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1、1城市污水处理厂基本流程2第十章污水的物理处理第一节格栅和筛网3格栅由一组（或多组）相 平行的金属栅条与框架组 成，倾斜安装在进水的渠 道，或进水泵站集水井的 进口处，以拦截污水中粗 大的悬浮物及杂质。作用：去除可能堵塞水泵 机组及管道阀门的较粗大 悬浮物，并保证后续处理 设施能正常运行。选用栅条间距的原则： 不堵塞水泵和水处理厂 站的处理设备。格栅的 作用格栅所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道 系统的类型，污水流量以及栅条的间距等因素有关， 可参考的一些数据：当栅条间距为1625mm时，栅渣截留量为 0.100.05m3/103m3污水；当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为 0.0
2、30.01 m3/103m3污水；栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。4人工清除设计面积应采用较大的安 全系数，一般不小于进水 渠道面积的2倍，以免清 渣过于频繁。与水平面倾角： 4560机械清除过水面积一般应不小于 进水管渠的有效面积的 1.2倍。与水平面倾角： 6070格栅的清渣方法5XG型旋转式格栅除污机上海松江东部污水处理厂6上海松江东部污水处理厂上海松江东部污水处理厂7上海天山水质净化厂上海曲阳水质净化厂8GL型格栅除污机9上海石洞口污水处理厂10上海嘉定水质净化厂 曝气沉砂池前细格栅格栅运行的控制11格栅栅条 断面形状过格栅渠道 的水流流速污水过栅条 间距的流速矩形圆
3、形方形圆形的水利条件较方 形好，但刚度较差。目前多采用断面形 式为矩形的栅条。格栅栅条 断面形状过格栅渠道 的水流流速污水过栅条 间距的流速一方面泥沙不至于 沉积在沟渠底部另一方面截留的污染 物又不至于冲过格栅通常采用0.40.9m/s格栅渠道的宽度要设置得当， 应使水流保持适当流速12格栅栅条 断面形状过格栅渠道 的水流流速污水过栅条 间距的流速为防止栅条间隙堵塞 一般采用0.61.0m/s最大流量时可高 于1.21.4m/s渐扩20 沉底大于水头损失格栅的设计与计算13通过格栅的水头损失h2的计算：khh=02kgvh=sin220h0-计算水头损失，m； v-污水流经格栅的速度，m/s；
4、 -阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，见表10-4； -格栅的放置倾角； g-重力加速度，m/s2； k-考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数， 可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。 城市污水一般取0.10.4m。格栅的设计与计算格栅的建筑尺寸1.格栅的间隙数量n可由下 式决定：式中：qvmax-最大设计流 量，m3/s； d-栅条间距，m； h-栅前水深，m； v-污水流经格栅的速 度，m/s2.格栅的建筑宽度b由下式决定式中：b-格栅的建筑宽度，m s-栅条宽度，m 3.栅后槽的总高度h总由下式决定式中：h-栅前水深，m； h2-格栅的水头损失，m；
5、 h1-格栅前渠道超高，一般 h1=0.3m。)(/sinmax个vhdqvn=)() 1(mndnsb+=21hhhh+=总14格栅的建筑尺寸4.格栅的总建筑长度L由下 式决定式中：L1-进水渠道渐宽部位 的长度，m；其中：b1-进水渠道宽度m； 1-进水渠道渐宽部位的展开 角度，一般1=20； L2-格栅槽与出水渠道连接 处的渐窄部位的长度，一般 L2=0.5L1 ； H1-格栅前的渠道深度，m。5.每日栅渣量W由下式 决定式中： W1-栅渣量，m3/103m3污 水； KZ-生活污水流量总变化 系数。)(/5.00.1121mtgHLLL+=11 12tgbbL=)/(100086400
6、31maxdmKWqvWZ=作用 用于废水处理或 短小纤维的回收型式 振动筛网 水力筛网筛网15填埋 焚烧（820以上） 堆肥 将栅渣粉碎后再返回废水中，作为 可沉固体进入初沉池。格栅、筛网截留的污染物的处置方法：第二节沉淀的理论基础16沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作 用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。沉淀处理工艺的四种用法沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，减轻后续生物处 理构筑物的有机负荷二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活 性污泥等，使处理后的水得以澄清。污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩， 以减小
7、体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。自由沉淀悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体 之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀， 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中，颗粒 的物理性质不变。发生在沉砂池中。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和 浓度，沉淀可分成四种类型悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮 颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相 互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈 曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形 状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属 于这种类型。絮凝沉淀区域沉淀或 成层沉淀压缩沉淀悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以 上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的 影响，颗粒间相对位置保持不变，形成 一个整体共同下沉，与澄清
8、水之间有清 晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩 池中发生。悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤 压成团状结构，互相接触，互相支承， 下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用 下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污 泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在 压缩沉淀。17自由沉淀及其理论基础分 析 的 假 定沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等 不变颗粒为球形颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和 其他颗粒影响。静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用 产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的 重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即成 等速下沉。悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力时，下沉；重力等于浮力时，相对静止；
9、重力小于浮力时，上浮。配图说明181.悬浮颗粒在水中受到的 力Fg Fg-是促使沉淀的作用力， 是颗粒的重力与水的浮力 之差：式中： Fg-水中颗粒受到的作用力； V-颗粒的体积； S-颗粒的密度； L-水的密度； g-重力加速度。2.根据牛顿定律，水对自 由颗粒的阻力为：式中： FD-水对颗粒的阻力； -阻力系数； A-自由颗粒的投影面积； uS-颗粒在水中的运动速度， 即颗粒沉速。悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析)(LSLSggVgVgVF=)2/(2 SLDuAF=球状颗粒自由沉淀的沉速公式当颗粒所受外力平衡时，DgFF=即)2/()(2 SLLSuAgV=2/13)(4
10、=LdguLS S23 41 61dAdV=，因得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：19当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周 围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力 作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层 流状态。 在层流状态下，=24/Re，带入式中，整理 得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯 定律）：2 181dguLS S=是水的动力粘度。由上式可知，颗粒沉降速度uS与下述因素有关：2 181dguLS S=斯托克斯定律当当S大于大于L时，时，S-L为正值，颗粒以u为正值，颗粒以uS下沉；下沉； 当当S与与L相等时，u相等时，uS=0，颗粒在水中呈悬浮状 态，这种颗粒不能用
11、沉淀去除；=0，颗粒在水中呈悬浮状 态，这种颗粒不能用沉淀去除； S小于小于L时，时，S-L为负值，颗粒以u为负值，颗粒以uS上浮，可用 浮上法去除。上浮，可用 浮上法去除。 u uS与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有 助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有 助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。u uS与成反比，随水温上升而下降；即沉速受水 温影响，水温上升，沉速增大。与成反比，随水温上升而下降；即沉速受水 温影响，水温上升，沉速增大。20沉淀池的工作原理理想沉淀池进口区域、 沉淀区域、 出口区域、 污泥区域沉淀区过水断面
12、上各点的水流速度均相同，水平流速为v； 悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u； 在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个 过水断面上； 颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。理想沉淀池的几个假定：理想沉淀池的几个假定：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：21式中：v-颗粒的水平分速； qv-进水流量； A-沉淀区过水断面面积，Hb； H-沉淀区的水深； b-沉淀区宽度。当某一颗粒进入沉淀池后另一方面，颗粒在重力 作用下沿垂直方向下 沉，其沉速即是颗粒的 自由沉降速度u。一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速 v等于水流速度；颗粒运动的轨迹为其
13、水平分速v和沉速u的矢量和，在 沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度为i=u/v。bHqvAqvv=/设u0为某一指定颗粒的最小沉 降速度。 I.当颗粒沉速uu0时，无论 这种颗粒处于进口端的什 么位置，它都可以沉到池 底被去除，即图10-12a中 的迹线xy与xy。 II.当颗粒沉速u1u0时，位于 水面的颗粒不能沉到池 底，会随水流出，如图10- 12b中轨迹xy所示；而当 其位于水面下的某一位置 时，它可以沉到池底而被 去除，如图中轨迹xy所 示。 说明对于沉速u1小于指定颗粒 沉速u0的颗粒，有一部分 会沉到池底被去除。22在同一沉淀时间t，下式成立：故对于沉速为u1（u1u0）的全部
14、悬浮颗粒，可被沉淀于池底的 总量为：而沉淀池能去除的颗粒包括uu0以及 u1u0的两部分，故沉 淀池对悬浮物的去除率为：tuHtuh=01；=0001 00011/uudPuudPuu+=00001)1 (uudPuP%dPHh设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP%，其中的的颗 粒将会从水中沉到池底而去除。01/uuHh=dPuudPHh01=式中：P0-沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数； （1-P0）-沉速u0的颗粒去除百分数。图10-12的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：将上式带入式qv/A-反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率， 或称沉淀池的过流率，用符号
15、q表示：理想沉淀池中，u0与q在数值上相同，但它们的物理概念不同： u0的单位是m/h；q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流 量，单位是m3/m2h。故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以求得理 想沉淀池的过流率或表面负荷率。 理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A有关，与池深H无关， 即与池的体积V无关。Aqvq/=bHqvAqvv=/HLuv/0=)/(0HLuv=Aqvu/0=AubHHLuqv=00)/(中并简化后得出23第三节沉砂池沉砂池 的作用沉砂池的 工作原理沉砂池的 几种型式从污水中去除砂子、煤渣等比重较 大的无机颗粒，以免这些杂质影响 后续处理构筑物的正常运行。平流式、竖流
16、式、曝气沉砂池 旋流式沉砂池、Doer沉砂池等以重力或离心力分离为基础，即将 进入沉砂池的污水流速控制在只能 使比重大的无机颗粒下沉，而有机 悬浮颗粒则随水流带走。24沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数：城市污水厂一般均设置沉砂池，并且沉砂池的只数或分格数应不 小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。设计流量应按分期建设考虑。 最大时流量、最大组合流量、合流制流量沉砂池去除的砂粒比重为2.65、粒径为0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约 为60%，容重约1500kg/m3。贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于 55。排砂管直径不应小于200mm。沉砂池的
