水处理物理法PPT课件

1、2021-11-2811.1 均化法污水的预处理Preliminary Treatment第1页/共150页2021-11-282本节的问题：本节的问题： 污水的流量和其中污染物的含量是恒定的还是随时间变化的？如何解决流量污水的流量和其中污染物的含量是恒定的还是随时间变化的？如何解决流量和污染物含量的变化问题？和污染物含量的变化问题？ 对污水进行均化的对污水进行均化的是什么？是什么？ 污水均化的污水均化的有几种？有几种？ 均化池该放在污水处理系统的什么均化池该放在污水处理系统的什么？第2页/共150页2021-11-2831.1 1.1 均化法均化法(equalization)(equaliz

2、ation)A 均化均化是用以尽量是用以尽量减少减少污水处理厂污水处理厂进水水量进水水量和和水质波动水质波动的过程，其的过程，其构筑物构筑物称为称为均化均化池池或或调节池调节池。A 调节池类型调节池类型（三类）（三类） A 均量池：主要用来调节水量；A 均质池：主要用来均和水质；A 均化池：具有均质和均量二重功能。 第3页/共150页2021-11-2841.1.1 1.1.1 均化的目的均化的目的 连连1.1.2 1.1.2 水量调节水量调节 连连1.1.3 1.1.3 水质调节水质调节 连连1.1.4 1.1.4 均化池的位置均化池的位置 连连第4页/共150页2021-11-2851.1

3、.1 1.1.1 均化的目均化的目的的废水的流量和污染物的含量是随时废水的流量和污染物的含量是随时间变化的。间变化的。均化的目的：均化的目的：减少和控制废水水质减少和控制废水水质及流量的波动，以便为后续处理提及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。供最佳条件。第5页/共150页2021-11-2861.1.2 1.1.2 水量调节水量调节调节的主要方式是设置废水调节的主要方式是设置废水调节池调节池(equalization basin)(equalization basin)。按调节池的位置，调节方式可分为：按调节池的位置，调节方式可分为： 在线（线内）调节(online equalizat

4、ion) (online equalization) 离线（线外）调节(offline equalization)(offline equalization)第6页/共150页2021-11-287污水的在线调节示意图污水的在线调节示意图在线调节流程可以大幅度地调节废水的成分和流量，但能源消耗大。进水一般采用重力流，出水用泵提升。污水除杂物调节池计量控制去处理厂泵站第7页/共150页2021-11-288污水离线调节示意图污水离线调节示意图 污水除杂物溢流设施调节池泵站计量与控制去水处理厂调节能力较差可以节省能源第8页/共150页2021-11-289三、三、水质调节水质调节1 1、目的：、目

5、的：对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出的水质比较对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出的水质比较均匀。均匀。 2、调节方式 利用外加动力（如空气搅拌、叶轮搅拌、水泵循环）而进行的强制调节。其特点是设备较简单，效果较好，但运行费用高。 曝气均和池 1.1.3 水质调节 第9页/共150页2021-11-2810 、利用、利用差流方式差流方式使不同时间和不同浓度使不同时间和不同浓度的废水进行的废水进行自身水力混合自身水力混合。其。其特点特点是基本是基本没有运行费，但设备结构较复杂。没有运行费，但设备结构较复杂。最常见的为差流式浓度调节池（也称异程式调节池），这种调节池为常水位，重力流，

6、在调节池中水流每一质点的流程由短到长，都不相同，再结合进出水槽的布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。第10页/共150页2021-11-28113 3、废水经过一定时间后平均浓度、废水经过一定时间后平均浓度C C 式中，式中，qi ti 时断内的废水流量时断内的废水流量 ci ti 时断内的废水平均浓度时断内的废水平均浓度 iiiiitqtcqC4、调节池所需体积V iitqVV决定采用的调节时间 ，若q恒定，则 V=qt 。 it第11页/共150页2021-11-28121.1.4 1.1.4 调节池的位置调节池的位置调节池的位置必须根据每个处理系统的情况而定。因为调节池

7、的最佳位置将随废水处理方法、废水的特性和集水系统不同而不同，所以应根据不同的情况认真对比后确定。第12页/共150页2021-11-2813 一般是把调节池设置在一般是把调节池设置在初级处理之后其它处理之前初级处理之后其它处理之前，这样可以减少污泥和，这样可以减少污泥和浮渣的问题。浮渣的问题。 如果把调节池设在初级处理之前，就必须考虑如果把调节池设在初级处理之前，就必须考虑设置足够的混合和搅拌设备设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。返回目录第13页/共150页2021-11-28141.2 1.2 拦截法（

8、筛滤法）拦截法（筛滤法）本节的问题： 污水处理的第一个步骤是什么？ 污水中最容易除去的污染物如何除去？第14页/共150页2021-11-28151.2.1 1.2.1 格栅格栅1.2.2 1.2.2 筛网筛网1.2.3 1.2.3 筛余物的处置筛余物的处置 第15页/共150页2021-11-28161.2.1 1.2.1 格栅格栅 格栅是格栅是由一组（或多组）平行的金属栅条制成的金由一组（或多组）平行的金属栅条制成的金属框架属框架，斜置在废水流经的渠道上，或进水泵站集水井，斜置在废水流经的渠道上，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。的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及

9、杂质。 1、格栅的作用 用以去除污水中那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常进行。 格栅的去除效果，一般是以不堵塞提升水泵和水处理厂站的处理设备为原则。第16页/共150页2021-11-28172 2、格栅的种类、格栅的种类（1）按形状分平面格栅（flat bar screen)：筛网呈平面曲面格栅 (curve bar screen)：筛网呈弧状 （2）按格栅条的间隙分： 粗(coarse)格栅：50100mm 中(medium)格栅：1040mm 细(fine)格栅：310mm 第17页/共150页2021-11-2818（3）按筛余物清理方式分 普通格

10、栅（人工清理栅渣） (manually cleaned screen) 该种格栅用直钢条制成，一般与水平面成450 600倾角安放。格栅设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水管渠有效面积的2倍。 机械格栅（机械清理栅渣）(mechanically cleaned screen) 机械格栅的安放倾角600 700,有时为900。机械清渣格栅过水断面面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。 第18页/共150页2021-11-28193 3、格栅选用原则、格栅选用原则 一般以不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备为原一般以不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备为原则。则。 每天的栅渣量每天的栅渣量

11、大于大于0.2 m3时，一般采用时，一般采用机械格机械格栅栅。 4、格栅的安放倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处。一般地，可设置粗细两道格栅，格条间距一般采用6 25 mm，最大不超过40mm。第19页/共150页2021-11-28206 6、格栅的设计与计算步骤、格栅的设计与计算步骤 计算内容：计算内容：尺寸计算尺寸计算、水力计算水力计算和和栅渣量计栅渣量计算算 计算步骤：计算步骤： 1 1）基本参数的确定）基本参数的确定 流量、栅渣量流量、栅渣量 2 2）格栅槽尺寸的计算）格栅槽尺寸的计算 5、栅渣量的估计 栅渣的含水率约为80%；密度约为960kg/m3。 当栅条间距为16

12、25mm时，栅渣截留量 0.10.05m3/103m3 当栅条间距为2540mm时，栅渣截留量 0.030.01m3/103m3第20页/共150页2021-11-2821格栅计算格栅计算图图第21页/共150页2021-11-2822第22页/共150页2021-11-2823第23页/共150页2021-11-2824第24页/共150页2021-11-28251.2.2 筛筛 网网 一些工业废水含有较细小的悬浮物，它们不能被格栅截留，也难以用沉淀法去除。为了除去这类污染物，工业上常用筛网。选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物，如纤维、纸浆、藻类等。第25页/共150页2

13、021-11-2826分类振动筛网(vibration screen)水力筛网(hydraulic screen)转鼓式筛网(drum screen)转盘式筛网(disc screen)微滤机(micro filtration)1、筛网的作用主要去除废水中的较小颗粒、短纤维等固形物2、筛网的类型第26页/共150页2021-11-2827（1 1）振动筛网）振动筛网 振动筛网由振动筛和固定筛组成。污水通过振动筛时，悬浮物等杂质被截留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛上，以进一步脱水。振动筛网示意图 第27页/共150页2021-11-2828（2 2）水力筛网）水力筛网 水力筛网也由运动筛网和固

14、定筛网组成。水筛余物进水管不透水部分水力筛网构造示意图第28页/共150页2021-11-2829收集的筛余物(screenings)运至处置区填埋(landfill)或与城市垃圾一起处理。当有回收利用价值时，可送至粉碎当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用机或破碎机被破碎后再用。对于大型水处理系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。返回目录1.2.3 1.2.3 筛余物的处置筛余物的处置第29页/共150页2021-11-28301.3 1.3 沉淀法沉淀法污水的重力分离处理污水的重力分离处理Gravity SettlementGravity Settlement第30页/共150页

15、2021-11-2831本节要解决的问题本节要解决的问题: : 重力沉降在水处理中的作用是什么？重力沉降在水处理中的作用是什么？ 你知道重力沉降的原理吗？你是否认为重力沉降过程很简单？你知道重力沉降的原理吗？你是否认为重力沉降过程很简单？ 重力沉降的规律是什么？重力沉降的规律是什么？ 如何用表面负荷进行沉淀池的设计计算？如何用表面负荷进行沉淀池的设计计算？ 实际沉淀池是如何工作的？实际沉淀池是如何工作的？ 沉淀池有哪些种类？各有什么特点和用途？沉淀池有哪些种类？各有什么特点和用途？第31页/共150页2021-11-28321.3 1.3 沉淀法沉淀法1.3.1 沉淀法概述沉淀法概述1.3.2

16、 沉淀的基础理论沉淀的基础理论1.3.3 沉砂池沉砂池1.3.4 沉淀池沉淀池第32页/共150页2021-11-28331.3.1 1.3.1 沉淀法概述沉淀法概述一、基本概念一、基本概念是依靠废水中悬浮物密度与水密度不是依靠废水中悬浮物密度与水密度不同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。同这一特点来分离废水中固体悬浮物的方法。 当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用当悬浮物的密度大于水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成下，悬浮物下沉形成沉淀物沉淀物(sludge)(sludge)。 当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上当悬浮物的密度小于水的密度时，悬浮物将上浮到水面形成浮到水面

17、形成浮渣浮渣（scumscum）。第33页/共150页2021-11-2834因此，重力分离法分为因此，重力分离法分为 沉降法或沉淀法沉降法或沉淀法(settlement)(settlement)去除对象（可以除去的污染物）：去除对象（可以除去的污染物）：悬悬浮物浮物(SS)(SS)（主要是粒径在主要是粒径在20m20m以上以上的可沉固体，即在的可沉固体，即在2 2小时左右的自然小时左右的自然沉降时间内能从水中分离出去的悬浮沉降时间内能从水中分离出去的悬浮固体）。固体）。 上浮法上浮法(floating)(floating)隔油法隔油法去除对象：去除对象：油类物质油类物质(oil and (o

18、il and grease)grease)：包括浮油和乳化油包括浮油和乳化油第34页/共150页2021-11-28351.3.1 1.3.1 沉淀法概述沉淀法概述二、沉淀在废水处理系统中的作用二、沉淀在废水处理系统中的作用(1)(1)在一级处理的废水处理系统中，沉淀是主要处理工艺，废水处理效果的高在一级处理的废水处理系统中，沉淀是主要处理工艺，废水处理效果的高低，基本取决于沉淀池的沉淀效果低，基本取决于沉淀池的沉淀效果。(2)(2)在二级处理的废水处理系统中，沉淀具有多种功能。在二级处理的废水处理系统中，沉淀具有多种功能。 在生物处理设备在生物处理设备前前设设初次沉淀池初次沉淀池，以减轻后继

19、处理设备的负荷，保证生物，以减轻后继处理设备的负荷，保证生物处理设备净化功能的正常发挥。处理设备净化功能的正常发挥。第35页/共150页2021-11-28361.3.1 1.3.1 沉淀法概述沉淀法概述 在生物处理设备在生物处理设备后后设设二次沉淀池二次沉淀池，用以分离生物污泥，使处理水得到澄清。，用以分离生物污泥，使处理水得到澄清。(3)(3)在灌溉或排入氧化塘前，废水也必须进行沉淀处理，以稳定水质，去除寄在灌溉或排入氧化塘前，废水也必须进行沉淀处理，以稳定水质，去除寄生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒生虫卵和能够堵塞土壤孔隙的固体颗粒。重力沉降过程是一个看起来简单，实际上很复杂的过程，下

20、面我们详细介重力沉降过程是一个看起来简单，实际上很复杂的过程，下面我们详细介绍重力沉降过程。绍重力沉降过程。第36页/共150页2021-11-28371.3.1 1.3.1 沉淀法概述沉淀法概述三、沉淀过程的类型三、沉淀过程的类型 根据废水中可沉降物质根据废水中可沉降物质颗粒的大小颗粒的大小、凝聚性能的强弱凝聚性能的强弱及其及其浓度的高低浓度的高低，按观察，按观察到的现象可把沉淀可分为四种类型：到的现象可把沉淀可分为四种类型： 自由沉淀自由沉淀(discrete settling)(discrete settling) 絮凝沉淀絮凝沉淀(flocculent settling)(floccu

21、lent settling) 区域沉淀区域沉淀( (成层沉淀、集团沉淀、干涉沉淀）成层沉淀、集团沉淀、干涉沉淀）(zone, (zone, settling group settling, hindered settling)settling group settling, hindered settling) 压缩沉淀压缩沉淀(compression settling)(compression settling)第37页/共150页2021-11-2838自由沉淀的特点自由沉淀的特点 发生条件：发生条件：废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有废水中的悬浮固体浓度不高，而且不具有凝聚性时发生的。

22、凝聚性时发生的。 特征：特征：沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺沉降过程中，固体颗粒不改变形状和尺寸，也不互相粘合，各自独立地完成沉降寸，也不互相粘合，各自独立地完成沉降过程。过程。颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后颗粒的沉降速度在经一定的沉降时间后保持不变。保持不变。 现象：现象：实验时可观察到水是从上到下逐步变清的实验时可观察到水是从上到下逐步变清的。第38页/共150页2021-11-2839 发生条件：发生条件：固体浓度也不高，但具有凝聚性是发生的。固体浓度也不高，但具有凝聚性是发生的。 特征：特征：在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结在沉降的过程中，颗粒互相碰撞、粘合，结合成较大的

23、絮凝体而沉降；合成较大的絮凝体而沉降；沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗粒的沉降的过程中颗粒的尺寸不断变化；颗粒的沉降速度是变化的。沉降速度是变化的。 现象：现象：水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现水也是逐渐变清的，但可观察到颗粒的絮凝现象。象。絮凝沉淀的特点絮凝沉淀的特点第39页/共150页2021-11-2840 发生条件：发生条件：废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。废水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后发生的。 特征：特征：每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰，沉速有所降低，在聚合力的作用下，颗粒群结合沉速有所降低，在聚合力的作

24、用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下成为一个整体，各自保持相对不变的位置共同下沉。沉。 现象：现象：实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，实验时可观察到水与颗粒群之间有明显的分界面，沉降的过程实际上是该界面下沉的过程沉降的过程实际上是该界面下沉的过程。区域沉淀的特点区域沉淀的特点第40页/共150页2021-11-2841 发生条件：发生条件：废水中悬浮物的浓度很高时发生的。废水中悬浮物的浓度很高时发生的。 特征：特征：此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层此时固体颗粒互相接触，互相支承，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的

25、液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。 现象：现象：粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部粒群与水之间也有明显的界面，但颗粒群部分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。分比成层沉降时密集，界面的沉降速度很慢。压缩沉淀的特点压缩沉淀的特点第41页/共150页颗粒性质和浓度对沉淀类型的影响颗粒性质和浓度对沉淀类型的影响固体（%）0100压缩沉淀区区域沉淀区自由沉淀区絮凝沉淀区强絮凝颗粒分散颗粒第42页/共150页2021-11-28431.3.2 1.3.2 沉淀的基础理论沉淀的基础理论 自由沉淀及其理论基础自由沉淀及其理论基础 颗粒自由沉淀速度的确定颗粒自由沉淀速度的确

26、定 StokesStokes公式的分析及应用举例公式的分析及应用举例 沉淀池的工作原理沉淀池的工作原理 理想沉淀池的条件理想沉淀池的条件 沉淀过程分析沉淀过程分析 沉淀池的去除效率沉淀池的去除效率 沉淀池溢流率与沉淀速度的关系沉淀池溢流率与沉淀速度的关系第43页/共150页2021-11-2844一、自由沉淀及其理论基础一、自由沉淀及其理论基础 1 1、颗粒自由沉降速度的确定、颗粒自由沉降速度的确定 计算颗粒沉降速度计算颗粒沉降速度(terminal settling (terminal settling velocity)velocity)的假设：的假设： 1 1）颗粒为球形，不可压缩，也无

27、凝聚性，沉）颗粒为球形，不可压缩，也无凝聚性，沉降过程中其大小、形状和质量等均不变；降过程中其大小、形状和质量等均不变； 2 2）水处于静止状态；）水处于静止状态； 3 3）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。）颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。 在以上假设的条件下可以推出球形颗粒的沉降在以上假设的条件下可以推出球形颗粒的沉降速度公式。速度公式。第44页/共150页2021-11-2845 斯托克斯公式（斯托克斯公式（Stokes Stokes 公式）公式） （静水中自由颗粒的运动公式）：218)(dguS式中：u颗粒的沉降末速度，m/s；s、分别表示颗粒及水的密度，kg/m3g重力加速度，m/s2

28、水的粘度，Pa s；d颗粒的粒径，m。由Stokes公式分析如何才能加强沉降过程？第45页/共150页2021-11-28462、Stokes公式说明的问题（1）颗粒与水的密度差（ s ）愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。 当 s 时u0，颗粒下沉；当 s 时,u20m的颗粒。第48页/共150页2021-11-28493、Stokes公式应用举例 油珠的直径为50 m，密度为 800 kg/m3。试计算油珠在20水中的上浮速度。 解: :油珠d d5O5O m=5m=5lOlO-5-5m m，2O2O水的粘度 0.001OlPa0.001OlPas s，代入StokesStokes公式得：u

29、=9.81(8001000)(5105)2/181.01103 = -2.7104 m/s = -0.97 m/h第49页/共150页2021-11-2850二、沉淀池的工作原理二、沉淀池的工作原理 理想沉淀池的条理想沉淀池的条件件 沉淀过程分析沉淀过程分析 沉淀池的去除效沉淀池的去除效率率 沉淀池溢流率与沉淀池溢流率与颗粒沉降速度的关系颗粒沉降速度的关系第50页/共150页2021-11-28511、理想沉淀池的条件、理想沉淀池的条件(1)(1)进出水均匀分布到整个横断面，悬浮物在流入区沿水深均匀分布；进出水均匀分布到整个横断面，悬浮物在流入区沿水深均匀分布； (2)(2)悬浮物在沉淀区等速

30、下沉；悬浮物在沉淀区等速下沉；(3)(3)悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；悬浮物在沉淀过程中的水平分速等于水流速度，水流是稳定的；(4)(4)悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。悬浮物落到池底污泥区，即认为已被除去，不再浮起。第51页/共150页理想沉淀池示意图理想沉淀池示意图进口区污泥区沉淀区出口区u0理想沉淀池由进口区域、沉淀区域、出口区域和污泥区域四个部分组成第52页/共150页2021-11-28532、沉淀过程分析uu0的颗粒uu0的颗粒u=u0的颗粒第53页/共150页2021-11-28543 3、沉淀池的去除效率、沉淀池的去除效率式中： 总去

31、除率； P0悬浮物中沉降速度小于u0的颗粒的百分数；u0 能被完全除去的最小颗粒的沉降速度；u 沉降速度小于u0的颗粒的沉降速度；H 沉淀池的有效水深；H 沉降速度为u的颗粒在入流区所处的位置。dPHhPdPuuPPP0000000)1 ()1 (第54页/共150页2021-11-28554 4、沉淀池溢流率与颗粒沉降速度的关、沉淀池溢流率与颗粒沉降速度的关系系 因为：u u0 0t=Ht=H，vt=Lvt=L，有 u u0 0=H/t=H/t，t=L/vt=L/v； 又因为：Q=vBHQ=vBH，所以H HQ/(vB)Q/(vB)， 所以有：AQLBQt1vBQtHu0 HLBQvu0长为

32、L，有效水深为H，宽为B的沉淀池，表面积为A=LBHLBQvu0第55页/共150页2021-11-2856沉淀池溢流率与颗粒沉降速度的关沉淀池溢流率与颗粒沉降速度的关系：系：AQLBQt1vBQtHu0 Q/A的物理意义是单位时间内通过单位沉淀池表 面 积 的 流 量 ， 一 般 称 之 为 表 面 负 荷(surface loading)或溢流率(surface overflow rate)（过流率），用q表示，单位为：m3/(m2h)或m3/(m2s)。第56页/共150页2021-11-2857结论：结论： 1 1、沉淀池的表面负荷在数值上与该沉淀池能够完全除去的最小颗粒的沉降速度、沉

33、淀池的表面负荷在数值上与该沉淀池能够完全除去的最小颗粒的沉降速度相同。相同。qAQLBQt1vBQtHu0 可以证明,其它形式的沉淀池也有相同的结论。因此通过沉降试验，根据要求达到的沉淀总效率，得到能够完全除去的最小颗粒的沉降速度，即得到了沉淀池的表面负荷。根据进水流量Q，可计算沉淀池沉降区的表面积A。第57页/共150页举例：举例： 有一个人口为有一个人口为2000020000人的城镇，每人每天产生人的城镇，每人每天产生的废水量为的废水量为450L450L，试为该城镇污水处理设计一，试为该城镇污水处理设计一个圆形初次沉淀池，要求确定沉淀池的直径和个圆形初次沉淀池，要求确定沉淀池的直径和水深。

34、已知沉淀池中颗粒的水利停留时间为水深。已知沉淀池中颗粒的水利停留时间为2.5h2.5h，表面负荷为，表面负荷为40m3/m2.d。 解：沉淀池表面积AA= Q/q =（20000450 10-3 ）/ 40 =225（ m2 ）沉淀池直径D D=（4A/ ）1/2 = 16.9（m），取17m。沉淀池有效水深h h= u0t=qt=40 2.5 /24=4.2 （m）第58页/共150页2021-11-2859结论：结论： 2 2、在一定流量下，沉淀池表面积越大，则分、在一定流量下，沉淀池表面积越大，则分离的悬浮颗粒沉淀速度越小，颗粒粒径也越小，离的悬浮颗粒沉淀速度越小，颗粒粒径也越小，由沉降

35、性能曲线可知，其总去除率也越大。由沉降性能曲线可知，其总去除率也越大。qAQLBQt1vBQtHu0 3、沉淀池的去除率仅与颗粒沉速或沉淀池的表面负荷有关，而与池深无关。应该把沉淀池做得浅些，表面积大些，这就是颗粒沉降的“浅层沉降”理论。后边将要讲到的斜板(管)沉淀池就是基于这个理论。第59页/共150页2021-11-2860 在实际沉淀池中，理想沉淀池的假设条件都不存在实际沉淀池中，理想沉淀池的假设条件都不存在。只有采用比理想条件更长的沉降时间和更小在。只有采用比理想条件更长的沉降时间和更小的表面负荷，才能达到预期的分离效果。因此，的表面负荷，才能达到预期的分离效果。因此，将静置沉降曲线用

36、于沉淀池的设计时，常按以下将静置沉降曲线用于沉淀池的设计时，常按以下的经验公式确定的经验公式确定设计表面负荷设计表面负荷q q和和沉降时间沉降时间t t：0)75. 1125. 11(uq t = (1.5 2.0) t0u0由沉降曲线上查得的理论沉降速度；t0由沉降曲线上查得的沉降时间。 注意：注意：第60页/共150页2021-11-28611.3.3 沉砂沉砂池池第61页/共150页2021-11-2862一、概述一、概述二、平流沉砂池二、平流沉砂池 三、曝气沉砂池三、曝气沉砂池四、其他沉砂池四、其他沉砂池1.3.3 沉砂池沉砂池（grit chambergrit chamber）第62

37、页/共150页2021-11-2863 作用：作用：用以分离废水中用以分离废水中比重较大比重较大的砂粒、灰渣等的砂粒、灰渣等无机固体颗粒无机固体颗粒，使水泵和，使水泵和管道免受磨损和阻塞，同时也减轻沉淀池的无机负荷，使污泥具有良好的管道免受磨损和阻塞，同时也减轻沉淀池的无机负荷，使污泥具有良好的流动性，便于排放输送。流动性，便于排放输送。 位置：位置：沉砂池一般设置在格栅之后和泵站或沉淀池之前。沉砂池一般设置在格栅之后和泵站或沉淀池之前。第63页/共150页2021-11-2864工作原理：工作原理：以以重力分离重力分离为基础，即为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只将进入沉砂池的污水流速控

38、制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有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。机悬浮颗粒则随水流带走。类型：类型： 常用的有常用的有平流式平流式沉砂池、沉砂池、曝曝气气沉砂池、沉砂池、多尔多尔沉砂池和沉砂池和钟式钟式沉砂沉砂池等，其中以平流式应用最为广泛。池等，其中以平流式应用最为广泛。第64页/共150页2021-11-2865二、平流式沉砂池二、平流式沉砂池 1 1、构造、构造：由由入流渠入流渠、出流渠出流渠、闸板闸板、水流部分水流部分及及沉砂斗沉砂斗组成。组成。第65页/共150页2021-11-2866二、平流式沉砂池二、平流式沉砂池2 2、优缺点、优缺点优点优点：截留效果

39、好、工作稳定、构：截留效果好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等。造简单、排沉砂较方便等。缺点缺点：沉砂中约夹杂有：沉砂中约夹杂有15%15%的有机的有机物，使沉砂后续处理增加难度。物，使沉砂后续处理增加难度。第66页/共150页67二、平流式沉砂池二、平流式沉砂池3 3、设计计算、设计计算 （1 1）主要设计参数的确定）主要设计参数的确定 流量流量 当废水以自流方式进入时当废水以自流方式进入时, ,应取应取最最大小时流量大小时流量; ;当用泵送入时，应取工作水泵当用泵送入时，应取工作水泵的最大组合流量。的最大组合流量。 分格数分格数 一般不小于一般不小于2 2，按，按并联并联方式运行。方式运

40、行。运行格数的多少随实际流量大小而定。运行格数的多少随实际流量大小而定。 流速流速 应控制在最大流速应控制在最大流速0.3m/s0.3m/s和最小流和最小流速速0.15m/s0.15m/s之间。之间。第67页/共150页683 3、设计计算、设计计算 停留时间停留时间 流量最大时，废水在池内的停留流量最大时，废水在池内的停留时间不小于时间不小于30s30s，一般为，一般为303060s60s。 结构尺寸结构尺寸 有效水深一般为有效水深一般为0.250.251.0m1.0m，不，不大于大于1.2m1.2m；超高不小于；超高不小于0.3m0.3m；每格宽不小于；每格宽不小于0.6m0.6m； 沉砂

41、量沉砂量 依水质不同而异，对城市生活污水依水质不同而异，对城市生活污水可按每人每天可按每人每天0.010.02L计，城市污水按每计，城市污水按每10105 5m m3 3污水的砂量为污水的砂量为3m3m3 3计，其含水率约计，其含水率约60%60%，容，容重约重约1500kg/m1500kg/m3 3, ,对工业废水需由实验确定。贮对工业废水需由实验确定。贮砂斗容积一般按砂斗容积一般按2 2日以内的沉砂量设计，斗壁日以内的沉砂量设计，斗壁倾角不小于倾角不小于5555；池底以；池底以0.010.010.020.02的坡度坡的坡度坡向砂斗。向砂斗。第68页/共150页2021-11-28693 3

42、、设计计算、设计计算 （2） 计算内容 沉砂池水流部分的长度 水流断面积 池总宽度B 沉砂斗所需容积V 贮砂斗各部分尺寸计算 沉砂池总高度H 核算最小流速 第69页/共150页三、曝气沉砂池三、曝气沉砂池(aerated grit chamber)(aerated grit chamber) 平流沉砂池的最大缺点是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，而对被少量平流沉砂池的最大缺点是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，而对被少量有机物包覆的砂粒截留效果也不高。有机物包覆的砂粒截留效果也不高。 使用曝气沉砂池能够在一定程度上克服上述缺点。使用曝气沉砂池能够在一定程度上克服上述缺点。 由于曝气的作用，废

43、水中的有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承由于曝气的作用，废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于获得较为纯净受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于获得较为纯净的砂粒。的砂粒。第70页/共150页2021-11-2871三、曝气沉砂池三、曝气沉砂池1 1、 构造及工作原理构造及工作原理 第71页/共150页2021-11-2872三、曝气沉砂池三、曝气沉砂池2、特点特点沉砂中有机物含量低于沉砂中有机物含量低于5 5，长期搁置也不会腐化发臭。，长期搁置也不会腐化发臭。具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡作用

44、以及加速污具有预曝气、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。水中油类的分离等作用。第72页/共150页2021-11-2873四、其它沉砂池（一）四、其它沉砂池（一）多尔沉砂多尔沉砂池池1 1、构造、构造第73页/共150页多尔沉砂池多尔沉砂池2 2、设计计算、设计计算 (1)(1)沉砂池的面积沉砂池的面积 根据要求去除的根据要求去除的砂粒直径及污水温砂粒直径及污水温度确定，可查图。度确定，可查图。(2)(2)沉砂池最大设计沉砂池最大设计流速流速：0.3m0.3ms s。第74页/共150页2021-11-2875多尔沉砂池多尔沉砂池(3)(3)主要设计参数主要设计参

45、数第75页/共150页2021-11-2876五、其它沉砂池（二）五、其它沉砂池（二）钟式沉砂钟式沉砂池池1 1、构造、构造第76页/共150页2021-11-2877 2 2、设计、设计 根据设计污根据设计污水流量的大水流量的大小，从钟式小，从钟式沉砂池型号沉砂池型号及尺寸表中及尺寸表中选取所需的选取所需的型号。型号。钟式沉砂池的各部分尺寸图第77页/共150页2021-11-2878钟式沉砂池型号及尺寸表第78页/共150页2021-11-28791.3.4 沉淀池沉淀池一、一、概述概述二、二、平流式沉淀池平流式沉淀池 三、三、竖流式沉淀池竖流式沉淀池四、四、辐流式沉淀池辐流式沉淀池五、五

46、、沉淀池的强化沉淀池的强化与改进与改进第79页/共150页2021-11-2880一、概述一、概述1 1、沉淀池的分类、沉淀池的分类（2）沉淀池普通沉淀池浅层沉淀池平流式(horizontal-flow) 竖流式(upward-flow)辐流式(radial-flow)初沉池二沉池（1）沉淀池浅层沉淀池第80页/共150页2021-11-2881普通沉淀池普通沉淀池第81页/共150页2021-11-2882平流式(horizontal-flow)： 废水从池一端流入，沿水平方向在池内流动，从另一端溢出，池的形状呈长方形，在进口处的底部设贮泥斗。第82页/共150页2021-11-2883竖流

47、式(upward-flow)：废水从池中央下部进入，由下向上流动。出水进水第83页/共150页2021-11-2884辐流式(radial-flow)：形状呈圆形或方形，废水从池中心进入，沉淀后废水从池周边溢出。第84页/共150页2021-11-28852 2、沉淀池的功能区、沉淀池的功能区 沉淀池有沉淀池有入流区入流区、沉降区沉降区、出流区出流区、污泥区污泥区和和缓冲区缓冲区5 5个功能区。个功能区。 入流区和出流区入流区和出流区的作用是进行配水和集水，的作用是进行配水和集水，使水流均匀地分布在各个过流断面上，以提使水流均匀地分布在各个过流断面上，以提高沉淀效率。高沉淀效率。 沉降区沉降区

48、是是可沉颗粒与水分离的区域。是是可沉颗粒与水分离的区域。 污泥区污泥区是泥渣贮存、浓缩和排放的区域。是泥渣贮存、浓缩和排放的区域。 缓冲区缓冲区是分隔沉降区和污泥区的水层，防止是分隔沉降区和污泥区的水层，防止泥渣受水流冲刷而重新浮起。泥渣受水流冲刷而重新浮起。第85页/共150页2021-11-28863 3、沉淀池的运行方式、沉淀池的运行方式 有有间歇式间歇式和和连续式连续式两种。两种。 间歇式间歇式的工作过程大致分为的工作过程大致分为三步三步：进水、静置和排水。污水中可沉悬：进水、静置和排水。污水中可沉悬浮物在静置时完成沉淀过程。浮物在静置时完成沉淀过程。 在在连续连续运行的沉淀池中，污水

49、是连续不断地运行的沉淀池中，污水是连续不断地流入流入和和排出排出的。污水中可的。污水中可沉颗粒的沉淀是在流过水池时完成的。沉颗粒的沉淀是在流过水池时完成的。第86页/共150页2021-11-28874 4、各种型式沉淀池的比较、各种型式沉淀池的比较第87页/共150页2021-11-2888二、平流式沉淀池二、平流式沉淀池1 1、主要组成部分及作、主要组成部分及作用用2 2、设计与计算、设计与计算第88页/共150页891 1、主要组成部分及作用、主要组成部分及作用流入装置:流出装置污泥区缓冲层沉淀区第89页/共150页90流出装置流出装置 流入装置：流入装置：由配水槽、挡流板组成，由配水槽

50、、挡流板组成，其作用是消能，使废水均匀分布。其作用是消能，使废水均匀分布。L L 流出装置：流出装置：由由流出槽和挡板组成，其作用流出槽和挡板组成，其作用是控制沉淀池内水面的高程，并使池内是控制沉淀池内水面的高程，并使池内水流均匀分布。水流均匀分布。L L 沉淀区（工作区）：沉淀区（工作区）：是可沉降颗粒与废水分离的区域。是可沉降颗粒与废水分离的区域。链链 缓冲层缓冲层：缓冲层则是分隔沉淀区和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅：缓冲层则是分隔沉淀区和污泥区的水层，保证已沉下的颗粒不因水流搅动而再行浮起。动而再行浮起。第90页/共150页91污泥区和排泥装置污泥区和排泥装置 污泥区和排泥装

51、置：污泥区和排泥装置：起贮存、浓缩和排泥作用。排除沉于池底的污泥，是使沉淀起贮存、浓缩和排泥作用。排除沉于池底的污泥，是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。 在池的前部设在池的前部设贮泥斗贮泥斗，其中的污泥通过排泥管借，其中的污泥通过排泥管借1.51.52.0m2.0m的静水压力排出的静水压力排出池外，池底坡度一般为池外，池底坡度一般为0.010.010.020.02。 沉降在沉淀池其它部位的污泥通过机械装置集中到贮泥斗中。沉降在沉淀池其它部位的污泥通过机械装置集中到贮泥斗中。 刮泥设备刮泥设备：桥式行车刮泥机桥式行车刮泥机或或链带式刮泥机链带

52、式刮泥机。L L也可采用也可采用多斗式排泥多斗式排泥。L L第91页/共150页进进水水装装置置1进水槽 2溢流堰 3穿孔整流墙 4底孔 5挡流板 6潜孔平流沉淀池的进水区整流措施a. 溢流式入流整流装置b. 浸没式底孔与挡流板的组合式入流整流装置c. 底孔式入流整流装置d. 淹没孔口与穿孔整流墙组合式入流整流装置第92页/共150页2021-11-2893出水装置出水装置平流沉淀池出口集水槽的形式（a）（b）（c）（a）（b）（c）平流沉淀池的出水堰形式第93页/共150页2021-11-2894平流式沉淀池的流入装置与出流堰的一种形式平流式沉淀池的流入装置与出流堰的一种形式第94页/共15

53、0页2021-11-2895目前多采用如下图所示的锯齿形溢流目前多采用如下图所示的锯齿形溢流堰，这种溢流堰易于加工，也比较容堰，这种溢流堰易于加工，也比较容易保证出水均匀。水面应位于齿高度易保证出水均匀。水面应位于齿高度的的1/21/2处。处。第95页/共150页2021-11-2896设有链带式刮泥机的平流式沉淀池设有链带式刮泥机的平流式沉淀池第96页/共150页2021-11-2897多斗排泥平流式沉淀池多斗排泥平流式沉淀池第97页/共150页2021-11-2898沉淀池照片第98页/共150页2021-11-2899沉淀池照片浮渣槽出流堰挡板第99页/共150页2021-11-2810

54、0锯齿形出水堰浮渣槽第100页/共150页1012 2、设计与计算、设计与计算1 1）设计内容）设计内容 * * 功能构造设计：功能构造设计：确定各功能分区构件的结构形确定各功能分区构件的结构形式，以满足各自功能的实现；式，以满足各自功能的实现； * * 结构尺寸设计：结构尺寸设计：确定沉淀池的整体尺寸和各构确定沉淀池的整体尺寸和各构件的相对位置。件的相对位置。2 2）设计良好的沉淀池应满足的）设计良好的沉淀池应满足的基本要求基本要求 有足够的有足够的沉降沉降分离面积。分离面积。 有结构合理的有结构合理的入流和出流入流和出流装置能均匀布水和集装置能均匀布水和集水。水。 有尺寸适宜、性能良好的有

55、尺寸适宜、性能良好的污泥和浮渣污泥和浮渣的收集和的收集和排放设备。排放设备。第101页/共150页2021-11-281022 2、设计与计算、设计与计算3 3）进行设计的）进行设计的基本依据基本依据： 废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处废水流量、水中悬浮固体浓度和性质以及处理后的水质要求。理后的水质要求。因此，必须确定有关设计因此，必须确定有关设计参数，其中包括参数，其中包括沉降效率沉降效率、沉降速度沉降速度( (或或表面表面负荷负荷) )、沉降时间沉降时间、水在池内的平均流速水在池内的平均流速以及以及泥渣容重和含水率泥渣容重和含水率等。这些参数一般需要通等。这些参数一般需要通过试验取得

56、；若无条件，也可根据相似的运过试验取得；若无条件，也可根据相似的运行资料，因地制空地选用经验数据。行资料，因地制空地选用经验数据。第102页/共150页2021-11-281032 2、设计与计算、设计与计算4 4）设计计算方法）设计计算方法 （1 1） 沉淀区尺寸计算沉淀区尺寸计算 第一种方法：当无污水的沉淀试验资料时，按沉淀时间和水平流速或表面第一种方法：当无污水的沉淀试验资料时，按沉淀时间和水平流速或表面负荷进行计算。负荷进行计算。 第二种方法：当已有沉淀试验数据时，按表面负荷法进行计算。第二种方法：当已有沉淀试验数据时，按表面负荷法进行计算。第103页/共150页2021-11-281

57、04（2 2）污泥区计算污泥区计算按每日污泥量和排泥时间间隔设按每日污泥量和排泥时间间隔设计计W 污泥量，m3/d；S 每人每日产生的污泥量，L/p.d；N设计人口数；t两次排泥时间间隔，初沉池一般取2天考虑，活性污泥中二沉池一般取2小时考虑。第104页/共150页2021-11-28105第105页/共150页2021-11-28106三、竖流式沉淀池三、竖流式沉淀池1 1、构造、构造 第106页/共150页2021-11-281072 2、工作原理：、工作原理： 竖流沉淀池内，水流水平分速为零，在静水中竖流沉淀池内，水流水平分速为零，在静水中沉速为沉速为u u0 0的颗粒在池内的实际沉速为

58、的颗粒在池内的实际沉速为u u0 0与水上升与水上升流速流速v v的矢量和的矢量和(u(u0 0-v)-v)，颗粒被分离的条件为，颗粒被分离的条件为u u0 0v v，而，而u u0 0vv的颗粒始终不能沉底，因而其沉降的颗粒始终不能沉底，因而其沉降效率与具有相同表面负荷的平流沉淀池相效率与具有相同表面负荷的平流沉淀池相比比 ，即，即 。但对于具有。但对于具有絮凝性絮凝性的悬浮颗粒，则发生的情况就比较复杂，的悬浮颗粒，则发生的情况就比较复杂，又有被去除的可能。又有被去除的可能。PduuP0003、适用条件：适用于小流量污水中絮凝性悬浮固体的分离。)1 (0P减小了第107页/共150页2021

59、-11-281084 4、竖流沉淀池的设计、竖流沉淀池的设计 设计计算与平流式相似；设计计算与平流式相似； 废水在池中的上升速度废水在池中的上升速度v v等于或小于等于或小于指定去除效率颗粒的最小沉速指定去除效率颗粒的最小沉速u u0 0 ； 过水断面面积过水断面面积等于池表面积与中心导流筒的面积之差；等于池表面积与中心导流筒的面积之差； 中心导流筒的有效面积按中心导流筒的有效面积按最大设计流量最大设计流量计算。计算。第108页/共150页2021-11-28109（1 1）设计参数）设计参数 表面负荷q,有试验资料时，按公式计算得到，当无资料时,按v(0.51.0)mm/s，即q =(2.0

60、4.0)m3m2h取用。 沉降时间t，有试验资料时，按公式计算得到，当无资料时，可取t(1.02.0)h（初次池），或t(1.52.5)h (二次池)。 0)75. 1125. 11(uq t = (1.5 2.0) t0第109页/共150页2021-11-28110（1 1）设计参数）设计参数中心管内流速v030mms（不设反射板时）或v0100mms（设反射板时）。中心管与反射板之间的流速v1一般不大于40mm/s。中心管及反射板的结构尺寸（如图所示）。污水在池中的上升流速v等于指定去除颗粒的最小沉速uo,若无实测资料，一般取0.51.0mm/s。池超高h1取0.30.5m，一般取0.3