水污染控制工程物理处理.ppt

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1、课程内容,概论污水的物理处理污水的生化处理污水的化学处理物理化学处理城市污水回用污泥的处理和处置水处理工艺设计,常用的物理方法,隔滤（筛滤、过滤）法 格栅、筛网、过滤沉淀与澄清法 沉淀池、沉砂池、隔油和破乳、浮上法,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,XG型旋转式格栅除污机,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。,

2、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,人工清除污物的格栅,履带式机械格栅,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

3、条间距的流速,格 栅 的 设 计 与 计 算,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,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：,三、过滤1、定义 是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。（细小悬浮颗粒、胶体颗粒）2、分类 根据所采用的过滤介质不同，可分为四类：格筛过滤、微孔过滤、膜过滤、深层过滤,第一节 格栅、筛网、过滤,过滤的分类,采用成型滤材，(滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等)，也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂(如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼去除物：

4、粒径细微的颗粒定型的商品设备很多,过滤介质：栅条或滤网去除物质：粗大的悬浮物设备：格栅、筛网和微滤机,第一节 格栅、筛网、过滤,过滤介质：半透膜推动力(如压力、电场力等)去除物：水中细菌、病毒、有机物 和溶解性溶质。主要设备：反渗透、超过滤和 电渗析等。,过滤介质：颗粒状滤料 如石英砂、无烟煤等。去除物：水中的悬浮物。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。,在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足用水要求。（浊度降低，为滤后消毒创造良好的条件）在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段；作为生化处理后的深度处理，使滤后水

5、达到回用的要求。常用过滤设备：快滤池。,3、过滤在水处理中的作用：,普通快速滤池构造,进水管，待过滤的水由此进入,集水渠，进水及收集反洗水,过滤介质，水通过介质得到过滤,底部配水系统，收集过滤后的水或均匀分配反洗水,垫层，支撑滤料和均匀分配反洗水,清水管，过滤后的水由此排出,反洗水收集槽，反洗水由此排出滤池,反洗水管，反洗水由此进入,反洗水收集槽，收集所有滤池的反洗水,4.工作过程由过滤与反冲洗两部分组成。5.滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水量，单位为m3/（m2h）或m/h。6.工作周期是指从过滤开始到冲洗结束的一段时间。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。滤池的工作周期为1224h

6、。,第一节 格栅、筛网、过滤,7、过滤机理,过滤的机理可分为迁移、附着、脱落三种 1）迁移（阻力截留）悬浮颗粒脱离流线与滤料颗粒接触。悬浮物颗粒（大）表层滤料的空隙中 滤膜（滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高）属于阻力截留或筛滤作用。,主要的过滤作用,7、过滤机理,过滤的机理可分为迁移、附着、脱落三种 2）附着（接触絮凝）悬浮颗粒与滤料颗粒进行吸附，不再脱落。滤料表面形成较大的比表面积，具有较强的吸附能力。属于接触凝聚作用。,7、过滤机理,过滤的机理可分为迁移、附着、脱落三种 3）脱落反冲洗时滤层膨胀一定高度，处于流化状态，进行悬浮颗粒物的去除。高速反冲洗水流的水力冲刷作用水里旋转

7、过程中碰撞、摩擦,按滤层结构分,单层滤料滤池：以石英砂做为滤料。,双层滤料滤池：在石英砂滤料上面再放 一层粒度比较粗的白煤或无烟煤。,三层滤料滤池：在双层滤池基础上再在石 英砂滤料下面放一层粒度更细、比重 更大的滤料，一般用磁铁矿。,8、滤料,8、滤料,8、滤料,滤料布置原则:反粒度、顺比重 一般滤料选择应满足以下要求：（1）有足够的机械强度.（2）有较好的化学稳定性、耐腐蚀性；（3）有适宜的级配和足够的空隙率。级配-滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料数量比例（4）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角（5）滤料应价廉，货源充足。,滤 料,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过

8、滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,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,活性污泥在二沉池中的沉淀过程,一、自由沉淀及其理论基础,分析的假定,式中：As运动方向的面积 Cd牛顿无因次阻力系数：Cd=f(Re)us颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为 us（最终沉降速度）,一、自由沉淀及其理论基础,自由沉淀颗粒受力情况,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时，,即,因,得球状颗粒自由沉淀的沉速

9、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，Cd=24/Re，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式,动力粘滞度,颗粒沉速us的决定因素是s-L，当sL时，颗粒下沉，反之则上浮。颗粒沉速us与d2成正比，所以增大d，大大提高沉降（上浮）效果。us与L(动力粘滞度）成反比，决定于水质、水温，在水质相同时，TL us。由于污水中颗粒非球形，故stokes 定律不能直接用于工艺计算，需对非球形颗粒修正。,斯托克斯定律,1、理想沉淀池 Hazen和Camp提出这一概念。其假设条件是：（1

10、）水平等速流动。（2）进口区颗粒均匀分布。（3）等速下沉，下沉速度为us。（4）颗粒一经沉到水底再不重新浮起。指定颗粒沉速u0：指定颗粒最小的沉降速度。（给定时间内，位于进水口水面上的颗粒正好沉淀到池底的沉降速度。）,二、沉淀池的工作原理,理想沉淀池示意图,B,设处理水量为qv(m3/s),沉淀池宽度为B，水面面积A=BL，故颗粒在池内的沉淀时间为：,沉淀池容积：,根据理想沉淀池的原理，可说明两点：,理想沉淀池的表面负荷,q的物理意义:量纲 m3/m2.s 在单位时间内沉淀池单位表面积的流量。表面负荷或溢（过）流率.u0的物理意义：量纲 m/s 单位时间内制定颗粒沉降距离。只要确定颗粒的最小沉

11、速 u0，就可以求得理想 沉淀池的表面负荷q。u0只与横断面有关，与沉淀池深度（体积）无关。,根据理想沉淀池的原理，可说明两点：,2、实际沉淀池 理论值与实际值之间的关系,二、沉淀池的工作原理,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,沉砂池的作用,沉砂池的工作原理,沉砂池的几种型式,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；

12、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。,沉砂池存在的问题：砂中含有机物；对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。曝气的作用：使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除其附着的有机污染物。,曝气沉砂池的特点：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、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。,曝气沉砂池剖面示意,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,沉淀池,沉淀池,沉淀池三种流态,长春水质净

13、化厂,沉淀池特点与适用条件,沉淀池的运行方式,沉淀池由五部分组成,缓冲区,斜流式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。异向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径）一般为80100mm。斜板（管）区上部清水区水深为0.71.0m，底部缓冲层高度为1.0m。,斜板式沉淀池的构造,斜板（管）沉淀池,斜板（管）沉淀池的理论基础浅层理论从理想沉淀池的工

14、作原理得：,斜板式沉淀池的构造,污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。,提高沉淀池沉淀效果的有效途径,沉淀池均存在去除率不高的问题，且占地面积较大，体积庞大。,稳定：,层流：,水力条件好，Re小，Fr大，有利于沉淀。,在给水处理中得到比较广泛的应用，在废水处理中应用不普遍。在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂的含油废水的隔油等已有较成功的经验，在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。,斜板式沉淀池在废水处理中的应用,优点：1.沉淀面积增大；2.沉淀效率高，产水量大；3.水力条件好，Re小，Fr大，有利于沉淀；缺点：1.由于停留时间短，其缓冲能力差；2.对混凝要求高；3.维护管理较难，使用一段时间后需

15、更换斜板,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,澄清池,澄清池将絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使水获得澄清的现象，称为接触絮凝。在原水中加入较多絮凝剂，并适当降低负荷，经过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,含油废水的来源,油

16、的状态,油 污 染 对 环 境 的 危害,含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长，甚至是农作物枯死。,含油废水排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。,含油废水排入城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。,第二章 水的物理处理,第一节 格栅、筛网、过滤第二节 沉淀的基础理论第三节 沉砂池第四节 沉淀池第五节 澄清池第六节 隔油和破乳第七节 浮上法,水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的

17、颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离出去，形成浮渣层。浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。,污水处理技术中，浮上法固-液或液-液分离技术应用的几方面：石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离工业废水处理污水中有用物质的回收取代二次沉淀池，特别是用于易于产生活性污泥膨 胀的情况剩于活性污泥的浓缩,浮上法的类型,电 解 浮 上 法,特别适用于脆弱絮状悬浮物,主要用于工业废水处理方面，处理水量约在1020m3/h。,分散空气浮上法,从溶解

18、空气和析出条件来看,加压溶气浮上法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备,真空浮上法：空气在常压下溶解，真空条件下释放。优点：无压力设备缺点：溶解度低、气泡释放有限，需要真空设备，运行维护困难。,溶解空气浮上法,真空浮上法,加压溶气气浮,加压溶气浮上法的基本原理,空气在水中的溶解度与压力的关系,空气在水中的溶解度的表示,空气在纯水中的饱和溶解度,加压溶气的两种方式,存在问题：填料长膜；压缩气含油调节不便；时而需放气,存在问题：设备较复杂造价偏高,全溶气加压气浮法,部分溶气加压气浮法,部分回流加压溶气气浮法,总之，亲水性颗粒不易被

19、气泡吸附，疏水性颗粒易被吸附,气固液三相体系,气泡与悬浮颗粒的粘附形式,气粒吸附,气泡顶托,气泡裹夹,“颗粒-气泡”复合体的上浮速度,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：,压力溶气浮上法系统的组成,压力溶气系统,压力溶气系统,压力溶气系统,压力溶气系统,加压水泵,压力溶气罐,空气供给设备,附属设备,空气释放系统是由溶气释放装置和溶气水管

20、路组成。溶气释放装置的功能是将压力容器水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速、均匀地与水中的颗粒物质粘附。常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。,空气释放系统,功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。,目前最常用，其反应池与气浮池合建。废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固液分离。池面浮渣由刮渣机刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式气浮池的优点是池深浅、造价低、构造简单、运行方便。缺点是分离部分的容积利用率不高等。,气浮池的有效水

21、深通常为2.02.5m，一般以单格宽度不超过10m，长度不超过15m为宜。废水在反应池中的停留时间与混凝剂种类、投加量、反应形式等因素有关，一般为515min。为避免打碎絮体，废水经挡板底部进入气浮接触室时的流速应小于0.1m/s。废水在接触室中的上升流速一般为1020mm/s，停留时间应大于60s。,竖流式气浮池的基本工艺参数与平流式气浮池相同。其优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。缺点是与反应池较难衔接，容积利用率较低。有经验表明，当处理水量大于150200m3/h，废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。,气 浮 池,竖流式气浮池,平流式气浮池,图10-47,图10-48,