第二章污水物理處理法1

第2章水的物理處理技術(shù)2.1格柵與篩網(wǎng)2.2調(diào)節(jié)2.3沉淀2.4氣浮2.5過濾2.6離心污水的物理處理技術(shù)概念：利用物理方面的重力和機(jī)械力作用的污水處理技術(shù)處理對象：漂浮物和懸浮物主要方法：篩濾截留法-格柵、過濾重力分離-沉砂、沉淀、隔油、氣浮離心分離法-離心分離機(jī)篩濾是去除廢水中粗大的懸浮物和雜物，以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行的一種預(yù)處理方法。

由平行的棒和條構(gòu)成的稱為格柵；由金屬絲織物、格網(wǎng)或穿孔板構(gòu)成的稱為篩網(wǎng)。格柵去除的是那些可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大的懸浮物；篩網(wǎng)去除的是用格柵難以去除的呈懸浮態(tài)的細(xì)小纖維。2.1格柵與篩網(wǎng)

選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠、站的處理設(shè)備。格柵格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。作用：去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。3.格柵的分類根據(jù)清渣方式分：人工清渣格柵和機(jī)械清渣格柵。格柵按形狀不同可分：平面格柵和曲面格柵兩種。按格柵柵條間的間距可分：粗格柵（50-100mm）、中格柵（10-40mm)和細(xì)格柵(3-10mm)三種.格柵在應(yīng)用中可分:固定格柵和活動格柵兩種。人工清除

設(shè)計面積應(yīng)采用較大的安全系數(shù)，一般不小于進(jìn)水渠道面積的2倍，以免清渣過于頻繁。與水平面傾角：45o~60o機(jī)械清除

過水面積一般應(yīng)不小于進(jìn)水管渠的有效面積的1.2倍。與水平面傾角：60o~70o格柵的清渣方法格柵的工作原理（二）格柵的選擇一般選取粗細(xì)兩道格柵配合使用；污水處理系統(tǒng)或水泵前，必須設(shè)置格柵，刪條間隙寬度，應(yīng)符合下列要求：1.粗格柵：機(jī)械清除為16-25mm，人工清除為25-40mm。2.細(xì)格柵：為1.5-10mm。3.水泵前，應(yīng)根據(jù)水泵要求確定。XG型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)螺旋壓榨細(xì)格柵螺旋壓榨細(xì)格柵回轉(zhuǎn)式格柵除砂機(jī)及柵渣皮帶輸送機(jī)GL型格柵除污機(jī)齒耙式格柵除污機(jī)階梯式細(xì)格柵各種格柵及除污機(jī)示意圖9/ec2006/C28/web/web/wj/neirong/5100.htm格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速矩形圓形方形圓形的水力條件較方形好，但剛度較差目前多采用斷面形狀為矩形的柵條格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速一方面泥沙不至于沉積在溝渠底部另一方面截留的污染物又不至于沖過格柵通常采用0.4~0.9m/s格柵渠道的寬度要設(shè)置得當(dāng)，應(yīng)使水流保持適當(dāng)流速格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速為防止柵條間隙堵塞，一般采用0.6~1.0m/s最大流量時可高于1.2~1.4m/s漸擴(kuò)α＝20°格柵的設(shè)計與計算二、篩網(wǎng)篩網(wǎng)是指利用金屬絲或化學(xué)纖維編制的網(wǎng)狀介質(zhì)進(jìn)行篩濾，它的孔隙比格柵更小，能截留格柵不能去除的纖維狀污染物。既可作為預(yù)處理，也可作為污水的深度處理。國內(nèi)多用于紡織、造紙、化纖等類的工業(yè)廢水處理，能有效地攔截纖維狀污染物。用于污水處理的篩網(wǎng)大致可按網(wǎng)眼尺寸分為：粗篩網(wǎng)（＞1mm）、中篩網(wǎng)（1-0.05mm）和微篩網(wǎng)（＜0.05mm）三類。

作用用于廢水處理或短小纖維的回收形式振動篩網(wǎng)水力篩網(wǎng)篩網(wǎng)篩網(wǎng)示意圖9/ec2006/C28/web/web/wj/neirong/5100.htm填埋焚燒（820℃以上）堆肥將柵渣粉碎后再返回廢水中，作為可沉固體進(jìn)入初沉池格柵、篩網(wǎng)截留的污染物的處置方法：一、調(diào)節(jié)的作用排放的廢水通常具有污染物成分復(fù)雜，水質(zhì)水量波動變化的特點(diǎn)水處理系統(tǒng)的工藝流程以及具體設(shè)施都是按照某一確定的水質(zhì)、水量設(shè)計的，需要在較為穩(wěn)定的工藝參數(shù)指標(biāo)下運(yùn)行第二節(jié)調(diào)節(jié)提供對有機(jī)物負(fù)荷的緩沖能力，防止生物處理系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化；控制pH值，以減小中和作用中的化學(xué)品的用量；減小對物理化學(xué)處理系統(tǒng)的流量波動，使化學(xué)品添加速率適合加料設(shè)備的定額；當(dāng)工廠停產(chǎn)時，仍能對生物處理系統(tǒng)繼續(xù)輸入廢水；防止高濃度有毒物質(zhì)進(jìn)入生物處理系統(tǒng)。二、調(diào)節(jié)處理的類型（一）水量調(diào)節(jié)——均量池（線內(nèi)調(diào)節(jié)）

進(jìn)水一般采用重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于進(jìn)水管的設(shè)計水位，有效水深一般為2~3米；最低水位為死水位。（一）水量調(diào)節(jié)——均量池（線外調(diào)節(jié)）

將調(diào)節(jié)池設(shè)在處理系統(tǒng)的旁路上，利用水泵將高峰時多余的廢水打入調(diào)節(jié)池，當(dāng)實(shí)際流量低于設(shè)計流量時，再從調(diào)節(jié)池匯流到集水井，然后送往后續(xù)處理工序。集水井泵房調(diào)節(jié)池線外調(diào)節(jié)方式兩種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)缺點(diǎn)：線內(nèi)調(diào)節(jié)

優(yōu)點(diǎn)：被調(diào)節(jié)水量只需一次提升，消耗動力小；缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)池受進(jìn)水管高度限制。線外調(diào)節(jié)

優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)池不受進(jìn)水管高度限制；缺點(diǎn)：被調(diào)節(jié)水量需要兩次提升，消耗動力大。（二）水質(zhì)調(diào)節(jié)——均質(zhì)池

均質(zhì)池中水流每一質(zhì)點(diǎn)的流程由短到長，都不相同，再結(jié)合進(jìn)出水槽的配合布置，使前后時程的水得以相互混合，取得隨機(jī)均質(zhì)的效果，設(shè)在泵前和泵后均可。適用條件：進(jìn)水的水量均勻而水質(zhì)不均勻。（二）水質(zhì)調(diào)節(jié)——均質(zhì)池（1）外加動力調(diào)節(jié)

外加動力就是采用外加葉輪攪拌、鼓風(fēng)空氣攪拌及水泵循環(huán)等設(shè)備對水質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制調(diào)節(jié)。（2）差流方式調(diào)節(jié)

水質(zhì)調(diào)節(jié)采用差流方式進(jìn)行強(qiáng)制調(diào)節(jié)，使不同時間和不同濃度的污水進(jìn)行水質(zhì)自身水力混合。機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌裝置示意圖對角線出水調(diào)節(jié)池折流調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池類型1回轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)池.f4v第三節(jié)沉淀一、沉淀的基本理論

沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。沉淀處理工藝的四種用法

沉砂池：用以去除污水中的無機(jī)易沉物。初次沉淀池：較經(jīng)濟(jì)地去除，減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。二次沉淀池：用來分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。自由沉淀

懸浮顆粒濃度低；沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀。沉淀過程中,顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池、初沉池初期。根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型

懸浮顆粒濃度比較高；沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降。沉淀過程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的?；瘜W(xué)絮凝沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀擁擠沉淀壓縮沉淀

懸浮顆粒濃度很高（500mg/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。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。

懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，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。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。（二）懸浮物在凈水中的沉淀

分析的假定沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質(zhì)量等不變顆粒為球形

顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響

靜水中懸浮顆粒開始沉淀時,因受重力作用產(chǎn)生加速運(yùn)動,經(jīng)過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產(chǎn)生的阻力平衡時,顆粒即等速下沉懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力時，下沉；重力等于浮力時，相對靜止；重力小于浮力時，上浮。1.懸浮顆粒在水中受到的力Fg

Fg是促使沉淀的作用力，是顆粒的重力與水的浮力之差：

式中：Fg——水中顆粒受到的作用力；

V——顆粒的體積；

ρS——顆粒的密度；

ρL——水的密度；

g——重力加速度。2.水對自由顆粒的阻力式中：FD——水對顆粒的阻力；

λ′——阻力系數(shù)；

A——自由顆粒的投影面積；

uS——顆粒在水中的運(yùn)動速度，即顆粒沉速。懸浮顆粒在水中的受力分析球狀顆粒自由沉淀的沉速公式

當(dāng)顆粒所受外力平衡時，得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式(斯托克斯公式）：式中:μ——水的動力黏度。由上式可知，顆粒沉降速度us與下述因素有關(guān)：斯托克斯定律:當(dāng)ρs大于ρL時，ρs-ρL為正值，顆粒以us下沉；當(dāng)ρs與ρL相等時，us=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀去除；ρs小于ρL時，ρs-ρL為負(fù)值，顆粒以us上浮，可用浮上法去除。us與顆粒直徑d的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。us與μ成反比，μ隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。沉淀池的工作原理理想沉淀池

分為：進(jìn)口區(qū)域、沉淀區(qū)域、出口區(qū)域、污泥區(qū)域四個部分沉淀區(qū)過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)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(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水?dāng)嗝嫔?；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。理想沉淀池的幾個假定：由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：式中：v——顆粒的水平分速；qv——進(jìn)水流量；A′——沉淀區(qū)過水?dāng)嗝?/p>

面積，

H×b；H——沉淀區(qū)的水深；b——沉淀區(qū)寬度。當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由沉降速度u一方面隨著水流在水平方向流動，其水平流速v等于水流速度顆粒運(yùn)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

設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當(dāng)顆粒沉速u≥u0時，無論這種顆粒處于進(jìn)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(dāng)顆粒沉速u<u0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(dāng)其位于水面下的某一位置時，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡x′y所示。說明對于沉速u小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會沉到池底被去除。上頁圖的運(yùn)動跡線中的相似三角形存在著如下的關(guān)系：

將上式帶入式中并簡化后得出

qv/A——反映沉淀池效力的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面負(fù)荷率，或稱沉淀池的過流率，用符號q表示：

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的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時間內(nèi)通過的流量，單位是m3/（m2·h）。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(fù)荷率。理想沉淀池的沉淀效率與池的水面面積A有關(guān)，與池深H無關(guān)，即與池的體積V無關(guān)。二、沉淀裝置（一）沉砂池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的幾種形式

從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機(jī)顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行

平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池等

以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走沉砂池工程設(shè)計中的設(shè)計原則與主要參數(shù)沉砂池的超高不宜小于0.3m城市污水廠一般均設(shè)置沉砂池，并且沉砂池的個數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2；工業(yè)污水是否要設(shè)置沉砂池，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況而定。沉砂池去除的砂粒相對密度為2.65，粒徑為0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3計算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應(yīng)按2d沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55o,排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。。

平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡單，工作穩(wěn)定。平流式沉砂池污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時，污水在池內(nèi)的停留時間不少于30s，一般為30~60s；有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池寬不小于0.6m；池底坡度一般為0.01~0.02，當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。平流式沉砂池的系統(tǒng)參數(shù)

沉砂中含有機(jī)物的量低于5%；由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具