2-水污染控制工程物理处理

常用的物理方法常用的物理方法隔滤（筛滤、过滤）法隔滤（筛滤、过滤）法 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤沉淀与澄清法沉淀与澄清法 沉淀池、沉砂池、隔油和破乳、浮上法沉淀池、沉砂池、隔油和破乳、浮上法第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法XG型旋转式格栅除污机格栅格栅:由一组（或多组）相由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道。倾斜安装在进水的渠道。或进水泵站集水井的进口处。或进水泵站集水井的进口处。以拦截污水中粗大的悬浮物以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。及杂质。作用：去除可能堵塞水泵作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的机组及管道阀门的较粗大较粗大悬浮物悬浮物，并保证后续处理，并保证后续处理设施能正常运行。设施能正常运行。选用栅条间距的原则：选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备。站的处理设备。格栅 格栅所截留的格栅所截留的污染物数量污染物数量与地区的情况、污水沟道与地区的情况、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，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：可参考的一些数据：当栅条间距为当栅条间距为1625mm1625mm时，栅渣截留量为时，栅渣截留量为0.100.05m0.100.05m3 3/10/103 3m m3 3污水；污水；当栅条间距为当栅条间距为40mm40mm左右时，栅渣截留量为左右时，栅渣截留量为0.030.01 m0.030.01 m3 3/10/103 3m m3 3污水；污水；栅渣的含水率约为栅渣的含水率约为80%80%，密度约为，密度约为960kg/m960kg/m3 3。人工清除人工清除设计面积应采用较大的安设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水全系数，一般不小于进水渠道面积的渠道面积的2倍，以免清倍，以免清渣过于频繁。渣过于频繁。与水平面倾角：与水平面倾角：45456060机械清除机械清除过水面积一般应不小于过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的进水管渠的有效面积的1.2倍。倍。与水平面倾角：与水平面倾角：60607070格栅的清渣方法格栅的清渣方法人工清除污物的格栅人工清除污物的格栅履带式机械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矩形矩形圆形圆形方形方形圆形的水利条件较方圆形的水利条件较方形好，但刚度较差。形好，但刚度较差。目前多采用断面形目前多采用断面形式为式为矩形矩形的栅条。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一方面泥沙不至于沉积在沟渠底部沉积在沟渠底部另一方面截留的污染另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅物又不至于冲过格栅通常采用通常采用0.40.9m/s0.40.9m/s格栅渠道的宽度要设置得当，格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速应使水流保持适当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为防止栅条间隙堵塞为防止栅条间隙堵塞一般采用一般采用0.61.0m/s0.61.0m/s最大流量时可高最大流量时可高于于1.21.4m/s1.21.4m/s渐扩渐扩2020沉底大于水头损失沉底大于水头损失格格 栅栅 的的 设设 计计 与与 计计 算算作用作用用于废水处理或用于废水处理或短小纤维的回收短小纤维的回收型式型式振动筛网振动筛网水力筛网水力筛网筛网填埋填埋焚烧（焚烧（820820以上）以上）堆肥堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中，作为将栅渣粉碎后再返回废水中，作为 可沉固体进入初沉池。可沉固体进入初沉池。格栅、筛网截留的污染物的处置方法：格栅、筛网截留的污染物的处置方法：三、过滤三、过滤1 1 1 1、定义、定义、定义、定义 是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的过滤介质过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或，水中的悬浮物被截留在介质表面或，水中的悬浮物被截留在介质表面或，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。内部而除去。内部而除去。内部而除去。（细小悬浮颗粒、胶体颗粒）（细小悬浮颗粒、胶体颗粒）（细小悬浮颗粒、胶体颗粒）（细小悬浮颗粒、胶体颗粒）2 2 2 2、分类、分类、分类、分类 根据所采用的过滤介质不同，可分为四类：根据所采用的过滤介质不同，可分为四类：根据所采用的过滤介质不同，可分为四类：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、深层过滤格筛过滤、微孔过滤、膜过滤、深层过滤第一节第一节 格栅、筛网、格栅、筛网、过滤过滤过过滤滤的的分分类类采用成型滤材，采用成型滤材，采用成型滤材，采用成型滤材，(滤布、滤片、滤布、滤片、滤布、滤片、滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等烧结滤管、蜂房滤芯等烧结滤管、蜂房滤芯等烧结滤管、蜂房滤芯等)，也可在，也可在，也可在，也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂过滤介质上预先涂上一层助滤剂过滤介质上预先涂上一层助滤剂过滤介质上预先涂上一层助滤剂(如硅藻土如硅藻土如硅藻土如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼形成孔隙细小的滤饼形成孔隙细小的滤饼形成孔隙细小的滤饼去除物：粒径细微的颗粒去除物：粒径细微的颗粒去除物：粒径细微的颗粒去除物：粒径细微的颗粒定型的商品设备很多定型的商品设备很多定型的商品设备很多定型的商品设备很多过滤介质：栅条或滤网过滤介质：栅条或滤网过滤介质：栅条或滤网过滤介质：栅条或滤网去除物质：粗大的悬浮物去除物质：粗大的悬浮物去除物质：粗大的悬浮物去除物质：粗大的悬浮物设备：格栅、筛网和微滤机设备：格栅、筛网和微滤机设备：格栅、筛网和微滤机设备：格栅、筛网和微滤机微孔过滤微孔过滤微孔过滤微孔过滤 深层过滤深层过滤深层过滤深层过滤 膜过滤膜过滤膜过滤膜过滤格筛过滤格筛过滤格筛过滤格筛过滤 第一节第一节 格栅、筛网、格栅、筛网、过滤过滤过滤介质：半透膜过滤介质：半透膜过滤介质：半透膜过滤介质：半透膜 推动力推动力推动力推动力(如压力、电场力等如压力、电场力等如压力、电场力等如压力、电场力等)去除物：水中细菌、病毒、有机物去除物：水中细菌、病毒、有机物去除物：水中细菌、病毒、有机物去除物：水中细菌、病毒、有机物 和溶解性溶质。和溶解性溶质。和溶解性溶质。和溶解性溶质。主要设备：反渗透、超过滤和主要设备：反渗透、超过滤和主要设备：反渗透、超过滤和主要设备：反渗透、超过滤和 电渗析等。电渗析等。电渗析等。电渗析等。过滤介质：颗粒状滤料过滤介质：颗粒状滤料过滤介质：颗粒状滤料过滤介质：颗粒状滤料 如石英砂、无烟煤等。如石英砂、无烟煤等。如石英砂、无烟煤等。如石英砂、无烟煤等。去除物：水中的悬浮物。去除物：水中的悬浮物。去除物：水中的悬浮物。去除物：水中的悬浮物。F为区别于上述三类表面或浅层过滤为区别于上述三类表面或浅层过滤为区别于上述三类表面或浅层过滤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，简过程，这类过滤称之为深层过滤，简过程，这类过滤称之为深层过滤，简过程，这类过滤称之为深层过滤，简称称称称过滤。过滤。过滤。过滤。在给水处理中在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出，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。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）（浊度降低，为滤后消毒创造良好的条件）（浊度降低，为滤后消毒创造良好的条件）（浊度降低，为滤后消毒创造良好的条件）在废水处理中在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段；膜分离法等预处理手段；作为生化处理后的深度处理作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回，使滤后水达到回用的要求。用的要求。常用过滤设备：快滤池。常用过滤设备：快滤池。3 3、过滤在水处理中的作用：、过滤在水处理中的作用：普通快速滤池构造普通快速滤池构造进水管，待过滤进水管，待过滤的水由此进入的水由此进入集水渠，进水集水渠，进水及收集反洗水及收集反洗水过滤介质，过滤介质，水通过介质水通过介质得到过滤得到过滤底部配水系统，收集过滤底部配水系统，收集过滤后的水或均匀分配反洗水后的水或均匀分配反洗水垫层，支撑滤料和垫层，支撑滤料和均匀分配反洗水均匀分配反洗水清水管，过滤后清水管，过滤后的水由此排出的水由此排出反洗水收集槽，反洗水收集槽，反洗水由此排反洗水由此排出滤池出滤池反洗水管，反反洗水管，反洗水由此进入洗水由此进入反洗水收集槽，反洗水收集槽，收集所有滤池收集所有滤池的反洗水的反洗水4.4.4.4.工作过程工作过程工作过程工作过程由过滤与反冲洗两部分组成。由过滤与反冲洗两部分组成。由过滤与反冲洗两部分组成。由过滤与反冲洗两部分组成。5.5.5.5.滤速滤速滤速滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过是指单位时间、单位过滤面积上的过是指单位时间、单位过滤面积上的过是指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水量，单滤水量，单滤水量，单滤水量，单位为位为位为位为m m m m3 3 3 3/（m m m m2 2 2 2 h h h h）或）或）或）或m/hm/hm/hm/h。6.6.6.6.工作周期工作周期工作周期工作周期是指从过滤开始到冲洗结束的一段时间。是指从过滤开始到冲洗结束的一段时间。是指从过滤开始到冲洗结束的一段时间。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。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。滤池的工作周期为滤池的工作周期为滤池的工作周期为滤池的工作周期为1224h1224h1224h1224h。第一节第一节 格栅、筛网、格栅、筛网、过滤过滤7 7、过滤机理、过滤机理过滤的机理可分为过滤的机理可分为迁移、附着、脱落迁移、附着、脱落三种三种 1 1）迁移（阻力截留）迁移（阻力截留）悬浮颗粒脱离流线与滤料颗粒接触。悬浮颗粒脱离流线与滤料颗粒接触。悬浮物颗粒（大）悬浮物颗粒（大）表层滤料的空隙中表层滤料的空隙中 滤膜滤膜（滤滤料料间间的的空空隙隙越越来来越越小小，截截污污能能力力随随之之变变得得越越来来越越高）高）属于阻力截留或筛滤作用。属于阻力截留或筛滤作用。主要的主要的过滤作过滤作用用7 7、过滤机理、过滤机理过滤的机理可分为过滤的机理可分为迁移、附着、脱落迁移、附着、脱落三种三种 2 2）附着（接触絮凝）附着（接触絮凝）悬浮颗粒与滤料颗粒进行吸附，不再脱落。悬浮颗粒与滤料颗粒进行吸附，不再脱落。滤滤料料表表面面形形成成较较大大的的比比表表面面积积，具具有有较较强强的的吸吸附能力。附能力。属于属于接触凝聚作用。接触凝聚作用。7 7、过滤机理、过滤机理过滤的机理可分为过滤的机理可分为迁移、附着、脱落迁移、附着、脱落三种三种 3 3）脱落）脱落反冲洗时滤层膨胀一定高度，处于流化状态，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。进行悬浮颗粒物的去除。F高速反冲洗水流的高速反冲洗水流的水力冲刷水力冲刷作用作用F水里旋转过程中水里旋转过程中碰撞、摩擦碰撞、摩擦按滤层按滤层结构分结构分单层滤料滤池单层滤料滤池：以石英砂做为滤料。：以石英砂做为滤料。双层滤料滤池双层滤料滤池：在石英砂滤料上面再放：在石英砂滤料上面再放 一层粒度比较粗的白煤或无烟煤。一层粒度比较粗的白煤或无烟煤。三层滤料滤池三层滤料滤池：在双层滤池基础上再在石：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。更大的滤料，一般用磁铁矿。8 8、滤料、滤料 8 8、滤料、滤料8 8、滤料、滤料滤料布置原则滤料布置原则 :反粒度、顺比重反粒度、顺比重 一般滤料选择应满足以下要求：一般滤料选择应满足以下要求：（1 1 1 1）有足够的机械强度）有足够的机械强度）有足够的机械强度）有足够的机械强度.（2 2 2 2）有较好的化学稳定性、耐腐蚀性；）有较好的化学稳定性、耐腐蚀性；）有较好的化学稳定性、耐腐蚀性；）有较好的化学稳定性、耐腐蚀性；（3 3 3 3）有适宜的级配和足够的空隙率。）有适宜的级配和足够的空隙率。）有适宜的级配和足够的空隙率。）有适宜的级配和足够的空隙率。级配级配-滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料数量比例数量比例数量比例数量比例（4 4 4 4）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角（5 5 5 5）滤料应价廉，货源充足。）滤料应价廉，货源充足。）滤料应价廉，货源充足。）滤料应价廉，货源充足。滤滤 料料第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法沉淀法是利用水中悬浮颗粒的沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能可沉降性能，在，在重力作重力作用用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。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、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。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，污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。自由沉淀自由沉淀悬浮颗粒浓度悬浮颗粒浓度不高不高；沉淀过程中悬浮固体；沉淀过程中悬浮固体之间之间互不干扰互不干扰，颗粒各自，颗粒各自单独进行沉淀单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈颗粒沉淀轨迹呈直线直线。沉淀过程中，颗粒。沉淀过程中，颗粒的的物理性质不变物理性质不变。发生在沉砂池中。发生在沉砂池中。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和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浓度，沉淀可分成四种类型 悬浮颗粒悬浮颗粒浓度不高浓度不高；沉淀过程中悬浮；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相颗粒之间有互相絮凝作用絮凝作用，颗粒因相，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。于这种类型。絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀或区域沉淀或成层沉淀成层沉淀压缩沉淀压缩沉淀悬浮颗粒悬浮颗粒浓度较高浓度较高（5000mg/L5000mg/L以上）；以上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，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，形成一个颗粒间相对位置保持不变，形成一个整整体共同下沉体共同下沉，与澄清水之间有清晰的，与澄清水之间有清晰的泥泥水界面水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。生。悬浮颗粒悬浮颗粒浓度很高浓度很高；颗粒相互之间已挤；颗粒相互之间已挤压成压成团状结构团状结构，互相接触，互相支承，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层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，下被挤出，使污泥得到浓缩使污泥得到浓缩。二沉池污。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。压缩沉淀。活性污泥在二沉池中的沉淀过程活性污泥在二沉池中的沉淀过程上清水上清水自由沉淀自由沉淀絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀区域沉淀压缩沉淀压缩沉淀ABCDEF水水深深时间时间一、自由沉淀及其理论基础一、自由沉淀及其理论基础 分分析析的的假假定定沉淀过程中颗粒的大小、形状、沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等重量等物理性质不变物理性质不变颗粒为颗粒为球形球形颗粒只在颗粒只在重力作用重力作用下沉淀，不受器壁和下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响其他颗粒影响(无干扰性的自由沉淀运动无干扰性的自由沉淀运动无干扰性的自由沉淀运动无干扰性的自由沉淀运动)。静水静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用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，颗粒即成重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即成等速下沉等速下沉。式中：式中：式中：式中：A A A As s s s运动方向的面积运动方向的面积运动方向的面积运动方向的面积 C C C Cd d d d牛顿无因次阻力系数：牛顿无因次阻力系数：牛顿无因次阻力系数：牛顿无因次阻力系数：C C C Cd d d d=f(Re)=f(Re)=f(Re)=f(Re)u u u us s s s颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为颗粒沉降速度，当受力平衡时，沉速变为 u u u us s s s（最终沉降速度）（最终沉降速度）（最终沉降速度）（最终沉降速度）一、自由沉淀及其理论基础一、自由沉淀及其理论基础 自由沉淀颗粒受力情况自由沉淀颗粒受力情况自由沉淀颗粒受力情况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公式：当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力粘滞阻力作用作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层层流状态流状态。在层流状态下，在层流状态下，C Cd d=24/Re=24/Re，带入式中，整理得自，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式由颗粒在静水中的运动公式动力粘滞度动力粘滞度F颗粒沉速颗粒沉速u us s的的决定因素是决定因素是s s-L L，当，当s sL L时，时，颗粒下沉，反之则上浮。颗粒下沉，反之则上浮。F颗粒沉速颗粒沉速u us s与与d d2 2成正比，所以增大成正比，所以增大d d，大大提高沉，大大提高沉降（上浮）效果。降（上浮）效果。Fu us s与与L L L L(动力粘滞度）成反比，动力粘滞度）成反比，决定于水质、决定于水质、水温水温，在水质相同时，在水质相同时，TTL L L L u us s 。B由于污水中颗粒非球形，故由于污水中颗粒非球形，故stokesstokes 定律不能直定律不能直接用于工艺计算，需对非球形颗粒修正。接用于工艺计算，需对非球形颗粒修正。斯托克斯定律斯托克斯定律1 1、理想沉淀池、理想沉淀池 HazenHazen和和CampCamp提出这一概念。其假设条件是：提出这一概念。其假设条件是：（1 1）水平）水平等速流动等速流动。（2 2）进口区）进口区颗粒均匀分布颗粒均匀分布。（3 3）等速下沉等速下沉，下沉速度为，下沉速度为us 。（4 4）颗粒一经沉到水底）颗粒一经沉到水底再不重新浮起再不重新浮起。指定颗粒沉速指定颗粒沉速u u0 0 0 0：指定颗粒最小的沉降速度。：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（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。）淀到池底的沉降速度。）二、沉淀池的工作原理二、沉淀池的工作原理理想沉淀池示意图理想沉淀池示意图入入 流流 区区出出 流流 区区污泥区污泥区u0us u0us u0LHhABDC沉淀区沉淀区vvvvqvB设处理水量为设处理水量为q qv v(m(m3 3/s),/s),沉淀池宽度为沉淀池宽度为B B，水面面，水面面积积A=BA=BL L，故颗粒在池内的沉淀时间为：，故颗粒在池内的沉淀时间为：沉淀池容积：沉淀池容积：B根据理想沉淀池的原理，可说明两点：根据理想沉淀池的原理，可说明两点：理想沉淀池的理想沉淀池的表面负荷表面负荷Fq q的物理意义的物理意义:量纲量纲 m m3 3/m/m2.2.s s 在单位时间内沉淀池单位表面积的流量在单位时间内沉淀池单位表面积的流量。表面负荷或溢（过）流率表面负荷或溢（过）流率.Fu u0 0的的物理意义：物理意义：量纲量纲 m/sm/s 单位时间内制定颗粒沉降距离。单位时间内制定颗粒沉降距离。!只要确定颗粒的最小沉速只要确定颗粒的最小沉速 u u0 0 ，就可以求得理想，就可以求得理想 沉淀池的表面负荷沉淀池的表面负荷q q。!u u0 0只与横断面有关，与沉淀池深度（体积）无关。只与横断面有关，与沉淀池深度（体积）无关。B根据理想沉淀池的原理，可说明两点：根据理想沉淀池的原理，可说明两点：2 2、实际沉淀池、实际沉淀池 理论值与实际值之间的关系理论值与实际值之间的关系二、沉淀池的工作原理二、沉淀池的工作原理第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法沉砂池沉砂池的作用的作用沉砂池的沉砂池的工作原理工作原理沉砂池的沉砂池的几种型式几种型式从污水中去除从污水中去除砂子、煤渣等比重较砂子、煤渣等比重较大的无机颗粒大的无机颗粒，以免这些杂质影响，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。后续处理构筑物的正常运行。平流式、竖流式、曝气沉砂池平流式、竖流式、曝气沉砂池旋流式沉砂池等旋流式沉砂池等以以重力或离心力分离为基础重力或离心力分离为基础，即将，即将进入沉砂池的进入沉砂池的污水流速污水流速控制在只能控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。悬浮颗粒则随水流带走。平流式沉砂池污水在池内的最大流速为污水在池内的最大流速为0.3m/s,0.3m/s,最小流速最小流速为为0.15m/s;0.15m/s;最大流量时，污水在池内的停留时间不少于最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s,30s,一般为一般为3060s;3060s;有效水深应不大于有效水深应不大于1.2m,1.2m,一般采用一般采用0.251.0m,0.251.0m,池宽不小于池宽不小于0.6m0.6m；池底坡度一般为池底坡度一般为0.010.02,0.010.02,当设置除砂设备当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。B沉砂池存在的问题：沉砂池存在的问题：沉砂池存在的问题：沉砂池存在的问题：砂中含有机物；砂中含有机物；砂中含有机物；砂中含有机物；对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。对被有机物包覆的砂粒截留效率不高。B曝气曝气的作用：的作用：的作用：的作用：使有机物处于悬浮；使有机物处于悬浮；使有机物处于悬浮；使有机物处于悬浮；砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动砂粒摩擦及在气体剪切力和紊动条件下，去除条件下，去除条件下，去除条件下，去除其附着的有机污染物。其附着的有机污染物。其附着的有机污染物。其附着的有机污染物。F曝气沉砂池的特点：曝气沉砂池的特点：沉砂中含有机物的量低于沉砂中含有机物的量低于5%5%由于池中设有曝气设备，它还具有预曝气、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。中油类的分离等作用。曝气沉砂池剖面示意第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法沉淀池按按使用功能使用功能分分生物处理法中的预处生物处理法中的预处理，去除约理，去除约30%30%的的BODBOD5 5，55%55%的悬浮物的悬浮物。生物处理构筑物后，生物处理构筑物后，是生物处理工艺的是生物处理工艺的组成部分。组成部分。初次沉淀池初次沉淀池二次沉淀池二次沉淀池沉淀池按水流方向水流方向分平流式平流式辐流式辐流式竖流式竖流式池型：长方形池型：长方形一端进水一端进水另一端出水另一端出水贮泥斗在池进口贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流由下向上池内水流向四周辐流池内水流向四周辐流池型：多为圆形，有方形或多角形池型：多为圆形，有方形或多角形池中央进水，池四周出水池中央进水，池四周出水贮泥斗在池中央贮泥斗在池中央沉淀池三种流态沉淀池三种流态长春水质净化厂沉淀池特点与适用条件池池池池型型型型 优优优优 点点点点缺缺缺缺 点点点点适用条件适用条件适用条件适用条件 平平平平流流流流式式式式1.1.1.1.对冲击负荷和温对冲击负荷和温对冲击负荷和温对冲击负荷和温度变化适应能力强度变化适应能力强度变化适应能力强度变化适应能力强2.2.2.2.施工简单，造价施工简单，造价施工简单，造价施工简单，造价低低低低采用多斗排泥时，每个泥斗采用多斗排泥时，每个泥斗采用多斗排泥时，每个泥斗采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管，操作工作需单独设排泥管，操作工作需单独设排泥管，操作工作需单独设排泥管，操作工作量大，采用机械排泥时，机量大，采用机械排泥时，机量大，采用机械排泥时，机量大，采用机械排泥时，机件设备和驱动件均浸于水中，件设备和驱动件均浸于水中，件设备和驱动件均浸于水中，件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀易锈蚀易锈蚀易锈蚀1 1 1 1。适用地下水位。适用地下水位。适用地下水位。适用地下水位较高及地质较差的较高及地质较差的较高及地质较差的较高及地质较差的地区地区地区地区2 2 2 2。适用于大、中。适用于大、中。适用于大、中。适用于大、中、小型污水处理厂、小型污水处理厂、小型污水处理厂、小型污水处理厂 竖竖竖竖流流流流式式式式1.1.1.1.排泥方便，管理排泥方便，管理排泥方便，管理排泥方便，管理简单简单简单简单2.2.2.2.占地面积小占地面积小占地面积小占地面积小1.1.1.1.池子深度大，施工困难。池子深度大，施工困难。池子深度大，施工困难。池子深度大，施工困难。2.2.2.2.对冲击负荷及温度变化的对冲击负荷及温度变化的对冲击负荷及温度变化的对冲击负荷及温度变化的适应能力较差。适应能力较差。适应能力较差。适应能力较差。3.3.3.3.造价较高。造价较高。造价较高。造价较高。4.4.4.4.池径不宜太大池径不宜太大池径不宜太大池径不宜太大适用于处理水量不大的适用于处理水量不大的适用于处理水量不大的适用于处理水量不大的小型污水处理厂小型污水处理厂小型污水处理厂小型污水处理厂 辐辐辐辐流流流流式式式式1.1.1.1.采用机械排泥，采用机械排泥，采用机械排泥，采用机械排泥，运行较好运行较好运行较好运行较好,管理较简管理较简管理较简管理较简单单单单2.2.2.2.排泥设备已有排泥设备已有排泥设备已有排泥设备已有定型产品定型产品定型产品定型产品1.1.1.1.池水水流速度不稳定池水水流速度不稳定池水水流速度不稳定池水水流速度不稳定2.2.2.2.机械排水设备复杂，对施机械排水设备复杂，对施机械排水设备复杂，对施机械排水设备复杂，对施工质量要求较高工质量要求较高工质量要求较高工质量要求较高1.1.1.1.适用于地下水位较高适用于地下水位较高适用于地下水位较高适用于地下水位较高的地区的地区的地区的地区2.2.2.2.适用于大、中型污水适用于大、中型污水适用于大、中型污水适用于大、中型污水处理厂处理厂处理厂处理厂沉淀池的运行方式运行方式连续式连续式污水中可沉颗粒的沉淀在污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这是可流过水池时完成，这是可沉颗粒受到重力所造成的沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两沉速与水流流动的速度两方面的作用。方面的作用。污水连续不断污水连续不断地流入与排出地流入与排出污水中可沉淀的悬浮物在污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。的排水管排出。工作过程：进水、工作过程：进水、静止、排水静止、排水间歇式间歇式沉淀池由五部分组成缓冲区缓冲区斜流式沉淀池是根据浅池理论浅池理论，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。u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升流式异向流斜流沉淀池。u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式沉淀池的构造斜板（管）沉淀池斜板（管）沉淀池斜板（管）沉淀池的理论基础斜板（管）沉淀池的理论基础浅层理论浅层理论从理想沉淀池的工作原理得：从理想沉淀池的工作原理得：入 流 区出 流 区污泥区u0u0=1/2u0LHABDC沉淀区vvqv斜板式沉淀池的构造斜板式沉淀池的构造u污水处理中常采用升流式异向流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，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。且占地面积较大，体积庞大。提高沉淀池的分离效果和去除能力的方法提高沉淀池的分离效果和去除能力的方法斜流式沉淀池斜流式沉淀池对污水进行对污水进行曝气搅动曝气搅动回流部分回流部分活性污泥活性污泥曝气搅动是利用气泡的搅动促使废水中的悬浮颗粒曝气搅动是利用气泡的搅动促使废水中的悬浮颗粒相互作用，相互作用，产生自然絮凝产生自然絮凝。F沉淀效率提高沉淀效率提高5%8%5%8%，1m1m3 3废水的曝气量约废水的曝气量约0.5m0.5m3 3左右。左右。l常在预曝气池或生物絮凝池内进行。常在预曝气池或生物絮凝池内进行。将剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的将剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性活性，产生吸，产生吸附与絮凝作用，这一过程称为附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝生物絮凝。F沉淀效率提高沉淀效率提高10%15%10%15%，BODBOD5 5的去除率也能增加的去除率也能增加15%15%以上，以上，活性污泥的投加量一般在活性污泥的投加量一般在100400mg/L100400mg/L之间。之间。稳定：稳定：层流：层流：层流：层流：u水力条件好，水力条件好，ReRe小，小，FrFr大大，有利于沉淀。，有利于沉淀。F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。F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斜板式沉淀池在废水处理中的应用优点：优点：优点：优点：1.1.1.1.沉淀面积增大；沉淀面积增大；沉淀面积增大；沉淀面积增大；2.2.2.2.沉淀效率高，产水量大；沉淀效率高，产水量大；沉淀效率高，产水量大；沉淀效率高，产水量大；3.3.3.3.水力条件好，水力条件好，水力条件好，水力条件好，ReReReRe小，小，小，小，FrFrFrFr大大大大，有利于沉淀；，有利于沉淀；，有利于沉淀；，有利于沉淀；缺点：缺点：缺点：缺点：1.1.1.1.由于停留时间短，其缓冲能力差；由于停留时间短，其缓冲能力差；由于停留时间短，其缓冲能力差；由于停留时间短，其缓冲能力差；2.2.2.2.对混凝要求高；对混凝要求高；对混凝要求高；对混凝要求高；3.3.3.3.维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板维护管理较难，使用一段时间后需更换斜板 第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法澄清池澄清池澄清池将澄清池将澄清池将澄清池将絮凝和沉淀絮凝和沉淀过程综合于一个构筑物完过程综合于一个构筑物完过程综合于一个构筑物完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。成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。成，主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。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当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时被阻留下来使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。水获得澄清的现象，称为接触絮凝。水获得澄清的现象，称为接触絮凝。水获得澄清的现象，称为接触絮凝。在原水中加入较多在原水中加入较多在原水中加入较多在原水中加入较多絮凝剂絮凝剂，并适当降低负荷，经，并适当降低负荷，经，并适当降低负荷，经，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。过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。过一段时间，便能形成泥渣层，常用于给水处理。uu澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。澄清池分为泥渣悬浮型和泥渣循环型两种。第二章第二章 水的物理处理水的物理处理第一节第一节 格栅、筛网、过滤格栅、筛网、过滤第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论第三节第三节 沉砂池沉砂池第四节第四节 沉淀池沉淀池第五节第五节 澄清池澄清池第六节第六节 隔油和破乳隔油和破乳第七节第七节 浮上法浮上法含油废水的来源石油开采及石油开采及加工工业加工工业固体燃料热加工固体燃料热加工纺织工业中的洗毛废水纺织工业中的洗毛废水轻工业中的制革废水轻工业中的制革废水铁路及交通运输工业铁路及交通运输工业屠宰及食品加工屠宰及食品加工机械工业中车削工艺中的乳化液机械工业中车削工艺中的乳化液石油开采石油开采石油炼制石油炼制石油化工石油化工带水原油的带水原油的分离水分离水钻井提钻时钻井提钻时的设备冲洗水的设备冲洗水井场及油罐井场及油罐区的地面降水区的地面降水生产装置的油生产装置的油水分离过程水分离过程,油油品、设备的洗品、设备的洗涤、冲洗过程涤、冲洗过程焦化含油废水焦化含油废水焦炉气的冷凝焦炉气的冷凝水水洗煤气水洗煤气水各种储罐的排各种储罐的排水水油油的的状状态态呈悬浮呈悬浮状态的状态的可浮油可浮油呈乳化呈乳化状态的状态的乳化油乳化油呈溶解呈溶解状态的状态的溶解油溶解油油滴的粒径较大，可以依靠油滴的粒径较大，可以依靠油水比重差油水比重差而从而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的种状态的油一般占废水中含油量的60%80%60%80%左右。粒径：左右。粒径：60m60m以上以上平流分离：平流分离：100100150m150m；斜板：；斜板：60m60m以上以上非常细小的油滴，由于其表面上有一层由非常细小的油滴，由于其表面上有一层由乳化乳化剂形成的稳定薄膜剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用，阻碍油滴合并，故不能用静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的作用，作用，乳化油剂可转化为可浮油乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳，称为破乳，乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。细分散油粒：细分散油粒：101060m60m；乳化油：粒径乳化油：粒径 10m 0.6MPa0.6MPa空气供给设备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水泵压水管装水泵压水管装射流器挟气式射流器挟气式空压机供气式空压机供气式溶气方式有三种溶气方式有三种水泵吸气式在经济和安全方面都不理想，已很少使用。空压机供气是较早使用的一种供气方式，使用较广泛，其优点是能耗相对较低。压力管装射流器进行溶气的优点是不需另设空压机，没有空压机带来的油污染和噪声。水水 泵泵 吸吸 气气 式式图10-44图10-45图10-46空气释放系统是由溶气释放装置和溶气水管路组成。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。气浮池的有效水深通常为气浮池的有效水深通常为2.02.5m2.02.5m，一般以单格宽度不超过，一般以单格宽度不超过10m10m，长度不超过长度不超过15m15m为宜。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515min515min。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/s0.1m/s。废水在接触废水在接触室中的上升流速一般为室中的上升流速一般为1020mm/s1020mm/s，停留时间应大于停留时间应大于60s60s。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图10-47图图10-48