水污染控制工程第10-1章.ppt

第二章 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,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0.030.01 m3/（103m3污水）；栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。,格栅的清渣方法,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,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 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=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。,作用用于废水处理或短小纤维的回收,类 型振动筛网水力筛网,填埋焚烧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，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。,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STOCKES）：,式中:水的动力黏度。,由上式可知，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小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。,在同一沉淀时间t，下式成立：故 对于沉速为u1（u1u0）的全部悬浮颗粒，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：,设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP，其中的（h/H）dP的颗粒将会从水中沉到池底而去除。,式中：P0沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的比例；（1-P0）沉速u0的颗粒去除率。,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。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。,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，并且沉砂池的个数或分格数应不 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，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,3.池总宽度b 式中：h2设计有效水深。4.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。,曝气沉砂池的特点：,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。,曝气沉砂池的构造：,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,