污水處理的物理法

污水處理的物理法第1頁/共150頁二、調(diào)節(jié)池構(gòu)造

1、對角線出水的調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池構(gòu)造：出水槽沿池的對角線方向設(shè)置。池內(nèi)設(shè)有若干縱向隔板。廢水走向：經(jīng)左右兩側(cè)的水槽進(jìn)入池內(nèi)。同時(shí)進(jìn)入池內(nèi)的廢水，停留時(shí)間不同。出水槽內(nèi)，同一廢水不同時(shí)刻流入池內(nèi)的，在槽中相遇并混合，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)均一。第2頁/共150頁第3頁/共150頁第4頁/共150頁

調(diào)節(jié)池液面可上下自由波動以此實(shí)現(xiàn)水量調(diào)節(jié)。池底設(shè)置沉渣斗，通過排渣管定期排渣。第5頁/共150頁2、折流式調(diào)節(jié)池第6頁/共150頁3、線內(nèi)水量調(diào)節(jié)池第7頁/共150頁4、強(qiáng)制式調(diào)節(jié)池第8頁/共150頁三、調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)計(jì)算池容積的計(jì)算

V＝qt

式中V－調(diào)節(jié)池容積；

t－廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)的停留時(shí)間；

q－t小時(shí)內(nèi)廢水平均流量；第9頁/共150頁

對角線式調(diào)節(jié)池：

V＝qt／1.4

式中1.4——經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。第10頁/共150頁

確定調(diào)節(jié)池的均衡時(shí)間和容積，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池時(shí)按流量和濃度在高蜂時(shí)的區(qū)間計(jì)算，調(diào)節(jié)時(shí)間越長水質(zhì)水量越穩(wěn)定，根據(jù)廢水排放情況，建筑場地，資金等具體條件，確定調(diào)節(jié)時(shí)間，調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)根據(jù)下式計(jì)算而得：第11頁/共150頁C1q1t1+c2q2t2+……+c3q3t3qTC=C－24小時(shí)廢水平均濃度，mg/L；c1，c2…cn－廢水在各時(shí)間段t1，t2…tn內(nèi)的平均濃度，mg/L；第12頁/共150頁q1，q2…qn－廢水在各時(shí)間段t1，t1…tn內(nèi)的平均流量m3/h；t1，t2…tn－時(shí)間段(h)總和等于T；Q－24小時(shí)內(nèi)平均廢水量第13頁/共150頁2.2隔柵與篩網(wǎng)一、隔柵L作用：

攔截污水中粗大懸浮或漂浮狀態(tài)污染物，保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施第14頁/共150頁1、隔柵的類型及應(yīng)用（1）人工清渣的隔柵一般采用直柵條平行焊制而成，柵條間距20~40mm，安裝傾角45~60度，隔柵間應(yīng)設(shè)置操作平臺。第15頁/共150頁第16頁/共150頁（2）機(jī)械清渣的隔柵SCLLX\移動伸縮臂式格柵除污機(jī).第17頁/共150頁下圖為用于預(yù)處理的HUBERROTAMAT隔柵，廢水從固定柵鼓內(nèi)流出鼓外時(shí)，超過縫寬的懸浮物被截留，刮刀將懸浮物刮到渣槽，由螺旋推進(jìn)器卸走，形成干渣運(yùn)走第18頁/共150頁第19頁/共150頁第20頁/共150頁回轉(zhuǎn)式隔柵第21頁/共150頁第22頁/共150頁2、隔柵的計(jì)算隔柵本身水流阻力很小，主要是由截留物堵塞柵條造成的。隔柵水頭損失達(dá)到10~15厘米時(shí)就該清撈。隔柵后渠底應(yīng)比柵前低10~15厘米。避免造成回水根據(jù)流速可計(jì)算隔柵總寬度。（廢水過柵流速取0.7米/秒）第23頁/共150頁二、篩網(wǎng)作用：去除沉淀池不容易去除的纖維、藻類、紙漿等，可選擇不同材質(zhì)金屬絲網(wǎng)和不同孔徑的篩網(wǎng)過濾器來處理?？勺黝A(yù)處理，也可做深度處理。種類：

1、振動式

2、回轉(zhuǎn)式第24頁/共150頁第25頁/共150頁2.3沉淀利用水中懸浮顆?？沙两敌阅?，在重力作用下下沉，達(dá)到固液分離的一種過程。第26頁/共150頁

沉淀法是水處理的最基本方法之一。定義：利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，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。第27頁/共150頁用于廢水的預(yù)處理－沉砂池

用于污水進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物前的初步處理－初次沉淀池

用于生物處理后的固液分離－二次沉淀池

用于污泥處理階段的污泥濃縮－污泥濃縮池第28頁/共150頁

一、沉淀基本理論

1、沉淀類型（1）自由沉淀：離散顆粒、沉速不變（沉砂池、初沉池前期）（2）絮凝沉淀：絮凝性顆粒，沉速增加（初沉池后期、二沉池前期、給水混凝沉淀）第29頁/共150頁（3）擁擠沉淀：顆粒濃度大，相互間發(fā)生干擾，分層（高濁水、二沉池、污泥濃縮池）第30頁/共150頁（4）壓縮沉淀：顆粒間相互擠壓，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力下擠出，污泥得到濃縮。第31頁/共150頁2、自由沉淀基本理論

假設(shè)沉淀的顆粒是球形重力：

F1=1/6d3(p-l)g

阻力

F2=CD

lu2/2d2/4CD與顆粒大小、形狀、粗造度、沉速有關(guān)。第32頁/共150頁平衡時(shí)：F1＝F2可得到沉速(terminalvelocity)計(jì)算公式（對球形顆粒）：

第33頁/共150頁：水的動力粘度，Pas一般d難以測定，在層流區(qū)，顆粒太小。可以通過測定u，算出d（注意是名義上的）。第34頁/共150頁對于非球形顆粒：：形狀系數(shù)CD與Re有關(guān)。Re<1,CD=24/Re第35頁/共150頁3、理想沉淀池1）懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，速度為u。2）水流水平流動，在過水?dāng)嗝嫔?，各點(diǎn)流速相等，水平流速為v。3）進(jìn)口區(qū)域，懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過水?dāng)嗝嫔?）顆粒到底就被去除。第36頁/共150頁第37頁/共150頁水平流速

v=Q/(H×B)

B:池寬流線III：正好有一個(gè)沉降速度為u0的顆粒從池頂沉淀到池底，稱為截留速度。

uu0的顆?？梢匀咳コ?/p>

u<u0的顆粒只能部分去除

第38頁/共150頁去除率

E＝ui/u0=ui/(Q/A)

q=Q/A=u0

表面負(fù)荷或溢流率對于顆粒沉速小于u0的顆粒來講，去除率為

E＝ui/u0=ui/(Q/A)第39頁/共150頁

理想沉淀池中：

E與表面負(fù)荷有關(guān)，而與其它因素（如水深、池長、水平流速、沉淀時(shí)間）無關(guān)。

第40頁/共150頁1）E一定，ui越大，表面負(fù)荷越大；或q不變但E增大。ui與混凝效果有關(guān)，應(yīng)重視加強(qiáng)混凝工藝。

2）ui一定，增大A，可以增加Q或增大E。當(dāng)容積一定時(shí)，增加A，可以降低水深――“淺層理論”。第41頁/共150頁二、沉淀實(shí)驗(yàn)1、靜置沉淀實(shí)驗(yàn)t=0t=tih第42頁/共150頁1、在ti時(shí)，從底部取樣，測定Ci2、計(jì)算

tiui=h/ti

Cipi=Ci/C0pi：沉速小于ui的顆粒占全部顆粒的比重3、p－u曲線（顆粒粒度分布曲線）

第43頁/共150頁pu=h/t第44頁/共150頁4.顆粒去除率在t0

時(shí)，uu0

的顆粒全部去除

u<u0

的顆粒部分去除

hi/h=uit0/(u0t0)=u/u0第45頁/共150頁

通過實(shí)驗(yàn)可繪制以下曲線：E-t曲線

E－u曲線（與水深無關(guān)）

中部取樣法：

P=(C0-C)/C0

×100%第46頁/共150頁2、絮凝沉淀實(shí)驗(yàn)

在沉淀過程中，顆粒變大，沉淀變大。懸浮物的去除率不僅與沉速有關(guān)，而且與深度，時(shí)間有關(guān)。無理論描述公式，只能通過沉淀實(shí)驗(yàn)預(yù)測沉淀效果。第47頁/共150頁沉淀柱高度＝實(shí)際沉淀池深度1）在時(shí)間ti，不同深度測Ci2)計(jì)算各深度處的顆粒去除百分率p=(C0Ci)/C0×100%3）繪制去除百分率等值線第48頁/共150頁第49頁/共150頁4）計(jì)算顆粒去除率方法1：按自由沉淀來類推（參考圖16－9）

方法2：中部取樣法P＝（C0-C）/C0*100%C：h/2處的濃度第50頁/共150頁5）沉淀效率、表面負(fù)荷和停留時(shí)間之間的關(guān)系要求一定的去除率----設(shè)計(jì)停留時(shí)間和表面負(fù)荷假定不同的水力停留時(shí)間t------計(jì)算總?cè)コ蔖得出相應(yīng)的表面負(fù)荷q

繪制三者之間的關(guān)系曲線注意：曲線與水深有關(guān)。第51頁/共150頁表面負(fù)荷沉淀效率停留時(shí)間第52頁/共150頁三、沉淀池分類平流式豎流式輻流式斜流式平流式沉淀池豎流式沉淀池第53頁/共150頁（一）平流式沉淀池第54頁/共150頁第55頁/共150頁

池型呈長方形，廢水從池的一端流人，水平方向流過池子，從池的另一端流出。在池的進(jìn)口處底部設(shè)貯泥斗，其它部位池底有坡度，傾向貯泥斗。第56頁/共150頁1、構(gòu)造（1）流入裝置流量均勻分布可采用配水孔或者縫給水中，通常采用穿孔花墻v<0.15-0.2m/s第57頁/共150頁（2）流出區(qū)裝置出水均勻。通常采用：溢流堰（施工難）

三角堰（對出水影響不大淹沒孔口（容易找平）控制單位堰長的出水量：給水：<500m3/(md)

初沉：<2.9L/（m）二沉：1.5-2.9L/(ms)第58頁/共150頁第59頁/共150頁第60頁/共150頁第61頁/共150頁（3）排泥裝置水力條件要求：減少紊動性：紊動性指標(biāo)Re=vR/

：運(yùn)動粘度提高穩(wěn)定性：弗勞德數(shù)Fr＝v2/Rg

（Fr高，表明對溫差、密度差異重流和風(fēng)浪的抵抗能力強(qiáng)。同時(shí)滿足的只能降低水力半徑R，措施是加隔板

L/B>4,L/H>10第62頁/共150頁水流速度的控制也很重要適宜范圍：10～25mm/s（給水）

5～7mm/s（污水）泥斗排泥：靠靜水壓力1.5～

2.0m，下設(shè)有排泥管多斗形式，可省去機(jī)械刮泥設(shè)備（池容不大時(shí)）機(jī)械排泥：帶刮泥機(jī)，池底需要一定坡度虹吸吸泥車第63頁/共150頁2、設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定u0或T0由沉淀實(shí)驗(yàn)得到選u0時(shí)，絮凝性顆粒-----池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等選T0時(shí)，無論顆粒的性質(zhì)如何-------池深要與實(shí)驗(yàn)柱高相等考慮水流的影響u設(shè)＝u0/1.25-1.75

T設(shè)＝1.5-2.0T0

在數(shù)值上，q設(shè)＝u設(shè)第64頁/共150頁根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：

q設(shè)（m3/m2h）T設(shè)(h)

給水處理（混凝后）1－21-3初次沉淀池1.5-31-2二次沉淀池（生物膜法后）1-21.5-2.5

（活性污泥法后）1-1.51.5-2.5第65頁/共150頁2）設(shè)計(jì)計(jì)算以q來計(jì)算A＝Q/q設(shè)L=3.6vT；T：水力停留時(shí)間水流流速v＝10-25mm/s（給水）

5－7mm/s（污水）

寬度B＝A/L第66頁/共150頁以T來計(jì)算計(jì)算有效體積V＝QT選池深H（3.0-3.5m）計(jì)算B＝V/(LH)L=3.6vT第67頁/共150頁（二）豎留沉淀池L第68頁/共150頁水流上升速度v顆粒沉速>v，下沉

v,沉不下來根據(jù)沉淀實(shí)驗(yàn)得u0---u設(shè)；v設(shè)≤u設(shè)沉淀去除率＝1－p0無沉淀資料時(shí)，對于生活污水，v設(shè)＝1.5-3m/h,T設(shè)＝1–2.0h第69頁/共150頁由v設(shè)→A=Q/v設(shè)注意：A的算法→直徑由T設(shè)→H＝v設(shè)T設(shè)/H<3，使水流接近豎流，<10m注意：中心管的流速不宜太大，<30mm/s

適用于小水深，池深大，但沉淀效果較差排泥方便，占地小。第70頁/共150頁中心管第71頁/共150頁（三）、輻流沉淀池1．中央進(jìn)水幅流式第72頁/共150頁帶刮泥機(jī)：中央驅(qū)動式周邊驅(qū)動式（使用較多）

＝20－30mm，>16mm

適用于大水量，但占地大，機(jī)械維修，配水條件差由于水流速度由大到小，顆粒沉降軌道是曲線。計(jì)算：由q設(shè)――A＝Q/q設(shè)

H＝u設(shè)T設(shè)u設(shè):1.5-3m/h;T設(shè):1.5-2.5h第73頁/共150頁第74頁/共150頁2、向心幅流式第75頁/共150頁

周邊進(jìn)水――中心進(jìn)水：進(jìn)水?dāng)嗝娲?，進(jìn)水易均勻周邊進(jìn)水――周邊出水向心式的表面負(fù)荷可提高約1倍。第76頁/共150頁（四）斜板（管）沉淀池

1、原理沉淀效率＝ui/Q/A

在原體積不變時(shí)，較少H，加大A，可以提高沉淀效率或提高Q

淺層理論第77頁/共150頁第78頁/共150頁斷面形狀：圓形、矩形、方形、多邊形除園性以外，其余斷面均可同相鄰斷面共用一條邊。水力半徑R>d/3---------斜板

R≤d/3--------斜管斜管比斜板的水力條件更好。材質(zhì)：

輕質(zhì)，無毒紙質(zhì)蜂窩、薄塑料板（硬聚氯乙烯、聚丙烯）第79頁/共150頁斜管斷面第80頁/共150頁2、構(gòu)造第81頁/共150頁第82頁/共150頁（1）異向流異向流基本參數(shù)：

＝60度，L＝1-1.2m

板間距50－150mm

清水區(qū)0.5-1.0m

布水區(qū)0.5-1.0m

u0=0.2-0.4mm/s,v3mm/s

Q設(shè)＝u0（A斜＋A原）

：0.6-0.8，斜板效率系數(shù)；A斜：斜板在水平面的投影面積第83頁/共150頁第84頁/共150頁（2）同向流水流促進(jìn)泥的下滑，斜角可減少到30－40度沉淀效果提高，但構(gòu)造比較復(fù)雜，使用少

Q設(shè)＝u0（A斜－A原）第85頁/共150頁第86頁/共150頁（3）橫向流使用少，結(jié)構(gòu)和平流式沉淀池較接近，易于改造，但水流條件差（Re大），難支撐。

Q設(shè)＝u0A斜第87頁/共150頁3、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：沉淀面積增大，水深降低，產(chǎn)水量增加

q＝9－11m3/(m2h)

平流式q<2m3/(m2h)

層流狀態(tài)Re<200，平流式>500

缺點(diǎn)：停留時(shí)間短（幾分鐘），緩沖能力差對混凝要求高耗材，有時(shí)堵，常用于給水處理，和污水隔油池第88頁/共150頁

（五）沉砂池原理與沉淀池相同。功能：去除比重較大的無機(jī)顆粒（如泥沙、煤渣等）保證措施：流速控制常用的有：平流沉砂池、曝氣沉砂池第89頁/共150頁平流沉砂池第90頁/共150頁第91頁/共150頁第92頁/共150頁平流式沉砂池：最大流速0.3m/s,最小流速0.15m/s最大流量時(shí)的停留時(shí)間不少于30s,一般30-60s曝氣沉砂池：旋流速度：0.25-0.3m/s最大流量時(shí)的T：1-3min,水平流速：0.1m/s第93頁/共150頁第94頁/共150頁2.4過濾一、過濾機(jī)理1、阻力截留2、重力沉降3、接觸絮凝第95頁/共150頁第96頁/共150頁二、快濾池的構(gòu)造及工作過程（1）構(gòu)造第97頁/共150頁（2）工作過程過濾過程：第98頁/共150頁反沖洗過程：第99頁/共150頁三、濾料和承托層1、濾料有足夠機(jī)械強(qiáng)度；有足夠化學(xué)穩(wěn)定性；有一定顆粒級配和適當(dāng)空隙率。2、承脫層天然卵石或碎石。第100頁/共150頁四、快濾池的沖洗目的：清除濾料中截留的污物，使濾池恢復(fù)工作能力。方法：水流沖洗。1、濾層膨脹率和沖洗強(qiáng)度（1）濾層膨脹率第101頁/共150頁（2）沖洗強(qiáng)度

單位面積濾層上所通過的沖洗流量稱為沖洗強(qiáng)度。第102頁/共150頁2、配水系統(tǒng)（1）大阻力配水系統(tǒng)（2）小阻力配水系統(tǒng)第103頁/共150頁第104頁/共150頁第105頁/共150頁沿途管道中壓力的變化第106頁/共150頁3、沖洗水的供應(yīng)沖洗水泵供給：投資省、操作麻煩，耗電大；高位水箱供給：造價(jià)高、操作簡單，耗電較少。第107頁/共150頁第108頁/共150頁4、排水設(shè)備及時(shí)將沖洗廢水排出，使沖洗水均勻分布在濾料面積上。第109頁/共150頁第110頁/共150頁五、快濾池的設(shè)計(jì)

F=Q/vF—濾池總面積m2Q—設(shè)計(jì)流量m3/hv—設(shè)計(jì)濾速m/h每個(gè)濾池面積：f=F/NN—濾池個(gè)數(shù)。第111頁/共150頁六、管廊布置

集中布置濾池的管渠、配件及法門的場所稱為管廊。布置形式：第112頁/共150頁第113頁/共150頁第114頁/共150頁第115頁/共150頁七、其它過濾設(shè)備1、虹吸濾池第116頁/共150頁第117頁/共150頁2、無閥濾池第118頁/共150頁第119頁/共150頁3、微濾機(jī)第120頁/共150頁2.5自然上浮與氣浮一、自然上浮

用以去除比重比水輕的物質(zhì)，通常為油類物質(zhì)。1、來源石油開采及加工工業(yè)、固體燃料熱加工、紡織工業(yè)中的洗毛廢水、輕工業(yè)中的制革廢水、鐵路及交通運(yùn)輸業(yè)、屠宰及食品加工以及機(jī)械工業(yè)中車削工藝中的乳化液等。其中石油工業(yè)及固體燃料熱加工工業(yè)排出的含油廢水為其主要來源。

第121頁/共150頁2、狀態(tài)含油廢水中的油類污染物，其比重一般都小于1，但焦化廠或煤氣發(fā)生站排出的重質(zhì)焦油的比重可高達(dá)1.1。油通常有三種狀態(tài)：(1)呈懸浮狀態(tài)的可浮油(2)呈乳化狀態(tài)的乳化油

(3)呈溶解狀態(tài)的溶解油第122頁/共150頁3、危害油污染的危害主要表現(xiàn)在對生態(tài)系統(tǒng)、植物、土壤、水體的嚴(yán)重影響。我國在1985年頒布的“B5084—1985”農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定，在一、二類灌區(qū)對水質(zhì)的要求，石油類含量均不得大于10mg／L。含油廢水(特別是可浮油)排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)而死亡。在灘涂還會影響?zhàn)B殖和利用。第123頁/共150頁4、隔油池（1）平流式隔油池L

與平流式沉淀池在構(gòu)造上基本相同。

第124頁/共150頁（2）斜板式隔油池可分離油滴的最小直徑約為60um，相應(yīng)的上升速度約為0．2mm／s。含油廢水在斜板式隔油池中的停留時(shí)間一般不大于30min，為平流式隔油池的1/4—1/2第125頁/共150頁第126頁/共150頁5、乳化油及破乳方法當(dāng)油和水相混，又有乳化劑存在，乳化劑會在油滴與水滴表面上形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時(shí)油和水就不會分層，而呈一種不透明的乳狀液。當(dāng)分散相是油滴時(shí)，稱水包油乳狀液；當(dāng)分散相是水滴時(shí)，則稱為油包水乳狀液。乳狀液的類型取決于乳化劑。第127頁/共150頁（1）來源①由于生產(chǎn)工藝的需要而制成的。②以洗滌劑清洗受油污染的機(jī)械零件、油槽車等而產(chǎn)生乳化油廢水；③含油(可浮油)廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動而形成。第128頁/共150頁（2）破乳方法破乳的方法有多種，但基本原理一樣，即破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。破乳途徑有下述幾種：①

投加換型乳化劑。②

投加鹽類、酸類。③投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑例如異戊醇第129頁/共150頁④攪拌、震蕩、轉(zhuǎn)動通過劇烈的攪拌、震蕩或轉(zhuǎn)動，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。⑤過濾如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。⑥改變溫度改變?nèi)榛旱臏囟?加熱或冷凍)來破壞乳狀液的穩(wěn)定。第130頁/共150頁二、氣浮

作用：去除比重和水差不多的懸浮物質(zhì)。方法：向水中加入空氣，使空氣以高度分散的微笑氣泡形式將水中懸浮顆粒載浮于水面?；緱l件：：①必須向水中提供足夠量的細(xì)微氣泡；②必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；③必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。有了上述這三個(gè)基本條件，才能完成浮上處理過程，達(dá)到污染物質(zhì)從水中去除的目的。第131頁/共150頁（一）原理必要條件：污染物必須黏附在氣泡上。接觸角第132頁/共150頁

由于懸浮顆粒對水的潤濕性質(zhì)不同，其對氣泡的粘附情況也有很大的差別。因此，要研究顆粒的浮上現(xiàn)象，就需要研究氣、液、顆粒這三相間的相互關(guān)系。第133頁/共150頁

在氣浮過程中存在著液、氣、顆粒三相介質(zhì)，在各個(gè)不同介質(zhì)的表面也都因受力不平衡而產(chǎn)生表面張力(稱界面張力)，即具有表面能(稱界面能)。第134頁/共150頁（二）氣浮設(shè)備類型1、布?xì)鈿飧≡O(shè)備(1)葉輪氣浮設(shè)備(2)射流式空氣擴(kuò)散裝置

第135頁/共