污水的物理处理【共66张PPT】.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,污水的物理处理,城市污水处理厂基本流程,第十章 污水的物理处理,第一节,格栅和筛网,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。,格栅的,作用,污水中的杂质包括：纤维、碎屑、果皮、毛发、蔬菜、木片、塑料制品等,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,0.10,0.05m,3,/10,3,m,3,污水；,当栅条间距为,40mm,左右时，栅渣截留量为,0.03,0.01 m,3,/10,3,m,3,污水；,栅渣的含水率约为,80%,，密度约为,960kg/m,3,。,人工清除,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：,3060,机械清除,过水面积一般应不小于,进水管渠的有效面积的,1.2,倍。,与水平面倾角：,6090,格栅的清渣方法,XG,型旋转式格栅除污机,回转式格栅除污机,上海松江东部污水处理厂,式中：h3-贮砂斗高度，m；,Fg-是促使沉淀的作用力，,作用：去除可能堵塞水泵,T-排砂时间的间隔，d；,原理：筛滤截留，重力分离,kz 生活污水流量的总变化,A-沉淀区过水断面面积，Hb；,生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）,城市污水的一级处理（物理处理）,平 流 式 沉 砂 池 的 系 统 参 数,得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：,格栅栅条,断面形状,过格栅渠道,的水流流速,污水过栅条,间距的流速,矩形,圆形,方形,圆形的水利条件较方,形好，但刚度较差。,目前多采用断面形,式为矩形的栅条。,格栅栅条,断面形状,污水过栅条,间距的流速,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,通常采用,0.4,0.9m/s,格栅渠道的宽度要设置得当，,应使水流保持适当流速,过格栅渠道,的水流流速,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,0.61.0m/s,最大流量时可高,于,1.21.4m/s,渐扩,1,20,防止阻流回水现象,污水过栅条,间距的流速,格栅的设计与计算,通过格栅的水头损失,h,2,的计算：,h,0,-,计算水头损失，,m,；,v-,污水流经格栅的速度，,m/s,；,-,阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，见表,10-4,；,-,格栅的放置倾角；,g-,重力加速度，,m/s,2,；,k-,考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，,一般采用,k=3,。,格栅的设计与计算,S-,栅条宽度，,m,；,b-,栅条净间隙，,m,。,格 栅 的 建 筑 尺 寸,1.,格栅的间隙数量,n,可由下,式决定：,式中：,Q,max,-,最大设计流,量，,m,3,/s,；,b-,栅条间距，,m,；,h-,栅前水深，,m,；,v-,污水流经格栅的速,度，,m/s,。,2.,格栅的建筑宽度,B,由下式决定,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,式中：,h-,栅前水深，,m,；,h,2,-,格栅的水头损失，,m,；,h,1,-,格栅前渠道超高，一般,h,1,=0.3m,。,4.,格栅的总长度,L,由下式决定,式中：,L,1,-,进水渠道渐宽部位,的长度，,m,；,其中：,B,1,-,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,；,L,2,-,格栅槽与出水渠道连接,处的渐窄部位的长度，一般,L,2,=0.5L,1,；,H,1,-,格栅前的渠道深度，,m,。,5.,每日栅渣量,W,由下式,决定,式中：,W,1,-,栅渣量，,m,3,/10,3,m,3,污,水；,K,Z,-,生活污水流量总变化,系数。,格 栅 的 建 筑 尺 寸,作用,用于废水处理时，能够保留碳,源，代替初沉池；也可以用作,短小纤维的回收。,主要需碳源的两个阶段：,脱氮的反硝化阶段；,除磷的厌氧释磷阶段。,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：,破碎机,第二节,沉淀的理论基础,城市污水处理的三级处理,城市污水的一级处理（物理处理）,处理对象：悬浮物（,SS,）,处理构筑物：,格栅,(,粗格：,16-40mm,细格：,1.5-10mm),沉砂池（去除,0.21mm,以上的砂粒）,沉淀池（去除,40-55%,的,SS,20-30%,的,BOD,5,）,原理：筛滤截留，重力分离,城市污水的二级处理（生物处理）,处理对象：胶体和溶解性有机物（,BOD,COD,）,处理方法：好氧生物法,处理构筑物：,活性污泥法（传统法，氧化沟，,SBR,）,生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）,城市污水处理的三级处理,城市污水的三级处理（深度处理）,处理对象：氮、磷、,SS,和有机物（,BOD,COD,）,处理方法：生物法，物化法,处理构筑物：,生物脱氮除磷系统，曝气生物滤池，,MBR,混凝沉淀过滤（,CMF,）,活性炭吸附过滤,电渗析，反渗透,城市污水处理的三级处理,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性易沉物。,初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，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。,自由沉淀,悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。,根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型,悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。,絮凝沉淀,区域沉淀或,成层沉淀,压缩沉淀,悬浮颗粒浓度较高（,5000mg/L,以上）；颗粒的沉降受到周围其它颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生此类沉淀。,悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。,絮凝沉淀,:,颗粒在沉降过程中相互絮凝，颗粒因聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。,自由沉淀及其理论基础,分,析,的,假,定,沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量等,不变,颗粒为球形,颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和,其他颗粒影响。,静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用,产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的,重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即呈,等速下沉。,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。,配图说明,1.,悬浮颗粒在水中受到的,力,F,g,F,g,-,是促使沉淀的作用力，,是颗粒的重力与水的浮力,之差：,式中：,F,g,-,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。,2.,根据牛顿定律，水对自,由颗粒的阻力为：,式中：,F,D,-,水对颗粒的阻力；,-,阻力系数；,A-,自由颗粒的投影面积；,u-,颗粒在水中的运动速度，,即颗粒沉速。,悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,格栅所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道,污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.,当颗粒所受外力平衡时，,渠道面积的2倍，以免清,h1-格栅前渠道超高，一般,生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）,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。,5的坡度，以保证砂粒滑入砂槽。,用于废水处理时，能够保留碳,城市污水的一级处理（物理处理）,设贮砂斗底宽b1=0.,格栅(粗格：16-40mm,细格：1.,沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。,则贮砂斗的上口宽b2为：,球状颗粒自由沉淀的沉速公式,当颗粒所受外力平衡时，,即,因,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，颗粒主要受水的粘滞阻力作用，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,，其中,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）：,是水的动力粘度。,由上式可知，颗粒沉降速度,u,与下述因素有关：,斯托克斯定律,当,S,大于,L,时，,S,-,L,为正值，颗粒以,u,下沉；,当,S,与,L,相等时，,u=0,，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒可采用絮凝沉淀或气浮法除去；,S,小于,L,时，,S,-,L,为负值，颗粒以,u,上浮，可用浮上法去除；,u,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；,u,与,成反比，,随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。,k-考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，,v-污水流经格栅的速,原理：筛滤截留，重力分离,h0-计算水头损失，m；,2m3/s,总变化系数K=1.,格 栅 的 建 筑 尺 寸,产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的,当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为,1m/s，水深2m，分两格，求池长、宽。,悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；,式中：L1-进水渠道渐宽部位,生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）,kz 生活污水流量的总变化,活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）,设贮砂斗底宽b1=0.,沉淀池工作原理,理想沉淀池,进口区域、,沉淀区域、,出口区域、,污泥区域。,u,1,u,0,u,1,u,0,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：,由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：,式中：,v-,颗粒的水平流速，,m/s,；,Q-,进水流量,m,3,/s,；,A-,沉淀区过水断面面积，,Hb,；,H-,沉淀区的水深,m,；,b-,沉淀区宽度,m,。,当某一颗粒进入沉淀池后,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,。,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；,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，其坡度为,i=u/v,。,设,u,0,为某一指定颗粒的最小沉降速度。,当颗粒沉速,u,1,u,0,时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即图,a,中的迹线,xy,与,xy,。,当颗粒沉速,u,1,u,0,时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如图,b,中轨迹,xy,所示；而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图中轨迹,xy,所示。,说明对于沉速,u,1,小于指定颗粒沉速,u,0,的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。,从沉淀区顶部,x,点进入的颗粒中，必存在着某一粒径的颗粒，其沉速为,u,0,，到达沉淀区末端时刚好能沉至池底,。,在同一沉淀时间,t,，下式成立：,故,对于沉速为,u,1,（,u,1,u,0,）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,uu,0,以及,u,1,u,0,的两部分，故沉,淀池对悬浮物的去除率为：,设沉速,u,1,u,0,颗粒占全部颗粒的,dP%,，其中 的颗,粒将会从水中沉到池底而去除。,式中：,P,0,-,沉速小于,u,0,的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数；,（,1-P,0沉速,u,0,的颗粒去除百分数。,图,10-19,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,Q/A-,反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面水力负荷，,或称沉淀池的溢流率，用符号,q,表示：,理想沉淀池中，,u,0,与,q,在数值上相同，但它们的物理概念不同：,u,0,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,m,3,/m,2,h,。故只要确定颗粒的最小沉速,u,0,，就可以求得理,想沉淀池的溢流率或表面水力负荷。,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。,中并简化后得出,第三节,沉砂池,沉砂池,的作用,沉砂池的,工作原理,沉砂池的,几种型式,从污水中去除砂子、煤渣等比重较,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。,平流式沉砂池、曝气沉砂池、,旋流式沉砂池等,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,使比重大的无机颗粒下沉，而有机,悬浮颗粒则随水流带走。,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，并且沉砂池的只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,沉砂池能够去除比重大于,2.65,或粒径超过,0.21mm,的沙粒。,城市污水的沉砂量可按每,m,3,污水沉砂,0.03L,计算，其含水率约为,60%,，容重约,1500kg/m,3,。沉砂池应设置砂水分离器进行洗砂和砂水分离。,贮砂斗的容积不应大于,2,日沉砂量，贮砂斗壁的倾角不应小于,55,，沉砂池宜采用机械排砂，人工排砂时排砂管直径不应小于,200mm,，并应考虑防堵塞措施。,沉砂池的超高不宜小于,0.3m,。,平流式沉砂池是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,1.,长度,L,式中：,v-,最大设计流量时的,速度，,m/s;,t-,最大设计流量时的停留时,间，,s,。,2.,水流断面面积,A,式中：,Q,max,-,最大设计流量，,m,3,/s,。,3.,池总宽度,b,式中：,h,2,-,设计有效水深，,m,。,4.,贮砂斗所需容积,V,式中：,X-,城市污水的沉砂,量，一般采用,0.03L/m,3,（污水）；,T-,排砂时间的间隔，,d,；,k,z,生活污水流量的总变化,系数。,平流式沉砂池计算公式,5.,贮砂斗各部分尺寸计算,设贮砂斗底宽,b,1,=0.5m,；,斗壁与水平面的倾角为,60,；,则贮砂斗的上口宽,b,2,为：,贮砂斗的容积,V,1,：,式中：,h,3,-,贮砂斗高度，,m,；,S,1,，,S,2,-,贮砂斗上口和下口的面积。,6.,贮砂室的高度,h,3,设采用重力排砂，池底坡度,i=6%,，坡向砂斗，则,7.,池总高度,h,式中：,h,1,-,超高，,m,；,h,3,-,贮砂室高度，,m,。,8.,核算最小流速,v,min,式中：,Q,min,-,设计最小流量，,m,3,/s,；,n,1,-,最小流量时工作的沉砂池数目,A,min,-,最小流量时沉砂池中的水,流断面面积，,m,2,。,平流式沉砂池计算公式,由上式可知，颗粒沉降速度u与下述因素有关：,自由沉淀及其理论基础,想沉淀池的溢流率或表面水力负荷。,二次沉淀池与污泥浓缩池中发生此类沉淀。,在同一沉淀时间t，下式成立：,式中：L1-进水渠道渐宽部位,式中：h1-超高，m；,而沉淀池能去除的颗粒包括uu0以及 u1u0的两部分，故沉,流断面面积，m2。,h0-计算水头损失，m；,产生加速运动，经过很短的时间后，颗粒的,Fg-水中颗粒受到的作用力；,XG型旋转式格栅除污机,全系数，一般不小于进水,当颗粒所受外力平衡时，,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、除泡作用以及加速污水中油类的分离等作用。,曝气沉砂池的特点：,曝气沉砂池是一个长型渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，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,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，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。,曝气沉砂池的构造：,曝气沉砂池剖面示意,污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速,0.1m/s,），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速,0.25-0.3m/s,），整个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，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有,5%,左右，长期搁置也不至于腐化。,曝气沉砂池的工作原理,上海嘉定水质净化厂,水平流速一般取,0.080.12m/s,；,污水在池内的停留时间为,24min,；当雨天最大流量时为,13min,。如作为预曝气池使用，停留时间为,1030min,；,池的有效水深为,23m,，池宽与池深比为,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：,曝气沉砂池的设计计算,1.,某污水处理厂曝气沉砂池，,Qmax,1.0m,3,/s,，停留时间,t,3min,，水平流速,v,0.1m/s,，水深,2m,，分两格，求池长、宽。,曝气沉砂池的设计计算,2.,已知某城市污水处理厂的最大设计流量为,0.2m,3,/s,总变化系数,K=1.50,，设计砂斗容积按不大于,2,天的沉砂量，城市污水的沉砂量为每,10,4,m,3,的污水沉砂,0.3m,3,，求沉砂池的沉砂斗容积。,曝气沉砂池除渣装置：,除渣装置：,利用机械力控制水流流态和流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置；,污水由切线方向流入沉砂池，旋转的涡轮叶片使砂粒呈螺旋形流动；由于密度不同，砂粒被甩向池壁，并在重力作用下沉入砂斗。有机物则随出水旋流带出池外。,旋流沉砂池：,平流式水力旋流沉砂池,上海石洞口污水处理厂,