废水物理处理

第三章污水的物理处理重点：污水的基本物理处理工艺，格栅，沉淀池，沉砂池。难点：沉淀池的基本理论，各个基本工艺的常见类型。（课件不得复制）3.0概述3.1格栅3.2破碎机3.3沉淀理论3.4沉砂池3.5沉淀池3.0概述污水物理处理是利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。是污水处理的基本方法。生活污水和工业废水含有大量的漂浮物与悬浮物质，污水处理法的处理对象就是这些漂浮物与悬浮物质。采用的处理方法：1.筛滤截留法：筛网、格栅、滤池、微滤机、砂滤2.重力分离法：沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池。3.离心分离法：离心机与漩流分离器。返回3.1格栅3.1.1格栅与及其功能格栅放置在污水流程的渠道或泵站集水池进口处，由一组平行金属栅条或筛网组成。格栅的功能1.截留较大的悬浮物或漂浮物2.减轻后续处理构筑物的负荷3.保护后续处理构筑物或水泵机组栅渣及清除方式1.栅渣量取决于栅条距离、污水性质删渣含水率：70%~80%，容重：750kg/m32.清除方式a.人工清除：只适合小型工程b.机械去除：适合大水厂、卫生条件好，栅渣量0.2m33.1.2格栅种类平面格栅：栅条+框架1.格栅间隙据e的大小可分为：细格栅e10㎜中格栅10㎜～40㎜粗格栅50㎜～100㎜2.安装角度：倾角60°、75°、90°曲面格栅1.固定曲面格栅：利用渠道的水流速度，推动浆板转动2.旋转简式格栅3.1.3格栅的设计设计规定1.设计参数及其规定：①水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。②污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：(a)人工清除25～40mm；(b)机械清除16~25mm；(c)最大间隙40mm。污水处理厂亦可设置粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50～150mm。③如水泵前格栅间隙不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。④栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：(a)格栅间隙16～25mm，0.10～0.05m3／103m3(栅渣／污水)(b)格栅间隙30～50mm，0.03～0.01m3／103m3(栅渣／污水)栅渣的含水率一般为80％，容重约为960kg／m3。⑤大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3)，机械清渣。⑥机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。⑦过栅流速一般采用0.6～1.0m／s。⑧格栅前渠道内水流速度一般采用0.4～0.9m／s。⑨格栅倾角一般采用45°～75°。国内一般采用60°～70°。⑩通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m。⑾格栅间须设置工作台，高出栅前最高设计水位0.5m。并设安全、冲洗设施。⑿格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。工作台正面过道宽度：(a)人工清除不应小于1.2m；(b)机械清除不应小于1.5m。⒀机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。⒁设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。⒂格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。格栅计算设计中选择二组格栅，N=2组，每组格栅单独设置1.格栅的间隙数vhNbsinαQnn——格栅栅条间隙数（个）；Q——设计流量（m3/s）；α——格栅倾角；N——设计的格栅组数（组）；b——格栅栅条间隙（m）；h——格栅栅前水深（m）；v——格栅过栅流速（m/s）。2.格栅槽宽度B=S(n－1)+bn式中：B——格栅槽宽度（m）；S——每根格栅条的宽度（m）。3.通过格栅的水头损失式中h1——水头损失（m）；β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42；k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。3.栅后明渠的总高度H=h+h1+h2式中H——栅后明渠的总高度(m)；h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m。4.每日栅渣量式中W——每日栅渣量（m3/d）；W1——每日每103m3污水的栅渣量m31000WQ86400W1sinα2gvbSkβh2341返回3.2破碎机把污水中的较大的悬浮固体破碎成较小的、较均匀的碎块，仍留在污水中，随水流到后续的污水处理构筑物进行处理返回3.3沉淀理论3.3.1概述沉淀水中的可沉固体物质在重力作用下下沉，从而与水分离的过程。沉淀功能：1.用于一级处理去除杂质、颗粒状物2.用于二级处理：初次沉淀池，减轻后续处理设施的负荷二次沉淀池，分离去除的生物污泥，泥水分离3.用于灌溉或氧化塘稳定水质去除水中虫卵或固体颗粒沉淀类型悬浮固体浓度低，而且颗粒之间不发生聚集，因此在沉降过程中颗粒的形状、粒径和密度都保持不变，互不干扰地各自独立完成匀速沉降过程。固体颗粒在沉沙池及初次沉淀池内的初期沉降就属于这种类型。悬浮固体浓度也不高，但颗粒在沉降过程中接触碰撞时能互相聚集为较大的絮体，因而颗粒粒径和沉降速度随沉降时间的延续而增大。颗粒在初次沉降池内的后期沉降及生化处理中污泥在二次沉淀池内的初期沉降，就属于这种类型。1.自由沉降2.絮凝沉降成层沉降也称集团沉降、区域沉降或拥挤沉降。悬浮固体浓度较高，颗粒彼此靠的很近，吸附力将促使所有颗粒聚集为一个整体，但各自保持不变的相对位置共同下沉。此时，水于颗粒群体之间形成一个清晰的泥水界面，沉降过程就是这个界面随沉降历时下移的过程。生化处理中污泥在二次沉淀池内的后期沉降和在浓缩池内的初期沉降就属于这种类型。当悬浮液中的悬浮固体浓度很高时，颗粒之间便互相接触，彼此上下支承。在上下颗粒重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出，颗粒相对位置不断靠近，颗粒群体被压缩。生化污泥在二次沉淀池和浓缩池内的浓缩过程就属于这种类型。3.成层沉降4.压缩（沉降）沉淀类型比较种类悬浮物浓度固体颗粒沉淀过程特征应用自由沉淀低不碰撞，不具有絮凝特征不改变尺寸、形状，不互相粘合沉砂池，初沉池前期絮凝沉淀不高50~500mg/L碰撞，有凝聚特性改变尺寸形状、互相干扰初沉池中后期区域沉淀高500mg/L互相干扰沉速下降，颗粒分层二沉池后期压缩沉淀很高互相接触支撑上压，下承二沉池池底，污泥浓缩池2yggdμρρ181u3.3.2个体自由沉淀规律斯托克斯公式2du沉淀0悬浮0上浮0ρρygμ1u讨论2.1.∴d↗，u↗提高沉淀效率；3.∴T↗，有利于沉淀。3.3.3沉淀实验，沉淀曲线（自由沉淀）第一种实验100%CiCCEtHui0ii1.污水搅拌均匀注入n个沉淀筒（沉淀筒的大小d=80mm，h=1500~2000mm），测量悬浮物浓度C0；2.经过t1、t2……tn-1、tn沉淀时间后，分别从各沉淀筒的一定高度H处（1200mm）取同样样品，分别测C1、C2……Cn-1、Cn；3.计算各沉淀时间的沉淀效率和沉淀速度u第二种实验0iCC0tuu1.污水搅拌均匀后注入n个沉淀筒，经过t1、t2……tn-1、tn时后取H段以上的全部水样，测水样中悬浮物浓度C1、C2……Cn-1、Cn；2.ut≥u0=H/t，去除率η1utu0，但取样面附近η2∴η=η1+η2令u0——某一特定沉速P0——ut≥u0时，颗粒与悬浮颗粒总量之比，即悬浮物剩余量P03.对utu0的每一种颗粒，去除各种不同粒经dpuuη0p00tP0且絮凝沉淀的沉淀曲线1.污水搅匀后注入设有一系列取样口的沉淀筒（h=150~200mm，H=1500~2000mm），测出悬浮物浓度C0；2.经不同时间t，在不同深度取一定量污水，测浓度Ci；3.计算E4.绘制絮凝沉淀曲线3.3.4理想沉淀池的沉淀原理定义为分析易浮颗粒在沉淀池运动的规律及其效果而提出的一种概念。假设条件1.污水在池内没水平方向作等速流动水平流速为v，从入口到出口的流边时间标。2.在流入区，颗粒沿截面AB均匀分布，并处于自由沉淀状态，颗粒的水平分速度等于水平流速。3.颗粒沉到池底即认为被去除。功能分区流入区、流出区、沉淀区、污泥区1.颗粒随水流进入沉降区后，其运动轨迹为斜率等于u/v的直线。为了完全分离沉速为u0的颗粒，可得u0/v=H/L。2.对于u≥u0的颗粒，有u/v≥H/L，因而能全部被除去，沉降效率等于(1-p)×100(%)。对于uu0的颗粒，一部分被水流带出沉淀池，一部分颗粒能被完全除去。3.如果沉淀池沉降区的表面积为A，沉淀池宽为B，处理水量为Q，则有：理想沉淀池分析oqAQLBHBvLHvu。可以得到：式中Q/A是沉淀池设计的一个重要参数，称为表面负荷，以q0表示，其单位是m3/m2·h。4.表面负荷①表面负荷q0在数值上等于除去的颗粒的沉速u0②表面负荷q0值愈小，沉速u≥u0的颗粒占SS总量的比例愈大，沉速uu0中能被除去的比例也愈大，总沉降效率E也就愈高。③表面负荷与水深无关。当沉降区容积一定时，水深愈浅，则表面积愈大。因此，产生了“浅层沉降”的应用。oqAQLBHBvLHvu。3.根据上面的公式1.在实际沉淀池中，理想沉淀池的假设条件都不存在。颗粒沉速、温度差、密度差、池内死角、水与池壁摩擦、配水、集水装置等因素使得颗粒的沉速降低，水流水平分速v可能使已沉降的颗粒被重新冲起。2.二者的综合效果是只有采用比理想条件更长的沉降时间和更小的表面负荷，才能达到预期的分离效果。因此，将静置沉降曲线用于沉淀池的设计时，常按以下的经验公式确定设计表面负荷q和沉降时间t:u0、t0——分别为由沉降曲线上查得的理论沉降速度和沉降时间。返回实际沉淀池分析o）u1.751到1.251（qo（1.5到2.0）tt3.4沉砂池3.4.1沉砂池作用去除污水中比重较大的无机颗粒物设于泵站倒虹管前减轻机械、管道的磨损设于初沉池前，减轻沉淀池负荷，以及改善污泥处理构筑物的处理条件。3.4.2分类平流式沉砂池1.组成：入流区、出流区、闸板、水流部分及沉砂斗2.特点：沉砂效果好、工作稳定、构造简单。3.设计参数①设计流量：按照最大流量Qmax设计（污水自流时），按照水泵组合量设计（水泵抽水时），降雨时设计流量（合流制）②水平流速保证无机颗粒下沉而有机颗粒不沉③停留时间④有效水深0.15m/sQ0.3m/sQminmax曝气沉砂池1.曝气作用：使污水中有机颗粒经常处于悬浮状态，使砂粒相互摩擦并承受曝气剪切力，去除砂粒上附着的有机物，有利于获得洁净的砂粒。2.构造图(右下角)0.12m/s0.08v0.30m/s＝0.25v水平max旋转3.设计参数②停留时间：1－3min③有效水深2～3m④宽深比1～1.5，长宽比约为5①多尔沉砂池和钟式沉砂池1.特点多尔沉砂池——对平硫沉砂池的发展，重力沉砂＋洗砂钟式沉砂池——对曝气沉砂池的发展，机械搅拌产生离心力2.构造3.钟式沉砂池运行3.4.3排砂方式多斗底重力排砂、机械挂砂、泵吸式排砂、抓斗抓砂返回3.5沉淀池3.5.1分类竖流式沉淀池平流式沉淀池辐流式沉淀池3.5.2平流沉淀池构造进水区：进水潜孔、进水挡板、配水强——配水均匀出水区：出水浮渣挡板，集水槽、出水渠——集水均匀污泥区：泥斗、排泥机械——排泥通畅a进水档板作用：消能，均匀布水b出水档板作用：阻挡水面的浮渣及油平流沉淀池排泥方式静水压法、机械排泥法（刮泥、吸泥）3.5.3辐流式沉淀池特点1.辐流沉淀池是一种直径较大的圆形池，废水经进水管进入中心布水筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔整流挡板，沿径向呈辐射状流向池周，经稳流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。2.沉于池底的泥渣，由安装于衍架底部的刮板以螺线形轨迹刮入泥斗，再借静压或污泥泵排出。3.由于过流断面由中心向周边不断增大，水平分速逐渐减小，因此悬浮固体颗粒沉降轨迹呈下垂曲线。4.圆形池体，变速水流，机械排泥向心辐流池传统辐流池的不足：中间进水区过水断面最小，水流流速最大，影响处理效果。向心辐流池周边进水，周边出水，进水、出水断面最大，流速最小，可以提高处理能力。构造辐流池排泥设施辐流池的运行过程1.竖流沉淀池多用于小流量废水中絮凝性悬浮固体的分离，池面多呈圆形或正多边形，其