典型水處理設(shè)備的設(shè)計及應(yīng)用.ppt

1、環(huán)境污染治理設(shè)備,典型水處理設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用,5.1格柵 一種最簡單的過濾設(shè)備，有一組或多組平行的金屬柵條制成的框架，斜置于廢水流經(jīng)的渠道中，用于截留廢水中的粗大懸浮物，防止堵塞其后的管道閥門或水泵。 5.1.1格柵的類型及應(yīng)用 1）按形狀：平面、曲面； 2）按柵條間隙：粗（50100mm）、中（1040mm）、細(xì)（310mm）； 3）按清渣方式：人工清除、機(jī)械清除。,5.1.2格柵的設(shè)計計算 1）格柵的選擇 A.格柵的柵條間隙 當(dāng)格柵設(shè)于廢水處理系統(tǒng)之前時，采用機(jī)械清除格柵，柵條間隙為1625mm；采用人工清除格柵，柵條間隙為2540mm；當(dāng)格柵設(shè)于水泵前時，柵條間隙數(shù)據(jù)見表1-1。 B.柵

2、條的斷面形狀 柵條的斷面形狀可按表1-2選用。圓形斷面水利條件好，阻力小，但剛度差。一般多采用矩形斷面。,C.清渣方式 柵渣清除方式，一般按所需清渣的量而定。每日柵渣量大于0.2m3 時，應(yīng)采用機(jī)械格柵除渣機(jī)。 2）設(shè)計參數(shù) A.格柵截留的柵渣量 柵渣量與柵條間隙、廢水特征、廢水流量、排水體制等因素有關(guān)。 當(dāng)缺乏運(yùn)行資料時，可按下列數(shù)據(jù)采用： 格柵間隙 1625mm，柵渣量0.100.05m3柵渣/1000m3廢水； 格柵間隙 3050mm，柵渣量0.030.01m3柵渣/1000m3廢水,B.水流通過格柵的水頭損失 一般采用0.080.15m，柵后渠底比柵前降低0.080.15m。 柵前渠道

3、內(nèi)水流速度一般采用0.40.9m/s；廢水通過柵條間隙的流速可采用0.61.0m/s。 C.格柵的傾角 一般450 750，人工清渣時取低值； 格柵設(shè)有工作臺，其高度高出柵前最高設(shè)計水位0.5m，工作臺設(shè)有按轉(zhuǎn)裝置和沖洗設(shè)備，其正面寬度如下： 當(dāng)人工清渣時：不小于1.2m； 當(dāng)機(jī)械清渣時：不小于1.5m。,3）結(jié)構(gòu)尺寸的計算（圖1-1）,5.2 沉砂池去除廢水中比重較大的無機(jī)顆粒,1）平流式沉砂池,平流式沉砂池重力排砂法,平單口泵吸式排砂法,2）曝氣沉砂池可對沉砂中的有機(jī)物進(jìn)行處理,3）多爾沉砂池,4）鐘式沉砂池利用機(jī)械力控制流態(tài)與流速，加速砂粒沉淀，并使有機(jī)物隨水流帶走的沉砂裝置。,5.3調(diào)

4、節(jié)池 用于調(diào)解處理水量、水質(zhì)、水溫、酸度等的構(gòu)筑物 1）調(diào)節(jié)池的類型 A.按結(jié)構(gòu)分：磚石結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu) B.按廢水混合方法分：水泵強(qiáng)制循環(huán)、空氣攪拌、機(jī)械攪拌、水利混合等。 目前常用的是利用調(diào)節(jié)池的特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行差時混合，即水利混合。主要有對角線出水調(diào)節(jié)池和折流調(diào)節(jié)池。,2）調(diào)節(jié)池的計算,廢水經(jīng)過一定時間的調(diào)節(jié)后，其平均濃度可按下式計算,式中： CT小時內(nèi)廢水的平均濃度，mg/L； qT小時內(nèi)廢水的平均流量，m3/h； Ci廢水在ti時段內(nèi)的平均濃度，mg/L； qi廢水在ti時段內(nèi)的平均流量，m3/h； ti 各時段時間。 所需調(diào)節(jié)池的容積為：,若采用對角線出水調(diào)節(jié)池時：,5.4除油

5、裝置 1）隔油池 利用自然上浮法進(jìn)行油水分離的裝置。 常用類型：平流式、平行板式、傾斜式、小型 A.平流式隔油池 B.平行板式隔油池 C.傾斜式隔油池 D.小型隔油池,4 快濾池,快濾池 一種通過具有一定空隙率的粒狀物料床層的機(jī)械篩濾、沉淀及接觸、絮凝等作用，實(shí)現(xiàn)液固分離的水處理設(shè)備。 用途：廢水的預(yù)處理和最終處理。 一. 快濾池組成及過濾機(jī)理 組成：快濾池本體、管廊 濾池本體：濾料層、承托層、配水系統(tǒng)、洗砂排水槽。 管廊：原水進(jìn)水、清水出水、沖洗排水等主要管道和與其相配的控制閘閥。,過濾機(jī)理： 1）遷移機(jī)理懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過程。 主要包括篩濾、攔截、慣性、沉淀、布朗運(yùn)動、水利作

6、用等。 主要影響因素有：水流狀況、濾層空隙形狀、及顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、密度等）,2）附著機(jī)理由遷移過程與濾料接觸的懸浮顆粒，附著在濾料表面上不再脫離。 其主要機(jī)理包括接觸凝聚、靜電引力、吸附、分子引力等。 3）脫落機(jī)理在反沖洗時，濾料呈流態(tài)化，附著在濾料上的懸浮物受高速反沖水的沖刷而脫落。 反沖洗效果主要取決于沖洗強(qiáng)度和時間。,2.過濾效率的影響因素 1）濾料的影響 A.粒度 過濾效率與粒徑dn（n=13）成反比。粒度越小、過濾效率越高，阻力越大。 B.形狀 表面積大的濾料，過濾效率越高。因此，角狀濾料比球形濾料的過濾效率高。 C.空隙率 較小的空隙率會產(chǎn)生較高的過濾效率和阻力損失。較

7、大的空隙率能提供較大的納污空間和較長的過濾時間。但懸浮物容易穿透。 D.厚度 濾床越厚，過濾效率越高，操作周期越長。 E.表面性質(zhì) 濾料表面不帶電或帶相反電荷有利于懸浮物的吸附和凝聚，投加電解質(zhì)或調(diào)節(jié)pH值可改變?yōu)V料表面的電位。,2）懸浮物的影響 A.粒度 粒度越大，越易濾除；可投加絮凝劑，提高過濾效果。 B.形狀 異性顆粒比表面積大，去除效率比球形顆粒大。 C.密度 主要沉淀、慣性和布朗運(yùn)動，對過濾影響小。 D.濃度 過濾效率隨濃度增加而降低，濃度越高，越易穿透，阻力損失增加越快。 E.溫度 影響密度和粘度，降低溫度對過濾不利。 F.表面性質(zhì) 懸浮物的絮凝特性、電位等取決于表面特性，添加絮凝

8、及可改善表面特性。,二. 快濾池設(shè)計 1.濾床種類和濾料選擇 （1）濾床的種類 用于給水和廢水過濾的快濾池，按所用濾床層分為單層濾料、雙層濾料和三層濾料濾池。 1）單層濾料濾池 一般適用于給水；在廢水處理中，一般只用于較清潔廢水的處理。 2）雙層濾料濾池 屬反粒度過濾，截留雜質(zhì)能力強(qiáng)、產(chǎn)水能力大，適用于給水和廢水過濾處理中使用。 3）三層濾料濾池 整個濾層都能發(fā)揮截留雜質(zhì)的作用，過濾阻力小，過濾時間長。,（2）濾料的選擇 濾料選擇應(yīng)滿足以下要求 1）機(jī)械強(qiáng)度高，避免反沖洗過程中很快地磨損和破碎。一般磨損率應(yīng)小于4%，破碎率應(yīng)小于1%； 2）化學(xué)穩(wěn)定性好 濾料鹽酸可溶濾上限值有規(guī)定。如日本不大于

9、3.5%、美國不大于5%； 3）不含對人體有害有毒物質(zhì) 不含對生產(chǎn)有害、影響生產(chǎn)的物質(zhì)； 4）盡量選擇吸附能力強(qiáng)、截污能力大、產(chǎn)水量高、過濾水質(zhì)好的濾料。 目前應(yīng)用最為廣泛的是石英沙和無煙煤。,水處理用無煙煤濾料CJ 24288 1適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于生活飲用水過濾用無煙煤濾料。用于工業(yè)用水過濾的無煙煤濾料可參照執(zhí)行。2無煙煤濾料的技術(shù)要求2.1無煙煤濾料的破碎率和磨損率之和不應(yīng)大于3%（百分率按質(zhì)量計，下同）。2.2無煙煤濾料的平均密度一般不小于1.4g/cm3，不大于1.6g/cm3。使用中對平均密度有特殊要求者除外。,2.3無煙煤濾料應(yīng)不含可見泥土、頁巖和外來碎屑，濾料的水浸出液應(yīng)不含有

10、毒物質(zhì)。含泥量不應(yīng)大于4%。密度大于1.8g/cm3的物質(zhì)含量不應(yīng)大于8%。 2.4無煙煤濾料的鹽酸可溶率不應(yīng)大于3.5%。2.5無煙煤濾料的粒徑2.5.1用作雙層濾料的無煙煤粒徑范圍為0.81.8mm。用作三層濾料的無煙煤粒徑范圍為0.81.6mm。2.5.2在各種粒徑范圍的無煙煤濾料中，小于指定下限粒徑的不應(yīng)大于3%，大于指定上限粒徑的不應(yīng)大于2%。2.5.3無煙煤濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)，由使用單位確定。,2.濾速與濾池面積 （1）濾速 普通快濾池用于給水和清凈廢水的濾速可采用512m/h；粗砂快濾池用于處理廢水的流速可采用3.737m/h；雙層濾料濾池的濾速采用4.824m/h；三層

11、濾料濾池與雙層濾料濾池一般相同。 （2）濾池面積,式中：Q設(shè)計流量，m3/h v設(shè)計濾速，m/h,F=Q/V,（3）濾池個數(shù)及尺寸 濾池的個數(shù)涉及造價、沖洗效果和運(yùn)行管理，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 一般2530平方米設(shè)計一個快濾池，表5-14，但不能少于兩個。 每個濾池的面積為：f = F / N 濾池的形狀可為正方形或矩形。一般情況下，單池面積小于30m2時，長寬比為1：1；單池面積大于 30m2時，長寬比為1.25:11.5:1。 濾池高度包括超高（0.250.3）、濾層上的水深（1.52m)；其總高度一般為33.5m.,3.濾層與承托層設(shè)計 濾層設(shè)計包括濾料的種類、粒度和厚度的選擇。

12、濾料一般選用石英砂和無煙煤； 濾層包括納污層和保護(hù)層。納污層一般0.5m，保護(hù)層約0.2m。 承托層的作用一是防止濾料流失，二是沖洗時起一定的均勻布水作用。 層托層一般采用天然卵石鋪墊而成。,4.濾池沖洗系統(tǒng)設(shè)計 1）沖洗強(qiáng)度的確定 在20水溫下，沖洗強(qiáng)度一般按表5-16確定。 2）配水系統(tǒng)的設(shè)計 配水均勻性對沖洗效果影響很大。 配水系統(tǒng)分類： 大阻力配水系統(tǒng) 一條干管和多條帶孔支管組成，呈 “豐” 字型。 小阻力配水系統(tǒng) 采用多孔濾板、濾磚、格柵等方式配水。,3）沖洗水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計 供水方式 沖洗水泵 投資省、操作不便、耗電多 高位水箱 造價高、操作簡單、水泵小、耗電省 A.高位水箱設(shè)計 水

13、箱中的水深不宜超過3m，以免沖洗強(qiáng)度相差過大。 水箱在沖洗間歇期充滿，水箱容積為單個濾池沖洗水量的1.5倍。,水箱底部高出濾池排水槽頂?shù)母叨葹?H0=h1 + h2 + h3 + h4 + h5 式中： h1沖洗水箱至濾池的沿程損失與局部損失之和； h2 配水系統(tǒng)阻力損失 h3 承托層阻力損失 h4 濾料層阻力損失 h5 備用水頭，一般為1.52m,4）濾池沖洗排水設(shè)備的設(shè)計 A.沖洗排水槽 斷面型狀如圖所示 排水量 Q=qab 槽頂距濾料層表面高度 He= m L0+2.5x + +0.07 式中 m濾層最大膨脹率，%； L0濾層厚度，m； 槽底厚度，m。 B.集水渠 集水渠的布置形式式濾池

14、面積大小而定，一般沿池壁一側(cè)布置,5）管廊布置 A.進(jìn)水、清水、沖洗水和集水渠，全部布置在管廊內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。 B.沖洗水和清水渠布置于管廊內(nèi)，進(jìn)水和清水渠布置于濾池另一側(cè)。節(jié)省管件、施工檢修方便；操作不方便，造價稍高。 C.進(jìn)水、沖洗水及清水管均采用金屬管道，排水渠單獨(dú)設(shè)置，常用于濾池單行排列。 D.對大型濾池，用虹吸管代替排水或進(jìn)水支管，稱雙虹吸快濾池。,生物膜法廢水處理設(shè)備,生物膜法廢水處理 屬好氧生物處理方法，主要依靠固著于載體表面的微生物來凈化有機(jī)物。 特點(diǎn)， 生物膜對污水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，管理方便，不會發(fā)生污泥膨脹； 微生物固著在載體表面，時代時間較長的高級微

15、生物也能增值，生物相更為豐富、穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥少； 能處理低濃度污水。 生物膜載體增加了系統(tǒng)的投資； 載體材料的比表面積小，反應(yīng)裝置容積負(fù)荷有限、空間效率低，在處理城市污水時處理效率比活性污泥法低。,分類 按生物膜與廢水的接觸方式不同，可分為： A. 填充式 廢水和空氣沿固定生長生物膜的載體（填料或轉(zhuǎn)盤）表面流過，并使他們充分接觸。 典型設(shè)備 生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤； B. 浸漬式 生物膜載體完全浸沒在水中，通過鼓風(fēng)曝氣供氧。若載體固定，則為接觸氧化法；若載體流化，則為生物流化床。,2.1生物膜法基本原理 1）生物膜的形成 在生物膜構(gòu)筑物中，填充著很多掛膜的固體介質(zhì)（濾料或填料），當(dāng)污水通過填

16、料時，填料截留了污水中的懸浮物質(zhì)，并將污水中的膠體物質(zhì)吸附在表面上，在供氧充足的條件下，其中的有機(jī)物質(zhì)使微生物很快得到繁殖，這些微生物由于進(jìn)一步吸附了污水中的懸浮物、膠體和溶解狀態(tài)的物質(zhì)，逐漸形成生物膜。 生物膜從開始形成到成熟要經(jīng)歷潛伏和生長兩個階段，一般的城市污水在20左右的條件下大致需要30天左右的時間。,2）生物膜凈化原理 由細(xì)菌、真菌和原生動物組成的生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，具有很大的表面積和很強(qiáng)的吸附能力。 棲息在生物膜上的微生物已吸附和沉淀在膜上的有機(jī)物為營養(yǎng)，將一部分有機(jī)物合成為細(xì)胞物質(zhì)，成為生物膜中新的活性物質(zhì)；另一部分成為分解代謝的產(chǎn)物，在分解代謝過程中放出能量，供微生物繁殖

17、生長。 生物膜老化脫落后進(jìn)入污水中，在二池沉淀池中沉淀下來成為污泥，澄清水后排出池外。 生物膜的生物相組成雖有機(jī)負(fù)荷、水利負(fù)荷、廢水成分、Ph值、溫度、供氧情況及其它影響因素的變化而變化。,2.2生物濾池 以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)，是對上述過程的強(qiáng)化。 生物濾池的基本工藝如圖,進(jìn)入生物濾池的污水需經(jīng)過預(yù)處理去除懸浮物等可能堵塞濾料的污染物，并使水質(zhì)均化。在生物濾池后設(shè)二沉池，以截留污水中脫落的生物膜，保證出水水質(zhì)。,生物濾池的主要特征 濾料固定，廢水自上而下流過濾料層。 由于和不同層面的微生物接觸的廢水水質(zhì)不同，因而微生物組成也不同時微生物的食物鏈

18、長、產(chǎn)生的污泥量少。 當(dāng)負(fù)荷低時，出水水質(zhì)可高度硝化。 生物濾池運(yùn)行簡易，靠自然通風(fēng)供氧，運(yùn)行費(fèi)用低。 生物濾池在發(fā)展過程中，從低負(fù)荷發(fā)展為高負(fù)荷，突破了傳統(tǒng)采用的濾料層高度，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 目前使用較多的生物濾池有普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池三種。,2.2.1普通生物濾池 普通生物濾池又叫滴濾池，是生物濾池早期的類型，即第一代生物濾池。 （1）構(gòu)造 由池體、濾床、布水裝置和排水系統(tǒng)組成。 1）池體 平面形狀多為方形、矩形和圓形 池壁多采用磚砌或混凝土建造，池壁帶小孔，以促進(jìn)濾層的內(nèi)部通風(fēng) 為防止風(fēng)吹而影響廢水的均勻分布，池壁頂應(yīng)高出濾層表面0.40.5m； 濾池壁下部通風(fēng)總面

19、積不應(yīng)小于濾池表面積的1%。,2）濾床 濾床由濾料組成，濾料對生物濾池有很大影響。 濾料要求：強(qiáng)度高、耐腐蝕、質(zhì)輕、顆粒均勻、比表面積大、空隙率高。 過去常用球狀濾料：如碎石，爐渣，焦炭等。 濾床分為工作層和承托層兩層。 工作層：粒徑2540mm，厚度為1.31.8m。 承托層：粒徑60100mm，厚度為0.2m。,近年來，常采用塑料濾料，其表面積可達(dá)100200m2/m3, 空隙率可達(dá)8090%； 濾料粒徑的選擇對濾池工作影響較大，濾料粒徑小，比表面積大，但空隙率小，增加了通風(fēng)阻力；濾料粒徑大，比表面積小，影響污水和生物膜的接觸面積。 粒徑的選擇還應(yīng)綜合考慮有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷的影響，當(dāng)負(fù)荷較

20、高時，采用較大的粒徑。,3）布水裝置 布水裝置的作用是將污水均勻分布到整個濾池表面，并應(yīng)具有適應(yīng)水量變化、不易堵塞和易于清通等特點(diǎn)。 根據(jù)結(jié)構(gòu)分類，可分為固定式和活動式兩種。 4）排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)設(shè)與池體的底部，包括滲水裝置、集水渠和總排水渠等。,5）普通生物濾池的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： A. 處理效果好，BOD5的去除率可達(dá)95%以上； B. 運(yùn)行穩(wěn)定、易于管理、節(jié)省能源。 缺點(diǎn)： A. 負(fù)荷低、占地面積大、處理水量?。?B. 濾池易堵塞，以滋生蚊蠅、衛(wèi)生條件差。 該濾池一般適用處理每日污水量不高于1000m3的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)有機(jī)廢水。,2.2.2 高負(fù)荷生物濾池 高負(fù)荷生物濾池是為解決普通生物濾

21、池在凈化功能和運(yùn)行中存在的實(shí)際負(fù)荷低，易堵塞等問題而開發(fā)出來的。 （1）高負(fù)荷生物濾池的工藝流程 主要采用處理水回流技術(shù)來保證進(jìn)入的BOD5值低于200mg/L，處理水回流后具有下列作用： A.均化與穩(wěn)定進(jìn)水水質(zhì)； B.加大水力負(fù)荷、加速生物膜的更新、抑制厭氧層發(fā)育、使生物膜保持較高活性； C.抑制蚊蠅的滋生、減輕臭味的散發(fā)。,如圖所示為單池系統(tǒng)幾種有代表性的流程 流程1）將生物濾池出水直接回流，有助于生物膜的接種和更新，提高初沉池的沉淀效果；但回流生物膜易堵塞濾料； 流程2）可避免加大初沉池的容積； 流程3）能提高初沉池的效果，但提高了初沉池的負(fù)荷； 流程4）的特點(diǎn)是不設(shè)二沉池，濾池出水直接回流到初沉池，以提高初沉池效果，兼行二沉池的功能。,當(dāng)原污水濃度較高或?qū)μ幚硭|(zhì)要求較高時，可以考慮二段濾池處理系統(tǒng)。 二段式生物濾池的有機(jī)物去除率可達(dá)90%以上，但負(fù)荷不均是其主要缺點(diǎn)。 一段負(fù)荷高，生物膜生長快，脫落的生物膜易于沉積并產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；二段負(fù)荷低，生物膜生長不佳，沒有充分發(fā)揮凈化功能。 為此可采用交替式二段生物濾池，兩種流程定期交替運(yùn)行。,（2）高負(fù)荷生物濾池的設(shè)計 高負(fù)荷生物濾池構(gòu)造如圖所示，其平面形狀多為圓形，采用旋轉(zhuǎn)布水裝置。 濾料粒徑一般為40100mm，空隙率較高； 其工作層層厚為1