污水的物理处理(1)

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1、第十章 污水的物理处理(1),第一节 格栅和筛网,第二节 沉淀的基础理论,第三节 沉砂池,污水的物理处理技术,概念：利用物理方面的重力和机械力 作用的污水处理技术 处理对象：漂浮物和悬浮物 主要方法： 筛滤截留法-格栅、过滤 重力分离-沉砂、沉淀、隔油、气浮 离心分离法-离心分离机,第一节 格栅和筛网,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。,格栅的种类,按栅条的

2、间距: 粗、中、细 (p15) 按清渣方式: 人工和机械,格栅的清渣方法,人工和机械清理的格栅典型设计资料,格栅所截留的污染物数量,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 0.030.01 m3/（103m3污水）；栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。,XG型旋转式格栅除污机,回转式固液分离机,螺旋压榨细格栅,螺旋压榨细格栅,回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机,GL型格栅除污机,齿耙式格栅除污机,阶梯式细格栅,曝气沉砂池前细格栅,格栅的液位差自动控制,设置格栅的一般特征,格栅栅条 断面形状,过格栅

3、渠道 的水流流速,污水过栅条 间距的流速,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,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,格栅的设计与计算,格栅形式的选择 尺寸计算 水力计算 栅渣量的计算及其处置方法,格栅设计实例,已知 某污水处理厂的最大设计流量Q=0.2 立方米/秒（17280吨/天），总变化系数为1.50，求格栅的各部分尺寸。规模较大，采用机械清洗形式,按规范和经验设定参数,栅前水深：h=0.4m 过栅流速：0.9m/s ( p22 中格栅) 栅条间隙宽度：b=0.021m ( p14) 格栅倾角: a=60 (p17) 栅渣量：0

4、.07 m3/（103m3污水） （当栅条间距为1625mm时，栅渣截留量为0.100.05m3/（103m3污水）；,栅槽的宽度（）确定（p23）0.8 进水渠道渐宽部分长度：L1 = (B-B1)/2tga1=0.22m （a1由渠水流速而定，要求进水渠流速为0.77m/s) 出水渠道渐窄部分的长度： L2=L1/2=0.11,过栅水头损失（栅条断面为矩形） 如p24公式h20.097m 栅后槽总高度：H=h1+h+h2=0.8m 栅槽总长度：L=L1+L2+0.5+1.0+H/tga=2.24m 每日栅渣量：W=0.8m3/d0.2m3/d,通过格栅的水头损失h2的计算：,式中： h0计

5、算水头损失，m；v污水流经格栅的速度，m/s；阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关；格栅的放置倾角；g重力加速度，m/s2；k考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数，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/s。,格 栅 的 建 筑 尺 寸,4.格栅的总建筑长度L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=2

6、0；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。,作用 用于废水处理或 短小纤维的回收,形式 振动筛网 水力筛网,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 沉淀的基础理论,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,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,自由沉淀及其理论基础,分 析 的 假 定,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，

7、相对静止；重力小于浮力时，上浮。,1.悬浮颗粒在水中受到的力FgFg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。,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时，,得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：,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，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，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）：,式中:水的动力黏度。,由上式可

8、知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：,斯托克斯定律:,当s大于L时，s-L为正值，颗粒以us下沉； 当s与L相等时，us=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L时，s-L为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。 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。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。,沉淀池的工作原理,理想沉淀池,分为： 进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域 四个部分,沉淀区过水断面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

9、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：,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：,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,设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。 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，即左上图中的迹线xy与xy。 当颗粒沉速uu0时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如左下图中轨迹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u小于指定颗

10、粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。,上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：将上式带入式中 并简化后得出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。,重要结论,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。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，只要确定颗粒

11、的最小沉速u0，就可以求得表面负荷率。,沉淀的基础理论 要点,沉淀池的应用具体工艺名称 沉淀的类型 自由沉淀的沉速公式-斯托克斯公式 沉淀效率-百分去除率 沉淀池工作原理：2个结论,第三节 沉 砂 池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,沉砂池的 几种形式,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，个数或分格数应不小于2； 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相对密度为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2d沉砂量计算

12、，贮砂斗壁的倾角不应小于55,排砂管直径不应小于200mm。沉砂池的超高不宜小于0.3m。,平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简单，工作稳定。,平流式沉砂池,污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为3060s；有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，池宽不小于0.6m；池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。,平流式沉砂池的系统参数,平流沉砂池设计步骤,沉砂部分的长度 水流断面积 池的总宽度 贮砂斗的容积、尺寸,3.池总宽度b 式中： h2设计有效水深。4.

13、贮砂斗所需容积V式中: X城市污水的沉砂量,一般采用30m3/(106m3污水）;T排砂时间的间隔,d;kz 生活污水流量的总变化系数。,平 流 式 沉 砂 池 的 计 算 公 式,7.池总高度h式中: h1超高，m；h2有效水深,m;h3贮砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin 式中:qvmin 设计最小流量，m3/s； n1最小流量时工作的沉砂池数目; Amin 最小流量时沉砂池中的水 流断面面积，m2。,平 流 式 沉 砂 池 的 计 算 公 式,沉砂中含有机物的量低于5%； 由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。（）,曝气沉砂

14、池的特点：,曝气沉砂池的构造,曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装置； 在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5的 坡度，以保证砂粒滑入砂槽； 为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。,曝气沉砂池剖面示意,曝气沉砂池的工作原理,污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s ），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。,曝气沉砂池实景,水平流速一般取0.080.12m/s。污水在池内的停留时间为46min；雨天最大流量时为13 min。如作为预曝气，停留时间为1030min。池的有效水深为23m，池宽与池深比为11.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板。曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为0.60.9m，并应有调节阀门。曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。 。,曝气沉砂池的设计参数,