水污染控制工程(物理处理)

理厂，一般采用机械排砂。 • 优缺点：构造简单、处理效果好，但重力排砂时构筑物需高
架。
• 计算公式：见p73 • 池长：L＝vt， V为最大设计流量时的停留时间； • 水流断面面积：A＝Qmax/v； • 池总宽：B＝A/h2； h2为设计有效水深；
• 沉砂斗容积：V＝86400 Qmaxtx1/105K总，x1为城市污水沉砂 量，取3 m3/105m3污水 ；
③竖流式理想沉淀池（自学。分析方法同前，但结果有差距， p＝100－p0 ）。
④实际沉淀池与理想沉淀池之间的差距（自学）
a.深度方向水流速度分布不均匀对去除率没有影响。
b.宽度方向水流速度分布不均匀是降低沉淀池去除率的主要 原因。
c.紊流对去除率的影响：减慢沉速，降低去除率；扰动底部 沉淀物，降低去除率。
• 筛滤：筛网、格栅（去除漂浮物、纤维状物质和大块悬浮物） 滤池、微滤机（去除中细颗粒悬浮物）。
• 重力分离：沉砂池、沉淀池（去除不同密度、不同粒径悬浮 物）、隔油池与气浮池（去除密度小于1或接近1的悬浮物）。
• 离心分离：离心机、旋流分离器（去除比重大、刚性颗粒）。带钩的塑料栅条或金属筛网组成。
• 式中：L1＝(B－B1)/2tgα1，L2＝ L1/2， H1＝ h2＋h
•
L1为进水渠渐宽部分长度；L2为渠出水渐窄处长度。
•
α1为渠道展开角，一般20° ； B1为进水渠宽度。
•
0.5与1.0为格栅前后的过渡段长度。
• 每日栅渣量：W＝ Amax W1×86400/K总×1000(m 3 /d)。 • 式格中栅：取小W值1为，栅中渣格量栅(m取3中/1值0 3，m细3污格水栅)取，大一值般。取K0.总01为～生0.活1。污粗
• 格栅工作台高度：高出栅前最高设计水位0.5m • 工作台宽度：人工清渣≧1.2m，机械清渣≧1.5m。 g.栅条断面形状、尺寸：正方形20×20mm；圆形ø=20；长方形
10×50mm，迎水面半园矩形10×50mm。
3）设计参数
• 栅n＝槽A宽ma度x(：sin已α)知0.B5 或/ehQvm，axB、＝水en深＋h(n、-1流)，速栅V条，数则n栅－条1，间栅隙宽数s：。
L>1000mm时，框架应加横向肋条。栅条材质为A 栅条偏差≦1/1000，总偏差≦2mm。
3钢制，
• 栅条间隙e：10、15、20、25、30、40mm（细格栅）；50、 60、70………150mm（中或粗格栅）。
a.水泵前：人工清渣e ≦20mm；对大中型泵站，采用机械 清渣，e ＝20～150mm。
三、沉砂池
• 功能和任务：去除比重比较大的无机颗粒 （ρ≧2.65，d ≧0.21mm，或65目的砂），以减轻 对设备的磨损，降低或减轻构筑物（沉淀池）的负 荷。
• 设置位置：泵站、倒虹管和初沉池前。
• 常见类型：平流式沉砂池、曝气沉砂池和多尔沉砂 池等。
• 设计规范要求：①组数不少于2组，一备一用；② 设计流量：自流按最大设计流量设计，提升泵站按 工作水泵最大组合流量设计，合流制系统按降雨时 的设计流量设计；③沉砂量15～30 m3/106m3污水 ， 含水率60％；④砂斗容积≤2日沉砂量，斗壁与水平 面倾角≧55°。
• Q/A的物理意义：在单位时间内通过沉淀池单位表面 积的流量，即表面负荷率或溢流率，用q表示( m3/m2s
或m3/m2h)。表面负荷的数值等于颗粒沉速u0 。 • 由L/v=h/ ut，h＝ utL/v,则沉速ut为的颗粒去除率为：
η＝h/H= utL/vH= ut/vH/L= ut/vHB/LB= ut/Q/A= ut/q= ut/ u0 。 • 所以，平流式理想沉淀池的去除率取决于表面负荷及 颗粒沉速ut ，而与t无关。
• 沉降柱修正试验法：试验方法同前，在每根沉降柱 上开多个取样口，取H以上所有取样口的水样。设 水样中的SS浓度为Ci ，则出水中的剩余SS的比例为 Pi＝Ci/ C0 ，SS实际在ti时的去除率为1－ Pi，作的 P0 ～ ut曲线，凡沉速ut≧ u0＝H/t的所有颗粒都可能 去除，其去除率为1－ P0 ；而沉速ut< u0＝H/t的颗粒 能被去除的比例为ut / u0 ，其在t时刻去除该颗粒的 效率为∫ut / u0 dp；故总去除率为(1－ P0 )+ ∫ ut / u0 dp 。
• 沉砂池总高度：H＝h1＋h2 ＋h3 ；h1为超高，取0.3m。 h3为 砂斗高度；
• 检验：按最小流速>0.15m/s进行验算，保证沉掉0.21mm的 砂，而不去除有机物。Vmin＝Qmin/nω。 ω 为单池过水断面 面积。
2.曝气沉砂池（可去除11％的有机物）
• 格ζ·V栅·的sin水α头/2损g，失：ζ＝hβ1(＝s/eR)h4。/3，R为为阻倍力数系，数一；般对取圆3。形hβ0＝＝1.79， 矩形β＝2.42，迎面半园β＝1.83，迎背面半园β＝1.67。
• 栅槽总高度：H＝ h1＋h2＋h， h2为超高。
• 栅槽总长度：L＝ L1＋L2＋1.0＋0.5＋H1 /tg α，
• 3)区域沉淀和压缩沉淀安排在第八章讲解。
3.理想沉淀池原理
• 从上面分析可以看出，沉淀理论与实际沉淀池的运动规律有所 差距，为合理表征实际沉淀状态，提出了“理想沉淀池”概念。
• 理论假设条件： a.污水在池内沿水平方向作等速流动，速度为v。 b.在流入区颗粒沿AB断面均匀分布，并处于自由沉淀状态， 其水平分速等于v。 c.颗粒沉到池底即认为被去除。
• 所以η%＝ (100－ P0 )+ 100/ u0 ∫ ut dp 。
• 2）絮凝沉淀 • 试验思路同前，柱略高略粗，取样口间距500mm，取样时
间100间%隔。5或记1算0m去in除，率则，S并S在记ti录时与的表去中除（率见为表η＝3－(1－6）C。i/ C0 )×
• 具体计算见例3－3，首先计算临界沉速，后在图上作中间曲 线，找出其与t时刻的交点，计算对应沉速，后计算去除率。 η＝ η1＋ u1/ u0(η1－ η2）＋ u2/ u0 (η2－ η3）＋….
• 安装地点：污水沟渠、泵房集水井进口、污水处理厂进水口及 沉砂池前。
• 设置目的：根据栅条间距，截留不同粒径的悬浮物和漂浮物， 以减轻后续构筑物的处理负荷，保证设备的正常运行。
• 栅渣：被截留的污染物，其含水率70～80％，容重750kg/m 3 。 • 分类：平面格栅和曲面格栅（又称回转式格栅）。 • 2.平面格栅 • 1）格栅设计主要依靠水量大小、栅渣量多少来确定（机械清
• 絮凝沉淀(干涉沉淀)：当SS浓度较 高(50～500mg/L)时，沉淀过程中颗 粒间可能互相碰撞产生絮凝作用， 使颗粒粒径与质量逐渐加大，沉速 加快。如活性污泥在二沉池中的沉 淀。
• 区域沉淀（成层、拥挤沉淀）：因SS过大，沉淀过程中相邻 颗粒间互相妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的 颗粒，各自保持相对位置不变，颗粒群以整体向下速度沉降， 并与上清液形成清晰的固液界面。如二沉池中下部的沉淀。
• 1.平流式沉砂池。 • 构造：由入流渠、出流渠、闸板、砂斗组成。
• 设计参数： • A.Vmax ≤0.3ms，Vmin ≤0.15ms。（为什么？） • B.水力停留时间：Qmax不少于30s，一般30～60s。 • C.有效水深h ≤1.2m，一般采用0.25～1.0m；池宽≧0.6m。 • D.进水头部应采取消能和整流措施。 • E.池底底坡一般为0.01～0.02。 • F.沉砂池超高不宜小于0.3m。 • 排砂方式：重力排砂，排砂管d ≧200mm。对大中型污水处
b.污水处理系统前：人工清渣e＝25～40mm，机械清渣e＝ 15～25mm。污水处理厂前可设粗细二道格栅，粗格栅e＝ 50～150mm，细格栅e＝15～40mm；当提升泵站前格栅e ≦25mm时，泵后可不住设格栅。
c.格栅数量：当每日渣量>0.2 m 3时，一般采用机械清渣， 格栅台组数不宜少于2台。若仅为1台时，应另设一条人工 清渣格栅备用。
水变化系数，见p59表3－3。
• 例题：见p59例3－1。
二、沉淀理论
• 1.沉淀类型：
• 沉淀是实现固液分离或泥水分离的重要环节，由于沉淀的对 象和空间不同，其沉淀形式也各异—自由沉淀、絮凝沉淀、 区域沉淀、压缩沉淀。
• 自由沉淀：指SS浓度不高，沉淀过 程中颗粒间互不碰撞、呈单颗粒状 态，各自独立地完成沉淀过程。如 沉砂池和初沉池中的沉淀。
• 带入整理得：u＝ (ρg － ρy )gd 2/18μ，即斯托 克斯公式。
• 可见沉速u与ρg － ρy以及d 2成正比，与μ成反比。但 由于污水中的颗粒为非球形，直接采用斯托克斯公 式会油很大误差，需要修正。具体修正方法如下：
• 多个沉降柱试验法：见p63，沉降柱6～8个，d＝ 80～100mm，h＝1500～2000mm，出水口位于 1200mm处，出泥口在底部，进水SS浓度为C0，经 沉淀t1 、t2、t3… ti… tn时，分别在1～8号沉淀柱取 水样100ml，得出水SS浓度C1 ～C8，并作出η～t的 关系曲线以及η～ui的关系曲线（见图3～9）。沉速 ui是指在沉淀时间ti内能从水面恰好下沉到水深H处 的最小颗粒的沉淀速度。对于u ≧ ui的颗粒，可在 时间ti内全部沉淀去除；而对u < ui的颗粒，在时间ti 内能否被沉淀去除取决于颗粒所在位置，因而此方 法存在误差。
水污染控制工程 污水的物理处理
第三章 污水的物理处理
• 概述
• 生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物，其进 入水处理构筑物会沉入水底或浮于水面，对设备的正常运行 带来影响，使其难以发挥应有的功效，必须予以去除。
• 物理处理的去除对象：漂浮物、悬浮物。
• 物理处理方法：筛滤、重力分离、离心分离。
• 压缩沉淀：颗粒间相互支撑，上层颗粒在重力作用下挤压下 层颗粒间的间隙水，使污泥得到浓缩。如二沉池泥斗和浓缩 池的过程。