《水处理I-第二章：水的物理处理讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水处理I-第二章：水的物理处理讲解（230页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第二章 水的物理处理 2.1 格栅与筛网 2.2 沉淀理论 2.3 沉砂池 2.4 沉淀池 2.5 调节池 2.6 气浮 2.7 隔油和破乳 2.8 离心和磁力分离 2.9 过滤 物理处理对象：漂浮物、悬浮物质 物理处理方法和设备： 筛滤截留法筛网、格栅、滤池与微滤机等； 重力分离法沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池等； 离心分离法离心机与旋流分离器等； 2.1 格栅和筛网 2.1.1 格栅(Screen) （1）作用：用来去除可能堵塞用来去除可能堵塞水泵机组水泵机组及及管道阀门管道阀门的较粗的较粗 大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。 （2）位置：一般
2、在水泵的集水井之前 （3）分类: 形状、间隔、清扫方式 按形状 平面格栅：外侧式、内侧式 曲面格栅：固定式、旋转鼓筒式 按间隔 粗格栅 （50-100mm ） 中格栅 （10-40mm ） 细格栅 （3-10mm ） 按清渣 方式 人工清扫：小型污水处理厂 机械清扫：移动式、牵引式、回转式 （4）格栅的设计与计算 B 1、格栅的间隙数 n 式中：Qmax最大设计流量，m3/s e栅条间距，m h栅前水深，m v过栅流速，m/s 2、栅槽宽度 B B=s(n-1)+en (m ) 式中：B格栅宽度，m；n格栅间隙数; s栅条宽度，m； 3、通过格栅的水头损失 式中： h2过栅水头损失，m； h0
3、计算水头损失，m； g重力加速度，9.81 m/s2； 阻力系数，其值与格栅删条的断面的几何形状有关; 格栅的放置倾角； k系数，格栅受污染物堵塞后，水头损失增大的倍 数，一般k=3； 栅栅条断面形状计计算公式数值值 锐边锐边 矩形 迎水面为为半圆圆形的矩形 圆圆形 迎水、背水面均为为半圆圆形的矩 形 正方形 =2.42 =1.83 =1.79 =1.67 =0.64 格栅的阻力系数的计算公式 4、栅后槽总高度h总 式中：H栅槽总高度，m； h栅前水深，m； h1栅前渠道超高，一般h1=0.3m。 5、栅槽总长度L L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tg 式中： l1进水渠道渐宽部分长度，
4、 m; b1进水渠道宽度，m; 1进水渠展开角度，一般1=200； l2栅槽与出水渠道连接渠的渐缩长度，一般l2=0.5l1 H1栅前槽高，m； 6、每日栅渣产量 W 式中： W1栅渣量，m3/103m3；(0.01-0.1) K总生活污水流量总变化系数。 【例题分析】 2.1.2 筛网(Screen mesh) （1）作用：去除沉淀法难以去除的细小悬浮物(纤维、纸浆、藻类) （2）类型：振动筛网、水力筛网、转筒筛网； （3）筛网的设计计算 根据要去除杂物的粒径选择合适的筛网孔 径；（筛网之网眼尺寸应小于筛网之网眼尺寸应小于2 mm2 mm） 根据生产条件、产品性能以及价格，决定根据生产条件、
5、产品性能以及价格，决定 筛网种类，筛网种类，确定确定水力负荷水力负荷q q（m m 3 3 /minm/minm 2 2 ）；）； 计算筛网面积，选定筛网台数计算筛网面积，选定筛网台数 A=Q/qA=Q/q 2.2 沉淀理论 2.2.1 概述 污水中的悬浮物质，可在重力作用下沉淀去除； 根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀分为4种类型： 自由沉淀自由沉淀 絮凝沉淀絮凝沉淀 区域沉淀区域沉淀 压缩沉淀压缩沉淀 （1 1）自由沉淀）自由沉淀(Discrete Settling)(Discrete Settling)： 悬浮物质浓度不高；悬浮物质浓度不高； 颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态颗粒之间
6、互不碰撞，呈单颗粒状态( (离散状态离散状态) )； 沉速不变，各自独立完成沉淀过程；沉速不变，各自独立完成沉淀过程； （2 2）絮凝沉淀）絮凝沉淀(Flocculent Settling)(Flocculent Settling)： 悬浮物质浓度为悬浮物质浓度为50-500mg/L50-500mg/L； 颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用；颗粒之间可能互相碰撞产生絮凝作用； 颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快；颗粒的粒径与质量逐渐加大，沉速不断加快； （3 3）区域沉淀（成层沉淀，拥挤沉淀）区域沉淀（成层沉淀，拥挤沉淀）(Zone Settling)(Zone Settling)： 悬浮物
7、质浓度大于悬浮物质浓度大于500mg/L 500mg/L； 相邻颗粒之间互相妨碍、干扰；相邻颗粒之间互相妨碍、干扰； 沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒；沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒； 各自保持相对位置不变各自保持相对位置不变； 颗粒群结合成一个整体向下沉淀颗粒群结合成一个整体向下沉淀； 形成清晰的液形成清晰的液固界面，沉淀显示为界面下沉固界面，沉淀显示为界面下沉； （4 4）压缩沉淀）压缩沉淀(Compression Settling)(Compression Settling)： 颗粒在水中的浓度很高；颗粒在水中的浓度很高； 上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒的间隙水，上层颗粒在重力
8、作用下，挤出下层颗粒的间隙水， 使颗粒群被压缩；使颗粒群被压缩； Sedimentation is employed for the removal of suspended Sedimentation is employed for the removal of suspended solids from wastewaters. solids from wastewaters. In Discrete settling, the particle maintains its In Discrete settling, the particle maintains its individua
9、lity and does not change in size,shape, or individuality and does not change in size,shape, or density during the settling process. density during the settling process. Flocculent settling occurs when the particles agglomerate Flocculent settling occurs when the particles agglomerate during the sett
10、ling period with a resulting change during the settling period with a resulting change in size,shape and settling rate. in size,shape and settling rate. Zone settling involves flocculated suspension which formsZone settling involves flocculated suspension which forms a lattice structure and settles
11、as a mass, exhibiting a a lattice structure and settles as a mass, exhibiting a distinct interface during the settling process. distinct interface during the settling process. - -Industrial water pollution control (Third Edition) 2.2.2 沉淀类型的分析 （1）自由沉淀 A、自由沉淀速率 (Spherical ParticlesSpherical Particles
12、) 自由沉淀可用牛顿第二定律， 假设颗粒为球形假设颗粒为球形； F1 F2 F3 层流(laminar flow)：当流体流动时动时 ，各质质点间间互相平行，不相干扰扰。 紊流(turbulent flow)：流体除了向前流动动外，并碎成许许多漩涡涡，而与侧边侧边 的流体混合 。 B、沉淀颗粒去除率 1）沉淀实验： 取直径80-100mm，高度为1500-2000mm的沉淀筒n个； 将已知悬浮物浓度C0的水样，注入各沉淀筒，搅拌均匀后实验； 取样点设在水深 H=1200mm处； 在沉淀时间为t1,t2,titn时，分别在各取样筒内，取出 取样点以上的全部水样，分析各水样悬浮物的浓度，分别 为C
13、1,C2,CiCn ； 悬浮物的剩余量为x0= Ci/C0 ，相应的去除量为1- x0 ； 制作剩余量x0与ui关系曲线； 2）颗粒去除率计算： 若要求去除颗粒的沉速为u0=H/t； utu0 的所有颗粒物均被沉淀去除，去除量为：1- x0； ut500mg/L)； 在水的沉淀过程中，会出现一个清水和浑水的交界面，沉淀 过程也就是交界面的下沉过程； 出现四个区（清水区、等速沉淀区、过渡区、压缩区） 存在一由等速沉降转入压缩沉降的临界点； B、沉降过程曲线 1）临界点图解近似求解法 2）沉降过程曲线的相似性，与水深无关； t H1 H2 A1 A2 B1 B2 H 2.2.3 理想沉淀池原理 目
14、的目的：分析悬浮颗粒在实际沉淀池内的运动规律和沉淀效果； 理想沉淀池的基本假设理想沉淀池的基本假设： 沉淀池各过水段面上各点的沉淀池各过水段面上各点的流速均相同 流速均相同； 颗粒为颗粒为自由沉淀自由沉淀, ,颗粒的颗粒的水平分速等于水流速度水平分速等于水流速度； 颗粒沉到底即认为被去除颗粒沉到底即认为被去除； 流入区沉淀区流出区 A B D C Q H h Q II III I IV L v utu0 污泥区 平流理想沉淀池示意图 E F G utv ,v ,颗粒被沉淀去除颗粒被沉淀去除; ; 当颗粒沉速当颗粒沉速u u t t 0.4 池总高度H H= h1+ h 式中： h1超高，m；
15、h工作水深，m； 校核池内实际水平流速v (2 mm/s90 疏水表面，易于为气泡所粘附；气固之间粘附强疏水表面，易于为气泡所粘附；气固之间粘附强 水气 水固 气固 c、界面自由能 W= S （S-界面面积） 颗粒与气泡粘附前，体系界面自由能之和 (S=1)： W1 = 水气 + 水固 颗粒与气泡粘附后，体系界面能为： W2 = 气固 界面能的减少值：界面能的减少值： W= W= W1- W2 = = 水气 + 水固 - 气固 W W越大，推动力越大，易于气浮处理；越大，推动力越大，易于气浮处理； II、气-粒气浮体的亲水吸附和疏水吸附 亲水吸附：接触角小，气浮体结合不牢易脱落； 疏水吸附：接触角大，气浮体结合牢固不易脱落； 平衡状态时，三相界面张力间的关系为： 水固 = = 水气 cos(180cos(180 0 0- - ) ) + + 气固 cos cos = =（ 气固- 水固） ）/ / 水气 W= W= W1- W2 = = 水气+ 水固- 气固 = = 水气 ( ( 1-1-coscos ) ) 当当 0 0 0 0 ，cos cos1 1， 则则 ( (
