第二章 水的物理化学处理办法(1)

当某一颗粒进入沉淀池后
一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速 v等于水流速度
另一方面，颗粒在重力 作用下沿垂直方向下沉， 其沉速即是颗粒的自由 沉降速度u
颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在 沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v
v qv / A' qv /( H b)
圆形的水力条件较 方形好，但刚度较差 目前多采用断面形 状为矩形的栅条
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
格栅渠道的宽度要设臵得当， 应使水流保持适当流速
过格栅渠道 的水流流速
一方面泥沙不至于 沉积在沟渠底部
另一方面截留的污染 物又不至于冲过格栅
污水过栅条 间距的流速
通常采用0.4~0.9m/s
格栅的清渣方法
人工清除
机械清除
与水平面倾角： 45º ~60º
设计面积应采用较大 的安全系数，一般不小于 进水渠道面积的2倍，以 免清渣过于频繁。
与水平面倾角： 60º ~70º
过水面积一般应不 小于进水管渠的有效面 积的1.2倍。
回转式固液分离机
回转式格栅除砂机及 栅渣皮带输送机
圆形 格栅栅条 断面形状 矩形 方形
v u0 ( L / H )
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
v qv / A' qv / H b
并简化后得出
qv u0 ( L / H ) H b u0 A
u0 qv / A
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/（m2· h）。故只要确定颗粒的最小沉速u0，就可以
格栅栅条 断面形状
过格栅渠道 的水流流速
为防止栅条间隙堵塞， 一般采用0.6~1.0m/s 最大流量时可高 于1.2~1.4m/s
污水过栅条 间距的流速
（二） 筛网(screen)
形式
振动筛网 水力筛网 转筒式筛网
转筒式筛网
（三）、微滤机

微滤机是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。
主要用于自来水厂原水过滤，去除藻类、水蚤 等浮游生物；工业用水的过滤处理；工业废水 中的有用物质回收；污水的最终处理等。
曝气式沉砂池
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。 曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的 整个长度上，距池底约60~90cm处设臵曝气装 臵； 在池底设臵沉砂斗，池底有i=0.1~0.5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，在必要时可在设臵曝气装臵的 一侧装设挡板。
格栅、筛网截留的污染物的处臵方法：
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
二、调节池


调节池（equalization basin）的作用
一般设在一级处理（如格栅、沉砂池）之前，二 级处理之前。
三、
沉 砂 池
沉砂池 的作用
从污水中去除砂子、煤渣等密 度较大的无机颗粒，以免这些杂质 影响后续处理构筑物的正常运行
沉淀池三种流态
平流式
竖流式
辐流式
平流式沉淀池的构造及工作特点
进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池。 出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内 水流的均匀分布。 沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池 一般为250m3/（m· d），二沉池为130~250 m3/（m· d）。
平流式沉淀池的构造及工作特水）
平
A
流
式
沉
淀
池
的
设
计
1.沉淀池的表面积A
qv max 3600 q
3.沉淀区有效容积V1
式中：qvmax ——最大设计流量, m3/s； q ——表面水力负荷, m3/(m2· h), 初沉池一般取1.5~3 m3/(m2· h)， 二沉池一般取1~2m3/(m2· h)。 2.沉淀区有效水深h2 式中：t ——沉淀时间,h,初沉池 一般取1~2h,二沉池一般取1.5~ 2.5h。 沉淀区有效水深h2通常取2~ 3m。
自由沉淀
絮凝沉淀
拥挤沉淀
压缩沉淀
理想沉淀池
理想沉淀池的几个假定：
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。
由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：
沉砂池的 工作原理
以重力或离心力分离为基础， 即将进入沉砂池的污水流速控制在 只能使相对密度大的无机颗粒下 沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走
沉砂池的 几种形式
平流式、竖流式、曝气沉砂池、 旋流式沉砂池、Doer沉砂池等
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臵沉砂池，并且沉砂池的个数或分格数应不 小于2；工业污水是否要设臵沉砂池，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55º , 排砂管直径不应小于200mm。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。
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。
q qv / A
（二）、普通沉淀池
沉淀池
按水流方向分
平流式 竖流式
池内水流由下向上 池型：长方形 一端进水,另一 端出水 贮泥斗在池进口
辐流式
池内水流向四周辐流
池型:多为圆形, 有方形或多角形 池中央进水，池四周出水 贮泥斗在池中央
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。
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16~25mm时，栅渣截留量为 0.10~0.05m3/（103m3污水）； 当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为 0.03~0.01 m3/（103m3污水）； 栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。
第二章 水的物理化学处理 办法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除

水中被去除的杂志按颗粒大小可分为粗大颗粒 物质、悬浮物质和胶体物质。 一般处理办法是用物理法来去除这些物质，

一、格栅、筛网和微滤机
（一） 、格栅
格栅的 作用
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。

0
0
1
0
u0

0
0
1
而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及 u1<u0的两部分，故沉 淀池对悬浮物的去除率为：
(1 P0 )
1 u0 udP u0 0
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。
v / u0 L / H
V1 A h2
或
V1 qv max t 3600
4.沉淀池长度L
h2 q t
L v t 3.6
式中：v ——最大设计流量时的水 平流速, mm/s; 一般不大于5mm/s。 5.沉淀池总宽度b
b A/ L
平
流
式
沉
淀
池
的
设
计
6.沉淀池的个数n
n b / b'
一、沉淀
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
沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。 初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续生物处理构筑物 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、 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， 以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和 （一）、 浓度，沉淀可分成四种类型
基本理论
自由沉淀
絮凝沉淀
区域沉淀或 成层沉淀
压缩沉淀
悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间 悬浮颗粒浓度较高（ 5000mg/L以 悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮 悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中 已挤压成团状结构，互相接触，互相支 固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉 悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒 上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的 撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力 因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨 影响，颗粒间相对位臵保持不变，形成 淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中 ,颗 作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉 迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、 一个整体共同下沉，与澄清水之间有清 粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。 池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程 形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀 晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩 存在压缩沉淀。 属于这种类型。 池中发生。
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，进出口布臵，应防止产生短流。