排水工程物理处理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

水质工程学II（污水处理工艺计算）第1页参考书排水工程（第四版）张自杰主编 中国建筑工业出版社污水处理厂设计与运行 曾科、卜秋平等主编 化学工业出版社城市污水处理厂建设与管理 卜秋平、陆少鸣等主编 化学工业出版社给水排水新技术与工程 汪大晕、雷乐成等主编 化学工业出版社城市污水厂处理设施设计计算 崔玉川、刘振江等主编 化学工业出版社活性污泥工艺简明原理及设计计算 周雹 中国建筑工业出版社生物膜法污水处理技术刘雨，赵庆良等.中国建筑工业出版社第2页期刊、网站n中国给水排水n给水排水nWaterresearchnEnvironmentalscience&technologynEnvironmentinternationalnE.第3页要求n考试：60分n考勤：10分n作业：15分n演讲：15分（读书小结：3000字）第4页 第5页 第一节 城市污水性质与污染指标一、城市污水组成一、城市污水组成一、城市污水组成一、城市污水组成 家庭污水家庭污水 1.1.生活污水生活污水 公共场所污水（如宾馆）公共场所污水（如宾馆）医院污水（经消毒预处理）医院污水（经消毒预处理）2.2.工业污水工业污水（经预处理达标排放）和工业废水（经预处理达标排放）和工业废水 3.3.早期雨水早期雨水第6页二、污水物理性质及指标二、污水物理性质及指标二、污水物理性质及指标二、污水物理性质及指标1 1、水温：、水温：10-2010-2010-2010-20 热污染：热污染：热污染：热污染：T,T,耗氧耗氧V,DOV,DO；化学反应加化学反应加紧（腐蚀、臭加剧）；紧（腐蚀、臭加剧）；细菌繁殖加速，消毒剂、混凝剂细菌繁殖加速，消毒剂、混凝剂增加；增加；加速藻类繁殖加速藻类繁殖富营养化富营养化2 2、色度：、色度：生活污水（灰色）生活污水（灰色）3 3、臭味：、臭味：鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐甘蓝臭、粪鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐甘蓝臭、粪臭臭4 4、固体含量：、固体含量：悬浮（悬浮（SSSS）胶体胶体 溶解（溶解（DSDS）第7页三、污水化学性质及指标三、污水化学性质及指标三、污水化学性质及指标三、污水化学性质及指标1 1、无机物及指标、无机物及指标pHpHpHpH值：值：值：值：6-9 16-9 1）抑制生物生长；）抑制生物生长；2 2）同溶解性固）同溶解性固体危害体危害N/PN/PN/PN/P：有机有机P P、无机、无机P P 富营养化富营养化硫酸盐、硫化物、氯化物：硫酸盐、硫化物、氯化物：硫酸盐、硫化物、氯化物：硫酸盐、硫化物、氯化物：SOSO4 42-2-250mg/L250mg/L腹泻，腹泻，S S2-2-黑臭黑臭氰化物、砷化物氰化物、砷化物氰化物、砷化物氰化物、砷化物重金属离子：重金属离子：重金属离子：重金属离子：HgHg、CrCr、PbPb、CdCd（镉）、（镉）、AsAs、五毒、五毒1 1）富集；）富集；2 2）与有机物结合毒性增强；）与有机物结合毒性增强；3 3）慢性中毒）慢性中毒第8页2 2、有机物、有机物碳水化合物碳水化合物碳水化合物碳水化合物蛋白质与尿素：蛋白质与尿素：蛋白质与尿素：蛋白质与尿素：N N N N主要起源主要起源主要起源主要起源脂肪和油类：脂肪和油类：脂肪和油类：脂肪和油类：脂脂脂脂难降解，无毒难降解，无毒难降解，无毒难降解，无毒 矿物油矿物油矿物油矿物油难降解、有难降解、有难降解、有难降解、有毒毒毒毒酚：酚：酚：酚：难降解难降解难降解难降解有机酸、碱：有机酸、碱：有机酸、碱：有机酸、碱：可降解，但有毒或抑制作用可降解，但有毒或抑制作用可降解，但有毒或抑制作用可降解，但有毒或抑制作用表面活性剂：表面活性剂：表面活性剂：表面活性剂：硬性洗涤剂（烷基苯磺酸盐硬性洗涤剂（烷基苯磺酸盐硬性洗涤剂（烷基苯磺酸盐硬性洗涤剂（烷基苯磺酸盐ABSABSABSABS）难降解）难降解）难降解）难降解 软性洗涤剂（烷基苯芳基软性洗涤剂（烷基苯芳基软性洗涤剂（烷基苯芳基软性洗涤剂（烷基苯芳基LBSLBSLBSLBS）易降解）易降解）易降解）易降解有机农药：有机农药：有机农药：有机农药：难降解难降解难降解难降解取代苯类化合物取代苯类化合物取代苯类化合物取代苯类化合物第9页3 3 3 3、有机物污染指标、有机物污染指标、有机物污染指标、有机物污染指标BODBOD；CODCOD；TODTOD；THODTHOD；TOCTOC THODTODCODcrBODuBOD THODTODCODcrBODuBOD5 5TOCTOC4 4 4 4、污水生物性质及指标、污水生物性质及指标、污水生物性质及指标、污水生物性质及指标大肠菌群数与大肠菌群指标大肠菌群数与大肠菌群指标病毒病毒细菌总数细菌总数第10页第二节 水体自净基本规律与水环境法规与标准一、水体自净作用一、水体自净作用一、水体自净作用一、水体自净作用1 1、水体自净、水体自净2 2、水体自净作用机理、水体自净作用机理1 1）物理净化作用：释稀、混合、沉淀、挥发、）物理净化作用：释稀、混合、沉淀、挥发、浓度降低总量不变浓度降低总量不变2 2）化学净化作用：氧化还原反应、酸碱反应、）化学净化作用：氧化还原反应、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚，分解合成、吸附凝聚，CC，总量不变，总量不变3 3）生物化学作用：有机物无机化，有害物无）生物化学作用：有机物无机化，有害物无害化，害化，CC，总量降低。，总量降低。第11页第二节 水体自净基本规律与水环境法规与标准二、河流氧垂曲线方程菲利普斯方程二、河流氧垂曲线方程菲利普斯方程二、河流氧垂曲线方程菲利普斯方程二、河流氧垂曲线方程菲利普斯方程1 1、氧垂曲线：、氧垂曲线：第12页第二节 水体自净基本规律与水环境法规与标准2 2 2 2、菲利普斯方程、菲利普斯方程、菲利普斯方程、菲利普斯方程（1 1 1 1）有机物耗氧动力学）有机物耗氧动力学）有机物耗氧动力学）有机物耗氧动力学第13页第二节 水体自净基本规律与水环境法规与标准2 2 2 2、菲利普斯方程、菲利普斯方程、菲利普斯方程、菲利普斯方程（2 2 2 2）溶解氧改变过程动力学）溶解氧改变过程动力学）溶解氧改变过程动力学）溶解氧改变过程动力学亏氧亏氧速率速率复氧复氧速率速率第14页第二节 水体自净基本规律与水环境法规与标准3 3 3 3、菲利普斯方程工程意义、菲利普斯方程工程意义、菲利普斯方程工程意义、菲利普斯方程工程意义（1 1 1 1）分析溶解氧改变动态，推求河流自净过程）分析溶解氧改变动态，推求河流自净过程）分析溶解氧改变动态，推求河流自净过程）分析溶解氧改变动态，推求河流自净过程及其环境容量，进而确定可排入河流有机物最及其环境容量，进而确定可排入河流有机物最及其环境容量，进而确定可排入河流有机物最及其环境容量，进而确定可排入河流有机物最大量。大量。大量。大量。（2 2 2 2）推算氧垂点位置及到达时间。）推算氧垂点位置及到达时间。）推算氧垂点位置及到达时间。）推算氧垂点位置及到达时间。第15页二、我国水环境法规与标准二、我国水环境法规与标准二、我国水环境法规与标准二、我国水环境法规与标准1 1、法规：、法规：水污染防治法；水污染防治法；水法水法2 2、水环境标准：、水环境标准：1 1）水环境质量标准（）水环境质量标准（GB3838-)GB3838-)2 2）污水综合排放标准（）污水综合排放标准（GB8978-88)GB8978-88)3 3）城镇污水厂污染物排放标准）城镇污水厂污染物排放标准（GB18918-)GB18918-)第16页城镇污水厂污染物排放标准城镇污水厂污染物排放标准城镇污水厂污染物排放标准城镇污水厂污染物排放标准GB18918-GB18918-GB18918-GB18918-一级A一级B二级单位（mg/L）BOD5102030-40COD5060 100SS 总N15 20-总P0.513103020第17页城市污水性质城市污水性质城市污水性质城市污水性质项目高中低一级A排放标准BOD540020010010COD1000400 25050SS 40020010010总N85 402015总P15840.5第18页第三节 污水处理基本方法与系统一、方法一、方法一、方法一、方法 1 1、按原理分：、按原理分：物理法：物理法：分离悬浮状固体污染物，沉淀、分离悬浮状固体污染物，沉淀、筛滤、离心、气浮、过滤筛滤、离心、气浮、过滤化学法：化学法：化学反应，分离回收污水中各种化学反应，分离回收污水中各种形态污染物：中和、氧化还原、离子交换形态污染物：中和、氧化还原、离子交换生物化学法：生物化学法：好氧、厌氧好氧、厌氧第19页2.2.2.2.按生物处理方法分按生物处理方法分按生物处理方法分按生物处理方法分.好氧生物处理法：好氧生物处理法：n活性污泥法：活性污泥法：水体自净人工强化，污泥在曝水体自净人工强化，污泥在曝气池内呈悬浮状，和污水充分接触。气池内呈悬浮状，和污水充分接触。n生物膜法：生物膜法：土壤自净（如浇灌农田）人工强土壤自净（如浇灌农田）人工强化，微生物附着在其体物质表面呈膜状，并化，微生物附着在其体物质表面呈膜状，并让它和污水接触而净化方法。让它和污水接触而净化方法。n自然生物处理：自然生物处理：氧化塘、湿地氧化塘、湿地.厌氧生物处理法：厌氧生物处理法：UASBUASB、UFBUFB 去除对象：溶解性，胶体状有机物和有毒物质去除对象：溶解性，胶体状有机物和有毒物质（酚、腈、醛）（酚、腈、醛）第20页3 3 3 3、按处理程序划分：、按处理程序划分：、按处理程序划分：、按处理程序划分：一级处理：一级处理：一级处理：一级处理：除除除除SS BOD 20-30%SS 50-60%SS BOD 20-30%SS 50-60%SS BOD 20-30%SS 50-60%SS BOD 20-30%SS 50-60%（一级半处理）：用反应池代替初沉池，进行混凝沉（一级半处理）：用反应池代替初沉池，进行混凝沉（一级半处理）：用反应池代替初沉池，进行混凝沉（一级半处理）：用反应池代替初沉池，进行混凝沉淀淀淀淀SS 80-90%BOD COD 50-60%SS 80-90%BOD COD 50-60%SS 80-90%BOD COD 50-60%SS 80-90%BOD COD 50-60%二级处理：二级处理：二级处理：二级处理：除胶体、除胶体、除胶体、除胶体、TSTSTSTS（BODBODBODBOD、CODCODCODCOD）90%SS 90%SS 90%SS 90%SS BODBODBODBOD可除至可除至可除至可除至15-30mg/L15-30mg/L15-30mg/L15-30mg/L三级处理：三级处理：三级处理：三级处理：除难降解有机物、除难降解有机物、除难降解有机物、除难降解有机物、N N N N、P P P P第21页第一章 污水物理处理设施任务：去除污水中悬浮物质和不溶污染物质任务：去除污水中悬浮物质和不溶污染物质方法：筛滤截留、重力分离（沉淀、上浮）、离方法：筛滤截留、重力分离（沉淀、上浮）、离心分离等心分离等构筑物和设备：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池构筑物和设备：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池第22页第一节第一节 格格 栅栅第23页 选取栅条间距原则：不堵塞水泵和水处理厂、站处理设备。格栅作用 格栅由一组（或多组）相平行金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水渠道，或进水泵站集水井进口处，以拦截污水中粗大悬浮物及杂质。作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门较粗大悬浮物，并确保后续处理设施能正常运行。第24页格栅分类n按栅条间隙分：粗(50-100mm)、中(10-40mm)、细(3-10mm)n按形状分：n平面格栅：栅条与框架组成n曲面格栅：固定曲面式、旋转鼓筒式n按清渣方式分：人工、机械第25页人工去除 设计面积应采取较大安全系数，普通大于进水渠道面积2倍，以免清渣过于频繁。与水平面倾角：4560机械去除 过水面积普通应不小于进水管渠有效面积1.2倍。与水平面倾角：6070格栅清渣方法第26页 格栅所截留污染物数量与地域情况、污水沟道系统类型、污水流量以及栅条间距等原因相关，可参考一些数据：当栅条间距为1625mm时，栅渣截留量为0.100.05m3/（103m3污水）；当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为0.030.01 m3/（103m3污水）；栅渣含水率约为80%，密度约为960kg/m3。第27页XG型旋转式格栅除污机第28页回转式固液分离机第29页螺旋压榨细格栅第30页螺旋压榨细格栅第31页回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机第32页GL型格栅除污机齿耙式格栅除污机第33页第34页阶梯式细格栅第35页曝气沉砂池前细格栅第36页格栅栅条断面形状过格栅渠道水流流速污水过栅条间距流速矩形圆形方形 圆形水力条件较方形好，但刚度较差 当前多采取断面形状为矩形栅条第37页格栅栅条断面形状过格栅渠道水流流速污水过栅条间距流速首先泥沙不至于沉积在沟渠底部其次截留污染物又不至于冲过格栅通常采取0.40.9m/s格栅渠道宽度要设置得当，应使水流保持适当流速第38页格栅栅条断面形状过格栅渠道水流流速污水过栅条间距流速为预防栅条间隙堵塞，普通采取0.61.0m/s最大流量时可高于1.21.4m/s渐扩20，沉底大于水头损失第39页格 栅 设 计 与 计 算第40页经过格栅水头损失h2计算：式中：h0计算水头损失，m；v污水流经格栅速度，m/s；阻力系数，其值与栅条断面几何形状相关；格栅放置倾角；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系数，可用式：k=3.36v-1.32求定，普通采取k=3。城市污水普通取0.10.4m。格 栅 设 计 与 计 算第41页格 栅 建 筑 尺 寸 1.格栅间隙数量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污水流经格栅速度，m/s。2.格栅建筑宽度b式中：b格栅建筑宽度；s栅条宽度，m。3.栅后槽总高度h总式中:h栅前水深，m；h2格栅水头损失,m；h1格栅前渠道超高，普通h1=0.3m。第42页格 栅 建 筑 尺 寸 4.格栅总建筑长度L 式中：L1进水渠道渐宽部位长度，m；其中:b1 进水渠道宽度m；1 进水渠道渐宽部位展开角度，普通1=20；L2 格栅槽与出水渠道连接处渐窄部位长度，普通L2=0.5L1；H1 格栅前渠道深度,m。5.每日栅渣量W式中：W1栅渣量，m3/(103m3污水)；KZ生活污水流量总改变系数。第43页格栅除污机适用条件及特点比较格栅除污机适用条件及特点比较设备名称使用条件特点钢丝绳牵引式格栅除污机主要用于雨水或合流制泵站，拦截粗大漂浮物或较重沉积物，普通作粗、中格栅使用1.捞渣量大，御渣彻底，效率高；2.宽度可达4m，最大深度可达30m3.易损件少，水下无运转部件，维护检修方便，运行极其安全可靠回转式格栅除污机捞取原水中漂浮物，普通设在粗格栅子后，作中格栅1.机构紧凑，缓冲御渣2.耐磨损，运行可靠，可全自动运行阶梯式格栅除污机经典细格栅，适适用于井深较浅，宽度小于2m场所水下无传动件，结构合理，使用寿命长，维护保养方便采取独特阶梯式清污原理，可防止杂物卡阻及缠绕旋转式齿耙格栅除污机经典细格栅，主要用于去除城市污水和工业废水中漂浮物和悬浮物。无栅条，很多小齿耙相互连接组成一个较大旋转面，捞渣彻底，御渣效果好齿耙强度高，有尼龙和不锈钢两种材质，有过载保护方法，运行可靠第44页格栅设计计算例题格栅设计计算例题n某某污污水水处处理理厂厂Qmax=0.3 Qmax=0.3 m m3 3/s/s，Kz=1.4Kz=1.4，栅栅条条间间隙隙e=20mme=20mm，过过栅栅流流速速0.9m/s0.9m/s，栅栅前前水水深深0.4m0.4m，安安装装倾倾角角6060度度，栅栅渣渣量量0.06 0.06 L/mL/m3 3，求栅条间隙数，求栅条间隙数n n，每日栅渣量，每日栅渣量W?W?A n=26 A n=26，W=0.8 mW=0.8 m3 3/d B n=39/d B n=39，W=1.11 mW=1.11 m3 3/d/d C n=30 C n=30，W=1.01 mW=1.01 m3 3/d D n=32/d D n=32，W=1.04 mW=1.04 m3 3/d/d 第45页格栅设计计算例题格栅设计计算例题n某某污污水水处处理理厂厂Qmax=0.3 Qmax=0.3 m m3 3/s/s，Kz=1.4Kz=1.4，栅栅条条间间隙隙e=20mme=20mm，过过栅栅流流速速0.9m/s0.9m/s，栅栅前前水水深深0.4m0.4m，安安装装倾倾角角6060度度，栅栅渣渣量量0.06 0.06 L/mL/m3 3，求栅条间隙数，求栅条间隙数n n，每日栅渣量，每日栅渣量W?W?A n=26 A n=26，W=0.8 mW=0.8 m3 3/d /d B n=39B n=39，W=1.11 mW=1.11 m3 3/d/d C n=30 C n=30，W=1.01 mW=1.01 m3 3/d D n=32/d D n=32，W=1.04 mW=1.04 m3 3/d/d 第46页作业作业1：n已知某污水厂Qmax=0.5m3/s(0.6/0.7)Kz=1.38(1.35/1.32)，请分别设计粗、细格栅各部分尺寸。第47页第二节 沉淀理论第48页一、概述污水中悬浮物质，可在重力作用下沉淀沉淀去除。这是一个物理过程，简便易行，效果良好，是污水处理主要技术之一。自由沉淀：当悬浮物质浓度不高时，在沉淀过程中，颗粒之间互不碰撞，呈单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。经典例子是砂粒在沉砂池中沉淀沉砂池中沉淀以及悬浮物浓度较低污水在初沉池初沉池中沉淀过程。自由沉淀过程可用牛顿第二定律及斯托克斯公式描述。絮凝沉淀：(也称干涉沉淀)，当悬浮物质浓度为50500mg/L时，在沉淀过程中，颗粒与颗粒之间可能相互碰撞产生絮凝作用，使颗粒粒径与质量逐步加大，沉淀速度不停加紧，故实际沉速极难用理论公式计算，主要靠试验测定：这类沉淀经典例子是活性污泥活性污泥在二沉池中沉淀在二沉池中沉淀。4 4种类型：种类型：第49页 区域沉淀：(或称成层沉淀，拥挤沉淀)。当悬浮物质浓度大于5000mg/L以上时，在沉淀过程中，相邻颗粒之间相互妨碍、干扰，沉速大颗粒无法超越沉速小颗粒，各自保持相对位置不变，并在聚协力作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀，与澄清水之间形成清楚液-团界面，沉淀显示为界面下沉。经典例子是二次沉淀池下二次沉淀池下部沉淀过程及浓缩池开始阶段部沉淀过程及浓缩池开始阶段。压缩沉淀：区域沉淀继续，即形成压缩。颗粒间相互支承，上层颗粒在重力作用下，挤出下层颗粒间隙水，使污泥得到浓缩。经典例子是活性污泥在二次沉淀池污泥斗中及浓缩池中浓缩过程活性污泥在二次沉淀池污泥斗中及浓缩池中浓缩过程。第50页二、沉淀类型分析 1.自由沉淀 假设颗粒为球形，由牛顿第二定律可知：自由沉淀过程第51页将关系式代入后整理得：当加速度 颗粒等速下沉：其中C为阻力系数：第52页沉速上式即为斯托克斯公式。式中:第53页从该式可知：从该式可知：颗粒沉速u决定原因是g-y，当gy时，u呈正值，颗粒下沉；g=y时，u=0，颗粒在水中随机，不沉不浮。沉速u与颗粒直径d2成正比，所以增大颗粒直径 d，可大大地提升沉淀(或上浮)效果。u与成反比，决定于水质与水温，在水质相同条件下，水温高则值小，有利于颗粒下沉(或上浮)。因为污水中颗粒非球形，上式不能直接用于工艺计算，需要加非球形修正。第54页自由沉淀试验方法自由沉淀试验方法试验方法参考给水工程第四版pg294-295pt 为全部沉速小于ut颗粒重量占原水中全部颗粒重量百分率；dpt是含有沉速ut颗粒重量占原水中全部颗粒重量百分率；P0为沉速小于u0颗粒占全部悬浮颗粒比值（即剩下量）。第55页2.絮凝沉淀 絮凝沉淀试验是在一个直径为150200mm，高度为2500mm，在高度方向每隔500mm设取样口沉淀简内进行，见图(a)。将已知悬浮物浓度为C0及水温水样注满沉淀筒，搅拌均匀后开始计时，每隔一定时间间隔，如10，20，30，120min，同时在各取样口取水样50100mL，分析各水样悬浮物浓度，并计算出各自去除率 ，并记以下表：第56页 依据上表，在直角坐标纸上。纵坐标为取样口深度(m)，横坐标为取样时间(min)，将同一沉淀时间，不一样深度去除率标于其上，然后把去除率相等各点连接成等去除率曲线，见上图(b)。从图(b)中可求出与不一样沉淀时间、不一样深度相对应总去除率。第57页 例：已知某城市污水絮凝沉淀试验得到等去除率曲线，求解沉淀时间30min，深度2m处总去除率。第58页3.区域沉淀与压缩 区域沉淀与压缩试验：直径为100150mm，高度为1000 mm沉淀筒，将巳知悬浮物浓度Co(Co5000mgL)污水，装入沉淀筒内(深度为Ho)，搅拌均匀后，开始计时，水样会很快形成上清液与污泥层之间清楚界面。污泥层内颗粒之间相对位置稳定，沉淀表现为界面下沉，而不是单颗粒下沉，沉速用界面沉速表示。界面下沉初始阶段，因为浓度较稀，沉速是悬浮物浓度函数Cf(C)，呈等速沉淀，见下列图A段。伴随界面继续下沉，悬浮物浓度不停增加，界面沉速逐步减慢，出现过渡段，见图中B段。此时，颗粒之间水分被挤出并穿过颗粒上升，成为上清液。界面继续下沉，浓度更浓，污泥层内下层颗粒能够机械地承托上层颗粒，因而产生压缩区，见图中C段。区域沉淀与压缩试验结果，统计于下表中。依据表中统计数据，在直角坐标纸上，以纵坐标为界面高度，横坐标为沉淀时间，作界面高度与沉淀时间关系图以下：第59页 经过图中曲线任一点，作曲线切线，切线斜率即为该点相对应界面界面沉速。分别作等速沉淀段切线及压缩段切线，两切线支角角平分线交沉淀曲线于D点，D点就是等速沉淀区与压缩区分界点。与D点相对应时间即压缩开始时间。第60页 （2）在流入区，颗粒沿截面AB均匀分布并处于自由沉淀状态，颗粒水平分速等于水平流速v；三三、沉淀池工作原理理想沉淀池假设条件是：（1）污水在池内沿水平方向作等速流动，水平流速为v，从入口到出口流动时间为t；（3）颗粒沉到池底即认为被去除。第61页 1.平流理想沉淀池 理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和污泥区流入区、流出区、沉淀区和污泥区。从点A进入颗粒，它们运动轨迹是水平流速v和颗粒沉速u矢量和。这些颗粒中，必存在着某一粒径颗粒，其沉速为u0刚巧能沉至池底。故可得关系式：第62页 从上图，按照自由沉淀相同原理进行分析，沉速ut uo 颗粒，都可在D点前沉淀，见轨迹I所代表颗粒。沉速 ut uo那些颗粒，视其在流入区所处于位置而定若处于靠近水面处，则不能被去除，见轨迹I I实线所代表颗粒；一样颗粒苦处于靠近池底位置，就能被去除，见轨迹I I虚线所代表颗粒。若沉速ut uo颗粒重量占全部颗粒重量dP%，可被除去量为 。第63页理想沉淀池总去除量为：P0为沉速小于u0颗粒占全部悬浮颗粒比值（即剩下量）。上式用去除率表示，可改写为：式中P0为用百分数代入。第64页（1）设处理水量为Q(m3s)，沉淀池宽度为B，水面面积为ABL(m2)，故颗粒在池内沉淀时间为：Q/A物理意义是：在单位时间内经过沉淀池单位表面积流量称为表面负荷或溢流率用符号q表示。表面负荷数值等于颗粒沉速uo，若需要去除颗粒沉速uo确定后，则沉淀池表面负荷q值同时被确定。两点说明：第65页第二节第二节 沉沉 砂砂 池池第66页沉砂池作用沉砂池工作原理沉砂池几个形式 从污水中去除砂子、煤渣等密度较大无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物正常运行 平流式、曝气沉砂池、钟式沉砂池、Doer沉砂池等 以重力或离心力分离为基础，即将进入沉砂池污水流速控制在只能使相对密度大无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走第67页沉砂池工程设计中设计标准与主要参数城市污水厂普通均设置沉砂池，而且沉砂池个数或分格数应不 小于2；工业污水是否要设置沉砂池，应依据水质情况而定。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砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。城市污水沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。贮砂斗容积应按2d沉砂量计算，贮砂斗壁倾角不应小于55,排砂管直径不应小于200mm。沉砂池超高不宜小于0.3m。第68页 平流式沉砂池是一个最传统沉砂池，它结构简单，工作稳定。平流式沉砂池第69页污水在池内最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时，污水在池内停留时间不少于30s，普通为3060s；有效水深应小于1.2m，普通采取0.251.0m，池宽大于0.6m；池底坡度普通为0.010.02，当设置除砂设备时，可依据除砂设备要求，考虑池底形状。平流式沉砂池系统参数 第70页 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城市污水沉砂量,普通采取30m3/(106m3污水）;T排砂时间间隔,d;kz 生活污水流量总 改变系数。平 流 式 沉 砂 池 计 算 公 式 1.长度L 式中：v最大设计流量时 速度，m/s；t最大设计流量时 停留时间,s。2.水流断面面积A式中：qvmax最大设计流 量，m3/s。第71页 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.核实最小流速vmin 式中:qvmin 设计最小流量，m3/s；n1最小流量时工作 沉砂池数目;Amin 最小流量时沉砂 池中水 流断面 面积，m2。平 流 式 沉 砂 池 计 算 公 式 5.贮砂斗个部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1=0.5m；斗壁与水平面倾角为60；则贮砂斗上口宽b2为：贮砂斗容积V1：式中:h3 贮砂斗高度，m；S1，S2 贮砂斗上口和下口 面积。6.贮砂室高度h3 设采取重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则第72页曝气沉砂池工作原理 污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（普通流速0.1m/s），同时在池横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s），整个池内水流产生螺旋状前进流动形式。因为曝气以及水流螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时冲刷作用，使粘附在砂粒上有机污染物得以去除，沉于池底砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长久搁置也不至于腐化。第73页沉砂中含有机物量低于5%；因为池中设有曝气设备，它还含有预曝气、脱臭、预防污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类分离等作用。曝气沉砂池特点：曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧整个长度上，距池底约6090cm处设置曝气装置；在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5 坡度，以确保砂粒滑入砂槽；为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置一侧装设挡板。曝气沉砂池结构：第74页曝气沉砂池第75页曝气沉砂池实景第76页沉砂池砂水分离器第77页水平流速普通取0.080.12m/s。污水在池内停留时间为46min；雨天最大流量时为13 min。如作为预曝气，停留时间为1030min。池有效水深为23m，池宽与池深比为11.5，池长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应考虑设置横向挡板。曝气沉砂池多采取穿孔管曝气，孔径为2.56.0mm，距池底约为0.60.9m，并应有调整阀门。曝气沉砂池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，应预防产生短流。曝气沉砂池设计参数第78页曝气沉砂池计算草图第79页曝气沉砂池计算公式第80页曝气沉砂池设计计算例题曝气沉砂池设计计算例题n某某污污水水处处理理厂厂曝曝气气沉沉砂砂池池，QmaxQmax1.0m1.0m3 3/s/s，停停留留时时间间t t3min3min，水平流速，水平流速v v0.1m/s0.1m/s，水深，水深2m2m，分两格，求池长、宽，分两格，求池长、宽 A L=15mA L=15m，b=3m B L=15mb=3m B L=15m，b=2.5m b=2.5m C L=18m C L=18m，b=3m D L=18mb=3m D L=18m，b=2.5m b=2.5m 第81页曝气沉砂池设计计算例题曝气沉砂池设计计算例题n已知某城市污水处理厂最大设计流量为已知某城市污水处理厂最大设计流量为0.2m0.2m3 3/s,/s,总改变系数总改变系数K=1.50K=1.50，设计砂斗容积按小于，设计砂斗容积按小于2 2天沉砂量，城市污水沉砂量为天沉砂量，城市污水沉砂量为每每10104 4m m3 3污水沉砂污水沉砂30(0.3)m30(0.3)m3 3，沉砂池沉砂斗容积为（），沉砂池沉砂斗容积为（）m m3 3.A 0.69 B 1.38 C 0.35 D 2.76 A 0.69 B 1.38 C 0.35 D 2.76 第82页钟式沉砂池n结构：流入口、流出口、沉砂区、砂斗、电机、砂提升管、排砂管第83页钟式沉砂池第84页钟式沉砂池平面布置第85页沉砂池比较池型优点缺点适用条件平流沉砂池构建简单，沉砂效果好且稳定重力排砂施工困难，沉砂含有机物多，不易脱水小、中型 水厂曝气沉砂池结构简单，沉砂效果好，沉砂清洁易脱水机械排砂，能起预曝气作用占地面积大，投资大运行费高中、大钟式沉砂池沉砂效果好且可调整，适应性强，占地少，投资省结构复杂运行费高大、中、小第86页作业作业2：n已知某污水厂Qmax=0.5m3/sKz=1.38，请设计各种沉砂池尺寸。第87页第三节第三节 沉沉 淀淀 池池第88页沉淀池按使用功效分生物处理法中预处理，去除约30%BOD5，55%悬浮物生物处理构筑物后,是生物处理工艺组成部分首次沉淀池二次沉淀池第89页沉淀池按水流方向分平流式辐流式竖流式池型：长方形一端进水,另一端出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上池内水流向四面辐流池型:多为圆形,有方形或多角形池中央进水，池四面出水贮泥斗在池中央第90页沉淀池三种流态沉淀池三种流态平流式平流式竖流式竖流式辐流式辐流式第91页 沉淀池由五部分组成：进水区、出水区功效是使水流进入与流出保持平稳，以提升沉淀效率。沉淀区是沉淀进行主要场所。贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。缓冲区防止水流带走沉在池底污泥。沉淀池由五部分组成缓冲区缓冲区第92页沉淀池运行方式连续式 污水中可沉颗粒沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成沉速与水流流动速度两方面作用污水连续不停地流入与排出 污水中可沉淀悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不一样高度排水管排出工作过程：进水、静止、沉淀、排水间歇式第93页沉淀池特点与适用条件池型池型优点优点缺点缺点适用条件适用条件平流式平流式1.对冲击负荷和温度改变适应能力较强；2.施工简单，造价低采取多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采取机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀1.适用地下水位较高及地质较差地域；2.适适用于大、中、小型污水处理厂竖流式竖流式1.排泥方便，管理简排泥方便，管理简单；单；2.占地面积较小占地面积较小1.池深度大，施工困难；2.对冲击负荷和温度改变适应能力较差；3.造价较高；4.池径不宜太大适适用于处理水量不大小型污水处理厂辐流式辐流式1.采取机械排泥，运行很好，管理较简单；2.排泥设备已经有定型产品1.池水水流速度不稳定；池水水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂，机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高对施工质量要求较高1.适适用于地下水位较高地域；2.适适用于大、中型污水处理厂第94页 1.设计流量 沉淀池设计流量与沉砂池设计流量相同。在合流制污水处理系统中，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，应按水泵最大组合流量作为设计流量。在合流制系统中,应按降雨时设计流量校核，但沉淀时间应大于30min。2.沉淀池只数 对于城市污水厂，沉淀池个数不应少于2只。3.沉淀池经验设计参数 对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能实测资料时，可参考教材经验参数选取。4.沉淀池有效水深、沉淀时间与表面水力负荷相互关系 沉淀池普通设计标准及参数第95页 5.5.沉淀池几何尺寸沉淀池几何尺寸 池超高不少于0.3m；缓冲层高采取0.30.5m；贮泥斗斜壁倾角，方斗不宜小于60，圆斗不宜小于55；排泥管直径大于200mm。6.6.沉淀池出水部分沉淀池出水部分 普通采取堰流,在堰口保持水平。出水堰负荷:对初沉池,应小于2.9L/(sm);对二次沉淀池,普通取1.52.9 L/(sm)。亦可采取多槽出水布置，以提升出水水质。7.7.贮泥斗容积贮泥斗容积 普通按小于2d污泥量计算。对二次沉淀池，按贮泥时间不超出2h计。8.8.排泥部分排泥部分 沉淀池普通采取静水压力排泥，静水压力数值以下：首次沉淀池不应小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法二沉池应大于8.83 kPa（0.9mH2O）；生物膜法二沉池应大于11.77 kPa（1.2mH2O）。沉淀池普通设计标准及参数沉淀池普通设计标准及参数第96页平流式沉淀池第97页进水区有整流办法，确保入流污水均匀稳定地进入沉淀池。出水区设出水堰，控制沉淀池内水面高度，确保沉淀池内水流均匀分布。沉淀池应沿整个出流堰单位长度溢流量相等，对于初沉池普通为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1/2处。为适应水流改变或构筑物不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动调整装置，使出口堰口尽可能水平。堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣搜集和排除装置。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，确保沉泥浓度。平流式沉淀池结构及工作特点平流式沉淀池结构及工作特点第98页平平流流沉沉淀淀池池结结构构及及工工作作特特点点第99页平流式沉淀池结构及工作特点平流式沉淀池结构及工作特点（进水）（进水）第100页平流式沉淀池结构及工作特点平流式沉淀池结构及工作特点（出水）（出水）第101页第102页第103页第104页3.沉淀区有效容积V1或4.沉淀池长度L式中：v 最大设计流量时水平流速,mm/s;普通小于5mm/s。5.沉淀池总宽度b1.沉淀池表面积A式中：qvmax 最大设计流量,m3/s；q 表面水力负荷,m3/(m2h),初沉池普通取1.53 m3/(m2h)，二沉池普通取12m3/(m2h)。2.沉淀区有效水深h2式中：t 沉淀时间,h,初沉池普通取12h,二沉池普通取1.52.5h。沉淀区有效水深h2通常取23m。平 流 式 沉 淀 池 设 计第105页7.污泥区容积 对于生活污水，污泥区总容积V：式中：S 每人每日污泥量，L/(d人),可参考教材表10-8；N 设计人口数，人；T 污泥贮存时间，d。6.沉淀池个数n式中:b每个沉淀池宽度。平流式沉淀池长度普通为3050m，为了确保污水在池内分布均匀，池长与池宽比大于4，以45为宜。平 流 式 沉 淀 池 设 计第106页平 流 式 沉 淀 池 设 计 9.污泥斗容积V1式中:S1 污泥斗上口面积,m2；S2 污泥斗下口面积，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容 积V2式中：L1 梯形上底边长,m；L2 梯形上底边长，m。8.沉淀池总高度h式中：h1 沉淀池超高,m;普通 取0.3m；h2 沉淀区有效深度，m；h3 缓冲层高度，m；无机械刮泥设备时,取0.5m；有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；h4 污泥区高度，m；h4泥斗高度，m；h4梯形高度，m。第107页竖流式沉淀池第108页竖流式沉淀池工作原理竖流式沉淀池工作原理 在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速v做竖向流动，废水中悬浮颗粒有以下三种运动状态：当颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果（在相同表面水力负荷条件下）竖流式沉淀池去除率要比平流式沉淀池低。当颗粒属于絮凝沉淀类型时，因为在池中流动存在着各自相反状态，就会出现上升着颗粒与下降着颗粒，上升颗粒与上升颗粒之间、下沉颗粒与下沉颗粒之间相互接触、碰撞，致使颗粒直径逐步增大，有利于颗粒沉淀。当uv时，颗粒将以u-v差值向下沉淀，颗粒得以去除；