水污染控制工程(李来胜)第十章.ppt
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1、第十章 污水的物理处理,第一节 格栅和筛网 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 隔油池 第六节 气浮池,第一节 格栅和筛网,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:去除可能堵塞和缠绕水泵机组、曝气器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,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16-25 mm时,栅渣截留量为
2、0.10-0.05 m3/(103 m3污水); 当栅条间距为40 mm左右时,栅渣截留量为 0.03- 0.01 m3/(103 m3污水); 栅渣的含水率约为80%,密度约为960 kg/m3。,按格栅形状,可分为 平面格栅 曲面格栅 按栅条净间距,可分为 粗格栅(50100 mm); 中格栅(1040 mm); 细格栅(1.510 mm);,格栅的清渣方法,格栅的工作原理,XG型旋转式格栅除污机,回转式固液分离机,螺旋压榨细格栅,螺旋压榨细格栅,回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机,GL型格栅除污机,齿耙式格栅除污机,阶梯式细格栅,曝气沉砂池前细格栅,格栅的液位差自动控制,格栅栅条 断面形状
3、,过格栅渠道 的水流流速,污水过栅条 间距的流速,通过格栅的水头损失h2的计算:,式中:h0计算水头损失,m; v污水流经格栅的速度,m/s; 阻力系数,其值与栅条断面的几何形状有关; 格栅的放置倾角; g重力加速度,m/s2; k考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数, 可用式:k=3.36 v-1.32求定,一般采用k=3。 城市污水一般取0.10.4 m。,格栅的设计与计算,格栅的建筑尺寸,1.格栅的间隙数量n 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。,格栅的建筑尺寸,4.格栅的总建筑长度L 式中:L1进水渠道渐
4、宽部位 的长度,m; 其中:b1 进水渠道宽度m; 1 进水渠道渐宽部位的 展开角度,一般1=20; L2 格栅槽与出水渠道连 接处的渐窄部位的长度,一般 L2=0.5L1 ; H1 格栅前的渠道深度,m。,作用 相当于初沉池,可节约占地 应用于小型污水处理系统, 用于短小纤维回收的筛网,形式 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,第二节 沉淀的基础理论,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
5、和浓度,沉淀可分成四种类型,沉淀类型,自由沉淀及其理论基础,分 析 的 假 定,自由沉淀与絮凝沉淀分析,悬浮颗粒在水中的受力:重力、浮力,重力大于浮力 时,下沉; 重力等于浮力 时,相对静 止; 重力小于浮力 时,上浮。,1.悬浮颗粒在水中受到的力Fg Fg是促使沉淀的作用力,是 颗粒的重力与水的浮力之差: 式中:Fg水中颗粒受到的 作用力; V颗粒的体积; S颗粒的密度; L水的密度; g重力加速度。,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时,,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围的绕流速度亦小时
6、,颗粒主要受水的黏滞阻力作用,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,=24/Re,带入式中,整理得自由颗粒在静水中的运动公式(亦称斯托克斯定律):,式中:水的动力黏度。,斯托克斯定律:,由上式可知,颗粒沉降速度us与下述因素有关 当s大于L时,s-L为正值,颗粒以us下沉; 当s与L相等时,us=0,颗粒在水中呈悬浮状态,这 种颗粒不能用沉淀去除; s小于L时,s-L为负值,颗粒以us上浮,可用浮上 法去除。 us与颗粒直径d的平方成正比,因此增加颗粒直径有助于 提高沉淀速度(或上浮速度),提高去除效果。 us与成反比,随水温上升而下降;即沉速受水温影 响,水温上升,沉速
7、增大。,絮凝沉淀分析,絮凝沉淀过程中,沉淀颗粒会发生凝聚,凝聚的程度与悬浮固体浓度、颗粒尺寸分布、负荷、沉淀池深、沉淀池中的速度梯度等因素有关,这些变量的影响只能通过试验确定。,沉淀池的工作原理,理想沉淀池,进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域,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。,理想沉淀池的几个假定:,理想沉淀池,进口区域 沉淀区域 出口区域 污泥区域,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线,平流理想沉淀池示意图,式中:v 颗粒的水
8、平分速; qv进水流量; A沉淀区过水断面 面积, Hb; H 沉淀区的水深; b 沉淀区宽度。,当某一颗粒进入沉淀池后,设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。 当颗粒沉速uu0时,可以沉到池底被去除。 当颗粒沉速uu0时,位于水面的颗粒不能沉到池底;而当其位于水面下的某一位置时,它可以被去除。 说明对于沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒,有一部分会被去除。,设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP,其中的 的颗粒将会从水中沉到池底而去除。 在同一沉淀时间t,下式成立: 故 对于沉速为u1(u1u0)的全部悬浮颗粒,可被沉淀于池底的总量为: 而沉淀池能去除的颗粒包括uu0以及 u1u0的两部分,故沉淀池
9、对悬浮物的去除率为: 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。,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 并简化后得出 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/(m2h)。故只要确定颗粒的最小沉速u0,就可以 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。,
10、第三节 沉砂池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,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置沉砂池,并且沉砂池的个数或分 格数应不小于2;工业污水是否要设置沉砂池,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0.2 mm以上。 城市污水的沉砂量可按每106 m3污水沉砂30 m3计算,其 含水率约为60%,容重约1500 kg/m3。 贮砂斗的容积应按2 d沉砂量计算,贮砂斗壁的倾角不应 小于55,排砂管直径不应小于200 mm。 沉砂池的超高不宜小于0.3 m。,平流式 曝气沉砂池 旋流式
11、沉砂池等,沉砂池形式,一种最传统的沉砂池,它构造简单,工作稳定。,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; 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。,平流式沉砂池的系统参数,3.池总宽度b 式中: h2设计有效水深。 4.贮砂斗所需容积V 式中: X城市污水的沉砂量, 一般采用30m3/ (106m3污水); T排砂时间的间隔,d; kz 生活污水流量的总 变化系数。,
12、平流式沉砂池的计算公式,7.池总高度h 式中: h1超高,m; h2有效水深,m; h3贮砂斗高度,m。 8.核算最小流速vmin 式中:qvmin 设计最小流量, m3/s; n1最小流量时工作 的沉砂池数目; Amin 最小流量时沉砂 池中的水 流断面 面积,m2。,平流式沉砂池的计算公式,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、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。 构造 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6090 cm处设置曝气装置; 在池底设置沉砂斗,池底有i=0.10.5的 坡度,以保证砂 粒滑入
13、砂槽; 为了使曝气能起到池内回流作用,在必要时可在设置曝 气装置的一侧装设挡板。,曝气沉砂池,曝气沉砂池剖面示意,曝气沉砂池的工作原理,污水在池中存在水平流动(一般流速0.1m/s)和在池的横断面上产生旋转流动(旋转流速0.4m/s ),池内水流产生螺旋状前进的流动形式。 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用,污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦,并受到气泡上升时的冲刷作用,沉于池底的砂粒较为纯净,有机物含量只有5%左右,曝气沉砂池实景,水平流速一般取0.080.12m/s。 污水在池内的停留时间为46min;雨天最大流量时为 13 min。如作为预曝气,停留时间为1030min。 池的有效水深为23m,池
14、宽与池深比为11.5,池的长 宽比可达5,当池长宽比大于5时,应考虑设置横向挡板。 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气,孔径为2.56.0mm, 距池底约为0.60.9m,并应有调节阀门。 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,进出口布置,应防止产生短流。,曝气沉砂池的设计参数,第四节 沉 淀 池,沉淀池,沉淀池,沉淀池三种流态,平流式,竖流式,辐流式,沉淀池特点与适用条件,沉淀池由五部分组成: 进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳, 以提高沉淀效率。 沉淀区是沉淀进行的主要场所。 贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。,沉淀池由五
15、部分组成,缓冲区,沉淀池的运行方式,设计流量 沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。 在合流制的污水处理系统中,当废水是自流进入沉淀池时,应按最大流量作为设计流量;当用水泵提升时,应按水泵的最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核,但沉淀时间应不小于30 min。 沉淀池数量 对于城市污水厂,沉淀池的个数不应少于2只。 沉淀池的经验设计参数 对于城市污水处理厂,如无污水沉淀性能的实测资料时,可参照教材表10-8的经验参数选用。,沉淀池的一般设计原则及参数,沉淀池的几何尺寸 池超高不少于0.3m;缓冲层高采用0.30.5m;贮泥斗斜壁的倾角,方斗不宜小于60,圆斗不宜
16、小于55;排泥管直径不小于200mm。 沉淀池出水部分 一般采用堰流, 在堰口保持水平。出水堰的负荷:对初沉池, 应不大于2.9L/(sm); 对二次沉淀池, 一般取1.52.9 L/(sm)。 亦可采用多槽出水布置,以提高出水水质。 贮泥斗的容积 一般按不大于2d的污泥量计算。对二次沉淀池,按贮泥时间不超过2h计。 排泥部分 沉淀池一般采用静水压力排泥,静水压力数值如下:初次沉淀池不应小于14.71kPa(1.5mH2O);活性污泥法的二沉池应不小于8.83 kPa(0.9mH2O);生物膜法的二沉池应不小于11.77 kPa(1.2mH2O)。,平流式沉淀池,进水区有整流措施,保证入流污水
17、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/(md),二沉池为130250 m3/(md)。 锯齿形三角堰应用最普遍,水面宜位于齿高的1/2处。 为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降,在堰口处需要设 置能使堰板上下移动的调节装置,使出口堰口尽可能水平。 堰前应设置挡板以阻拦漂浮物,或设置浮渣收集和排除装置 多斗式沉淀池,不设置机械刮泥设备。每个贮泥斗单独设置 排泥管,各自独立排泥,互不干扰,保证沉泥的浓度。,平流式沉淀池的构造及工作特点,平流沉淀池的构造及工作特点,平流式
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- 水污染 控制工程 李来胜 第十
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