第二章 污水的物理处理 (2)

一级 消化池
二级 消化池
污泥脱水 机房
泥饼外运
第二章 污水的物理处理
四川师范大学 范璐
城市污水处理厂典型流程
第二章 污水的物理处理
去除对象是漂浮物、悬浮物质。 处理方法与设备：
筛滤截留法：筛网、格栅、滤池与微滤机等； 重力分离法：沉砂池、隔油池与气浮池等； 离心分离法：离心机与旋流分离器等。
第一节 格栅与筛网 1.格[gé ]栅[zhà ]
第一节 格栅与筛网
平面格栅
曲面格栅
第一节 格栅与筛网
格栅的分类 粗格栅：50~100 mm
按格栅栅条 的净间隙 中格栅：10~40 mm 细格栅：3~10 mm
格栅的设置
一道中格栅 一道粗格栅和一道中格栅 一道中格栅和一道细格栅
一道粗格栅和一道细格栅
第一节 格栅与筛网 人工清渣格栅 按清渣方式
城 市 污 水 回 用 的 几 个 方 面
城市生活用水 和市政用水
供
水
城市绿地灌溉 市政与建筑用水 城市景观
农业、林业、 渔业和畜牧业
工 业
工艺生产用水
地下水回灌
冷却用水 锅炉补充水
其他方面
其他杂用水
九、污水处理基本方法与系统
1. 污水处理方法及分类
按作用原理分： 物理处理法：通过物理作用分离、回收不溶解呈 悬浮状态的污染物； 化学处理法：通过化学反应去除呈溶解、胶体状 态的污染物； 生物处理法：通过微生物的代谢作用，去除呈溶 液、胶体及微细悬浮状态的有机物。
(1)污水处理系统前，采用机械清除时为16～100mm，采
用人工清除时为25～100mm； (2)水泵前，应根据水泵要求确定； 3. 污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s。除转鼓式格栅外， 机械清除格栅倾角宜采用60°～90°；人工清除宜采 用30°～60°。
第一节 格栅与筛网
格栅的设计参数
4. 格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设 计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。 5. 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。工作平台正 面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除
悬浮物 重力分离法、离心分离法、磁力分离法、 筛滤法、气浮法
表5-2 转化法分类一览表
方法原理 化学转化
转化方法 中和法、氧化还原法、化学沉淀法、 电化学法
生物转化
活性污泥法、生物膜法、厌氧生物 处理法等
1.2 污水处理的分级（按废水处理的程度）
一级处理（预处理）：去除呈悬浮状态的固体污
染物，对废水进行调节以便其排入受纳水体或二
第一节 格栅与筛网 格栅的设计——例题学习
重要参数的取值依据：
安装倾角(α)一般取60º ~70º 栅前水深(h)一般取0.3~0.5 m 栅条间距宽(e)：粗：50~100 mm; 中：10～40 mm; 细：3～ 10 mm 水流过栅流速(v)一般取0.6～1.0m/s 格栅受污染物阻塞时水头增大的倍数(k)一般采用3 栅前渠道超高(h2)一般采用0.3m 进水渠道渐宽部分的展开角度(α1)一般为20º 阻力系数计算公式中，当为矩形断面时，=2.42，栅条厚 度(S)=10 mm 栅渣量(W1)：0.1-0.01 m3/103m3污水
ì ï K 2 é D0 ( K 2 - K1 ) ùü ï ln í ê1 úý K1 × L0 ûï ï î K1 ë þ tk = K 2 - K1
菲尔普斯方程的工程意义
1 、用于分析受有机物污染的河水中溶解氧的变化 动态，推求河流的自净过程及其环境容量，进而确
定可排入河流的有机物最大限量；
2 、推算确定氧垂点的位置及到达时间，并依此制
定河流水体防护措施；
3、可用于确定污水处理厂的处理程度。
菲尔普斯方程——例题学习 P40例【2-4】：
注意：1. DO=4 mg/L为河流允许最低DO值； 2. k1、k2值可通过查表获得； 3. 用试算法解方程，L0取值15 mg/L； 4. Q混 = Q总 * 混合系数（α）; 5. 环境容量 = 差值容量+ 同化容量
时不应小于1.2m。
6. 栅渣通过机械破碎输送，压榨脱水后外运。栅渣输送宜采 用螺旋输送机，输送距离大于8.0m 宜采用带式输送机。
第一节 格栅与筛网
格栅的设计参数
7. 格栅除污机、输送机与压榨脱水机的进出料口宜采用密 封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。
8. 格栅间应设置通风设施及有毒有害气体的检测与报警装
水质基本模型简介
水质模型的分类方法（按水体运动的空间）：
零维模型 一维模型 二维模型
三维模型
氧垂曲线：水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消
耗，到临界点后又逐步回升的变化过程，称氧垂曲线。
菲尔普斯方程
河流的耗氧速率：
dL K1 L dt
Lt L0 e K1t
河流的复氧速率：
H = h + h1 + h2
式中：h-栅前水深，m； h2-格栅的水头损失，m； h1-格栅前渠道超高。
第一节 格栅与筛网
4.格栅的总建筑长度L由下 式决定 L = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + H1 / tga (m) 式中：l1-进水渠道渐宽部位 的长度，m；
l1 = B - B1 2 tga1
污 水 排 入 河 程 流 的 混 合 过
竖向混合阶段：污染物排入河流后因分子扩散、湍流 扩散、弥散作用逐步向河水中分散，由于一般河流的 深度与宽度相比较小，所以首先在深度方向上达到浓 度分布均匀，从排放口到深度上达到浓度分布均匀的 阶段称为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用 横向混合阶段：当深度上达到浓度分布均匀后，在横 向上还存在混合过程。经过一定距离后污染物在整个 横断面上达到浓度分布均匀，这一过程称为横向混合 阶段。 断面充分混合后阶段：在横向混合阶段后，污染物浓 度在横断面上处处相等。河水向下游流动的过程中， 持久性污染物的浓度将不再变化，非持久性污染物浓 度将不断减少。
持久污染物的稀释扩散
当持久性污染物随污水稳态排入河流后，经过混合
过程达到充分混合阶段时，污染物浓度可由质量守恒原
理得出河流完全混合模式：
Cw Qw Ch Qh C Qw Qh
式中：C——排放口下游河水的污染物浓度； Cw，Qw——污水的污染物浓度和流量； Ch，Qh——上游河水的污染物浓度和流量。
5.每日栅渣量W由下式 决定
Qvmax × W1 ´ 86400 3 W= (m / d ) K Z ´ 1000
式中： W1-栅渣量，m3/103m3污 水； KZ-生活污水流量总变化 系数。
其中：B-进水渠道宽度m； α1-进水渠道渐宽部位的展开 角度； l2-格栅槽与出水渠道连接 处的渐窄部位的长度； H1-格栅前的渠道深度，m。
进入初沉池
第一节 格栅与筛网 3. 调节池
第一节 格栅与筛网 调节池的作用
提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负 荷的急剧变化；
控制pH值，以减小中和作用的化学品的用量；
减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加 速率适合加料设备的定额； 当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水； 防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。
由一组平行的金属栅条和筛网制成，安装在
污水渠道/泵房集水井的进口处或污水处理厂的
端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。
第一节 格栅与筛网
格栅的分类
平面格栅 按形状 曲面格栅
固定曲面格栅 旋转鼓筒式格栅
1. 阅读教材54-55页，思考平面格栅的组成、基本形式、 基本参数与尺寸、安装方式和尺寸有哪些？ 2. 阅读教材55-56页，思考曲面格栅的分类、构造、和工 作原理分别是什么？
第一节 格栅与筛网
1.格栅的间隙数量n可由下 式决定：
2.格栅的建筑宽度B由下式决定
B = s(n - 1) + d × n(m)
式中：B-格栅的建筑宽度，m s-栅条宽度，m 3.栅后槽的总高度H由下式决定
n qvmax sin / d h v(个)
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
1. 污水处理方法及分类
按对污染物实施的作用分： 分离法：通过各种外力作用，把有害物从废水中 分离出来； 转化法：通过化学或生化的作用，使其转化为无 害的物质或可分离的物质，后者再经过分离予以除 去；
表5-1 分离法分类一览表
污染物 存在形 式 离子态 分子态 胶体
分离法
离子交换法、电解法、电渗析法、离子 吸附法、离子浮选法 萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮 选法、反渗透法、蒸发法 混凝法、气浮法、吸附法、过滤法
dD K2 D dt
某点处的氧不足量变化速率是该处耗氧速率和复氧速率 之和：
dD K1 L K 2 D dt
菲尔普斯方程
求解得某点的亏氧量：
Dt = D0 × e- K2 ×t + K1 × L0 (10- K1×t - 10- K2 ×t ) K1 - K 2
到达氧垂点时间dCD /dt=0：
级处理装置。
二级处理：去除呈溶解、胶体状态的大量有机物
或其它污染物。
三级处理：去除二级处理未能去除的污染物。
城市污水处理厂的典型流程
三级处理 二级处理 一级处理 空气
Cl2或其它 消毒剂
原废水
粗细格栅
进水泵房
沉砂池
初沉池
曝气池
污泥回流
二沉池
接触池
出水
污泥回流 泵房
集泥井 絮凝剂
污泥 浓缩池 上清液回流
调节池的分类