性（VSS/SS)減少反應池底部板積從而影響反應器有效容積（如厭氧消化池）脫水時避免扎破濾帶損壞脫

21、水設備被砂粒磨損的攪拌器葉輪從污水中去除泥、砂、煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質影響后續(xù)處理構筑物的正常運行。沉砂池的作用沉砂池的幾種池形平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池。以重力或離心力分離為基礎， 即將進入沉砂池的污水流速控制在 只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。沉砂池的工作原理為什么沉砂工藝不希望去除有機顆粒？沉砂易于利；有機物發(fā)臭，夏天尤甚，對周圍環(huán)境不的沙粒截留效果較差幾種池形沉砂池的特點平流沉砂池：具有構造簡單、截留無機顆粒效果好等優(yōu)點；曝氣沉砂池：可通過調節(jié)曝氣量控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩(wěn)定，同時還對污水起預曝氣作用。但生物除磷設計的

22、污水處理廠，為保證除磷效果，一般不采用曝氣沉砂池；旋流沉砂池：利用機械力或水力控制流態(tài)與流速，加速砂粒的沉淀，有機物則被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的優(yōu)點。沉砂池工程設計中的設計原則與主要參數(shù)城市污水廠一般均設置沉砂池，并且沉砂池的個數(shù)或分格數(shù)應不小于2；工業(yè)污水是否要設置沉砂池，應根據(jù)水質情況而定。設計流量應按分期建設考慮：最大時流量、最大組合流量、合流制流量沉砂池去除的砂粒相對密度為2.65，粒徑為0.21mm以上。城市污水的沉砂量可按每m3污水沉砂0.03L計算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應按2d沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應小于55,排砂管直徑不應小于200mm。沉砂池的不宜小于0.3m。平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構造簡單，工作穩(wěn)定。出流渠進水出水入流渠沉砂斗沉砂區(qū)平流式沉砂池存在問題：流速不易控制 ；沉淀物中有機物含量高；沉砂不易處置。一、平流式沉砂池污水在池內的最