第十章 污水的物理处理 1-3节

1、 第十章第十章 污水的物理处理污水的物理处理筛滤截留筛滤截留 格栅和筛网格栅和筛网重力分离重力分离 沉淀、气浮沉淀、气浮离心分离漩流分离、离心机离心分离漩流分离、离心机第一节第一节 格栅和筛网格栅和筛网一、格栅的定义、作用一、格栅的定义、作用 格栅是由一组平行的格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房、安装在污水渠道、泵房、集水井的进口处或污水集水井的进口处或污水处理厂的前端，用以截处理厂的前端，用以截留较大的留较大的悬浮物或漂浮悬浮物或漂浮物物。格栅由一组（或多组）相格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠

2、成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。大的悬浮物及杂质。作用作用：去除可能堵塞水泵：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并悬浮物，并保证后续处理保证后续处理设施能正常运行设施能正常运行。选用栅条间距的原则：选用栅条间距的原则：不堵塞不堵塞水泵水泵和水处理厂和水处理厂站的站的处理设备处理设备。格栅的格栅的作用作用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：当栅条间距为当栅条间距为1625mm1625mm时时，栅渣

3、截留量为，栅渣截留量为0.100.05m0.100.05m3 3/10/103 3mm3 3污水；污水；当栅条间距为当栅条间距为40mm40mm左右左右时，栅渣截留量为时，栅渣截留量为0.030.01 m0.030.01 m3 3/10/103 3mm3 3污水；污水；栅渣的含水率约为栅渣的含水率约为80%80%，密度约为，密度约为960kg/m960kg/m3 3。人工人工清除清除设计面积应采用较大的安设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水全系数，一般不小于进水渠道面积渠道面积的的2倍倍，以免清，以免清渣过于频繁。渣过于频繁。与水平面倾角：与水平面倾角：3060机械机械清除清除过水面积

4、一般应不小于过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的进水管渠的有效面积的1.2倍。倍。与水平面倾角：与水平面倾角：6090格栅的格栅的清渣清渣方法方法旋转式格栅除污机上海松江东部污水处理厂上海天山水质净化厂转鼓式机械格栅转鼓式机械格栅二、格栅分类二、格栅分类按形状：平面、曲面格栅按栅条间隙：粗（50-100mm)、中(10-40mm)、细(1.5-10mm)格栅。按清渣方式：人工清渣、机械清渣（栅渣量0.2m3，用链条、钢丝绳等带动齿耙清渣） 如果格栅放在泵房的前面，栅条的间距选取可根据不同型号的污水泵要求来选取。三、格栅的三、格栅的设计设计计算计算 格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣

5、量计算以及清渣机械的选用。 B1BB112污水污水设计流量设计流量的计算的计算污水设计流量污水设计流量 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量最大流量，污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。量。 生活污水设计流量生活污水设计流量 居住区生活污水居住区生活污水 公共建筑生活污水公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水工业企业生活污水及淋浴污水 工业废水设计流量工业废水设计流量 1 1、生活、生活污水设计流量的计算污水设计流量的计算（1 1）居住区生活污水量计算）居住区生活污水量计算 360

6、0241ZdKNqQ式中：式中：QQ1 1居住区生活污水设计流量，居住区生活污水设计流量，L/sL/s； q qd d居住区生活污水量标准（定额）（居住区生活污水量标准（定额）（L/(d.L/(d.人人) )），也），也可可 按该地区居民生活用水定额的按该地区居民生活用水定额的80%90%80%90%选用选用 NN设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数 选用；常用人口密度和服务面积相乘得到选用；常用人口密度和服务面积相乘得到 K KZ Z总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日 平均时污水量的比值平均时污

7、水量的比值 K Kd d日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 K Kh h时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时 污水量的比值污水量的比值 K KZ Z=K=Kd d K Kh h生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上式计算总变化系数有困难。式计算总变化系数有困难。总变化系数与平均流量之间有一定的关系。总变化系数与平均流量之间有一定的关系。 平均流量越大，总变化平均流量

8、越大，总变化系数越小。系数越小。污水平均日流量污水平均日流量（L/sL/s）5 5151540407070100100 200200 50050010001000总变化系数（总变化系数（K KZ Z）2.32.32.02.01.81.81.71.71.61.61.51.51.41.41.31.32.7 / Q2.7 / Q0.110.11 （ 5 5 L/s L/s QQ1000 1000 L/sL/s） 1.3 1.3 Q1000 Q1000 L/sL/s时时也可按照以下公式求：也可按照以下公式求：K KZ Z=2.3 2.3 Q5 Q5 L/sL/s时时居住区生活居住区生活污水排水污水排水

9、定额定额( (上册上册P238:P238:居民居民生活用水生活用水定额定额) )卫生设备情况卫生设备情况室内有给水排水卫生设室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设室内有给水排水卫生设备和淋浴设备备和淋浴设备室内有给水排水卫生设室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热备，并有淋浴和集中热水供应水供应分分 区区一一二二三三四四五五生活污水每人每日排水定额（生活污水每人每日排水定额（L L）55-9055-9090-12590-125130-170130-17060-9560-95100-140100-140140-180140-18065-10065-100110

10、-150110-150145-185145-18565-10065-100120-160120-160150-190150-19055-9055-90100-140100-140140-180140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东 的一部分；的一部分； 第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁

11、的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；偏东和江苏偏北的一小部分； 第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；、湖南、湖北的东部，河南南部； 第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建福建、云南的南部；、云南的南部； 第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一

12、小部分偏北的一小部分（2 2）公共建筑生活污水量计算）公共建筑生活污水量计算 3600242hKNSQ式中：式中：QQ2 2公共建筑生活污水设计流量，公共建筑生活污水设计流量，L/sL/s； S S公共建筑最高日生活污水量标准（公共建筑最高日生活污水量标准（L/(d.L/(d.人人) )），一般按），一般按建建 筑给水排水设计规范筑给水排水设计规范中有关公共建筑的用水量标准选用，中有关公共建筑的用水量标准选用， 排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。 K Kh h时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水时变化系数，是最大日最大

13、时污水量与最大日平均时污水 量的比值量的比值 公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单独计算。独计算。合并计算时，合并计算时，生活污水量定额应选用生活污水量定额应选用综合生活污水量定额综合生活污水量定额（可参考该地区综合生活用水定额的（可参考该地区综合生活用水定额的80%90%80%90%选用）。选用）。单独计算时，则用下列公式计算：单独计算时，则用下列公式计算：（3 3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 3600360022112221113DCDCTKBAKBAQ式中：式中：QQ3

14、 3工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/sL/s； A A1 1一般车间最大班职工人数，人；一般车间最大班职工人数，人； B B1 1一般车间职工生活污水量标准，为一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(25(L/(人人. .班班) )； TT每班工作时数，每班工作时数，h h。 K K1 1一般车间生活污水量时变化系数，以一般车间生活污水量时变化系数，以3.03.0计；计； A A2 2热车间最大班职工人数，人；热车间最大班职工人数，人； B B2 2热车间职工生活污水量标准，为热车间职工生活污水量标准，为35(L/(35(L/(人人. .班班) )

15、； K K2 2热车间生活污水量时变化系数，以热车间生活污水量时变化系数，以2.52.5计；计； C C1 1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D D1 1一般车间的淋浴污水量标准，为一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(40(L/(人人. .班班) )； C C2 2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D D2 2热车间的淋浴污水量标准，为热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(60(L/(人人. .班班) )；2 2、工业废水设计流量的计算、工业废水设计流量的计算工业废水设计流量计算公式工业废水设计流量计算公

16、式 TKMqQZm36004式中：式中：QQ4 4工业废水设计流量，工业废水设计流量，L/sL/s； q qmm生产过程中每单位产品的废水量标准，生产过程中每单位产品的废水量标准， L/L/单位产品；单位产品； MM产品的平均日产量；产品的平均日产量； T T每日生产时数；每日生产时数； K KZ Z总变化系数，与工业企业性质有关。总变化系数，与工业企业性质有关。 日变化系数为日变化系数为1 1，时变化系数可以实测（最大时流量，时变化系数可以实测（最大时流量/ /平均时平均时 流量），也可以按经验值选用。流量），也可以按经验值选用。3 3、污水、污水总设计流量总设计流量的计算的计算Q=QQ=Q

17、1 1+Q+Q2 2+Q+Q3 3+Q+Q4 4+Q+Q渗渗 QQ渗渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。面积公顷计算。 该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。格栅栅条格栅栅条断面形状断面形状过格栅渠道过格栅渠道的水流流速的水流流速污水过栅条污水过栅条间距的流速间距的流速矩形矩形圆形圆形方形方形圆形的水利条件较方圆形的水利条件较方形好，但刚度较差。形好，但刚度较差。目前多采用断面形目前

18、多采用断面形式为矩形的栅条。式为矩形的栅条。格栅栅条格栅栅条断面形状断面形状过格栅渠道过格栅渠道的水流流速的水流流速污水过栅条污水过栅条间距的流速间距的流速一方面一方面泥沙泥沙不至于不至于沉积在沟渠底部沉积在沟渠底部另一方面截留的另一方面截留的污染污染物物又不至于冲过格栅又不至于冲过格栅通常采用通常采用0.40.9m/s0.40.9m/s格栅格栅渠道渠道的宽度要设置得当，的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速应使水流保持适当流速格栅栅条格栅栅条断面形状断面形状过格栅渠道过格栅渠道的水流流速的水流流速污水过栅条污水过栅条间距的流速间距的流速为防止为防止栅条间隙栅条间隙堵塞堵塞一般采用一般采用0.

19、61.0m/s0.61.0m/s最大流量时可高最大流量时可高于于1.21.4m/s1.21.4m/s渐扩渐扩2020沉底大于水头损失沉底大于水头损失B1BB112格格 栅栅 的的 建建 筑筑 尺尺 寸寸 1. 1.格栅的间隙数量格栅的间隙数量n n可由下可由下 式决定：式决定： 式中：式中：QQmaxmax- -最大设计流最大设计流 量，量，mm3 3/s /s； b-b-栅条间距，栅条间距，mm； h-h-栅前水深，栅前水深，mm； v-v-污水流经格栅的速污水流经格栅的速 度，度，m/sm/s 2. 2.格栅的建筑宽度格栅的建筑宽度B B由下式决定由下式决定 式中：式中：B-B-格栅的建筑

20、宽度，格栅的建筑宽度，mm S- S-栅条宽度，栅条宽度，mm 3. 3.栅后槽的总高度栅后槽的总高度H H由下式决定由下式决定 式中：式中：H-H-栅前水深，栅前水深，mm； h h2 2- -格栅的水头损失，格栅的水头损失，mm； h h1 1- -格栅前渠道超高，一般格栅前渠道超高，一般 h h1 1=0.3m=0.3m。)(/sinmax个vhbQn)() 1(mnbnsB21hhhHB1BB112通过格栅的水头损失通过格栅的水头损失h h2 2的计算：的计算：khh02sin220gvh h h0 0- -计算水头损失，计算水头损失，mm； v-v-污水流经格栅的速度，污水流经格栅的

21、速度，m/sm/s；-阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，见表阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，见表10-210-2；-格栅的放置倾角；格栅的放置倾角； g-g-重力加速度，重力加速度，m/sm/s2 2； k-k-考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数， 可用式：可用式：k=3.36v-1.32k=3.36v-1.32求定，一般采用求定，一般采用k=3k=3。 城市污水一般取城市污水一般取0.10.4m0.10.4m。格格 栅栅 的的 设设 计计 与与 计计 算算格格 栅栅 的的 建建 筑筑 尺尺 寸寸 4. 4.

22、格栅的总建筑长度格栅的总建筑长度L L由下由下式决定式决定 式中：式中：L L1 1- -进水渠道渐宽部位进水渠道渐宽部位的长度，的长度，mm； 其中：其中：b b1 1- -进水渠道宽度进水渠道宽度mm； 1 1- -进水渠道渐宽部位的展开进水渠道渐宽部位的展开角度，一般角度，一般1 1=20=20； L L2 2- -格栅槽与出水渠道连接格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般处的渐窄部位的长度，一般 L L2 2=0.5L=0.5L1 1 ； H H1 1- -格栅前的渠道深度，格栅前的渠道深度，mm。5.5.每日栅渣量每日栅渣量WW由下式由下式决定决定 式中：式中： WW1 1-

23、-栅渣量，栅渣量，mm3 3/10/103 3mm3 3污污水；水； K KZ Z- -生活污水流量总变化生活污水流量总变化系数。系数。)(/5.00.1121mtgHLLL1112tgBBL)/(10008640031maxdmKWQWZ格栅设计计算例题格栅设计计算例题例例1-1 1-1 已知某城市污水处理厂已知某城市污水处理厂最大设计污水量最大设计污水量q qvmaxvmax=0.2m=0.2m3 3/s /s，K KZ Z=1.5=1.5，计算格栅各部尺寸。，计算格栅各部尺寸。解：设栅前水深解：设栅前水深h=0.4m,h=0.4m,过栅流速过栅流速v=0.9m/sv=0.9m/s，取用中

24、格栅，栅，取用中格栅，栅条间隙条间隙d=20mmd=20mm，格栅安装倾角，格栅安装倾角=60=60。（1 1）栅条的间隙数）栅条的间隙数n n：（2 2）格栅的建筑宽度）格栅的建筑宽度B B：栅条宽度：栅条宽度S=10mmS=10mm个26)9 . 0*4 . 0*02. 0/(60sin*2 . 0/sinmaxhbQnmnbnSB8 . 026*02. 012601. 01）（）（B1BB112(3)(3)进水渠进水渠渐宽部渐宽部分长度分长度L L1 1 若进水渠宽若进水渠宽B B1 1=0.65m=0.65m，进水渠内流速，进水渠内流速0.77m/s0.77m/s，渐宽，渐宽部分展开角

25、部分展开角1 1=20=20（4 4）栅槽与出水渠道连接处渐宽部分）栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度长度L L2 2 （5 5）过栅水头损）过栅水头损失失h h2 2mtgtgBBL22. 0202/65. 08 . 02/111）（）（m11. 02/LL12k*sing2k*hh20234)(bSm097. 03*60sin81. 9*29 . 0)02. 001. 0(42. 2h2342B1BB112（6 6）栅后槽）栅后槽总高度总高度h h总总取栅前水深取栅前水深h=0.4mh=0.4m，栅前渠道超高，栅前渠道超高h h1 1=0.3m=0.3m（7 7）栅槽总长度栅槽总长度L L：

26、（8 8）每日）每日栅渣量栅渣量WW： WW1 1取取0.07m/100.07m/103 3mm3 3 采用机械清渣采用机械清渣mhhhH8 . 0097. 03 . 04 . 021mtgHLLL24. 26015 . 0121dmKWQWZ/8 . 0)1000/(8640031maxB1BB1作用作用用于废水处理或用于废水处理或短小纤维的回收短小纤维的回收型式型式振动筛网振动筛网水力筛网水力筛网筛网筛网填埋填埋焚烧（焚烧（820820以上）以上）堆肥堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中，作为将栅渣粉碎后再返回废水中，作为 可沉固体进入初沉池。可沉固体进入初沉池。格栅、筛网截留的污染物的处置方法：

27、格栅、筛网截留的污染物的处置方法：第二节 沉淀的理论基础沉淀法是利用水中悬浮颗粒的沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性可沉降性能，在重力作能，在重力作用下产生下沉作用，以达到用下产生下沉作用，以达到固液分离固液分离的一种过程。的一种过程。 沉淀处理工艺的四种用法沉淀处理工艺的四种用法 沉砂池沉砂池：用以去除污水中的：用以去除污水中的无机无机性易沉物性易沉物初次沉淀池初次沉淀池：较经济的去除悬浮：较经济的去除悬浮有机有机物，减轻后续生物处物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷理构筑物的有机负荷二次沉淀池二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等

28、，使处理后的水得以澄清。性污泥等，使处理后的水得以澄清。污泥浓缩池污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，：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。以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。自由沉淀自由沉淀悬浮颗粒悬浮颗粒浓度不高浓度不高；沉淀过程中悬浮固体；沉淀过程中悬浮固体之间之间互不干扰互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈颗粒沉淀轨迹呈直线直线。沉淀过程中，颗粒。沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。发生在的物理性质不变。发生在沉砂池沉砂池中。中。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓

29、度，沉淀可分成四种类型浓度，沉淀可分成四种类型 悬浮颗粒悬浮颗粒浓度不高浓度不高；沉淀过程中悬浮；沉淀过程中悬浮颗粒之间颗粒之间有互相絮凝有互相絮凝作用，颗粒因相作用，颗粒因相互聚集增大而互聚集增大而加快沉降加快沉降，沉淀轨迹呈，沉淀轨迹呈曲线曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀化学絮凝沉淀属属于这种类型。于这种类型。絮凝沉淀絮凝沉淀区域沉淀或区域沉淀或成层沉淀成层沉淀压缩沉淀压缩沉淀悬浮颗粒悬浮颗粒浓度较高浓度较高（5000mg/L5000mg/L以上）；以上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒的沉将受到周围其它颗

30、粒的影响，颗粒间颗粒间相对位置保持不变相对位置保持不变，形成一个，形成一个整整体共同下沉体共同下沉，与澄清水之间有清晰的，与澄清水之间有清晰的泥泥水界面水界面。二次沉淀池二次沉淀池与污泥浓缩池中发与污泥浓缩池中发生。生。悬浮颗粒悬浮颗粒浓度很高浓度很高；颗粒相互之间已挤；颗粒相互之间已挤压成压成团状结构团状结构，互相接触，互相支承，互相接触，互相支承，下层颗粒间的下层颗粒间的水水在上层颗粒的重力作用在上层颗粒的重力作用下下被挤出被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池，使污泥得到浓缩。二沉池污污泥斗泥斗中及浓缩池中中及浓缩池中污泥的浓缩污泥的浓缩过程存在过程存在压缩沉淀。压缩沉淀。自由沉淀自由沉淀及其理

31、论基础及其理论基础 分分析析的的假假定定沉淀过程中颗粒的沉淀过程中颗粒的大小、形状、重量大小、形状、重量等不变等不变颗粒为颗粒为球形球形颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响。其他颗粒影响。静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力作用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，颗粒即成重力与水对其产生的阻力平衡时，颗粒即成等速下沉等速下沉。 悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力悬浮颗粒在水中的受力：重力、浮力重力重力大于大于浮力时，下沉；浮力时，下沉；重力重力等于

32、等于浮力时，相对静止；浮力时，相对静止；重力重力小于小于浮力时，上浮。浮力时，上浮。配图说明配图说明 1. 1.悬浮颗粒在水中受到的力悬浮颗粒在水中受到的力F Fg g F Fg g- -是促使是促使沉淀沉淀的作用力，的作用力， 是颗粒的是颗粒的重力与水的浮力之差重力与水的浮力之差： 式中：式中： F Fg g- -水中颗粒受到的作用力；水中颗粒受到的作用力； V-V-颗粒的体积；颗粒的体积； S S- -颗粒的密度；颗粒的密度； L L- -水的密度；水的密度； g-g-重力加速度。重力加速度。 2.2.根据牛顿定律，水对自根据牛顿定律，水对自 由颗粒的由颗粒的阻力阻力为：为： 式中：式中：

33、 F FD D- -水对颗粒的阻力；水对颗粒的阻力； - -阻力系数；阻力系数； A- A-自由颗粒的投影面积；自由颗粒的投影面积； u uS S- -颗粒在水中的运动速度颗粒在水中的运动速度， 即颗粒沉速。即颗粒沉速。悬悬 浮浮 颗颗 粒粒 在在 水水 中中 的的 受受 力力 分分 析析)(LSLSggVgVgVF)2/(2SLDuAF球状颗粒球状颗粒自由沉淀自由沉淀的沉速公式的沉速公式 当颗粒所受外力当颗粒所受外力平衡平衡时，时，DgFF即即)2/()(2SLLSuAgV2/13)(4LdguLSS234161dAdV，因因得球状颗粒得球状颗粒自由沉淀的沉速公式自由沉淀的沉速公式：当颗粒粒

34、径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力粘滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层颗粒运动是处于层流状态。流状态。在层流状态下，在层流状态下，=24/Re=24/Re，带入式中，整理得，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定（亦称斯托克斯定律）：律）：2181dguLSS是水的是水的动力动力粘度。粘度。由上式可知，颗粒由上式可知，颗粒沉降速度沉降速度u uS S与下述因素有关：与下述因素有关：2181dg

35、uLSS斯托克斯定律斯托克斯定律当当S S大于大于L L时，时，S S-L L为正值，颗粒以为正值，颗粒以u uS S下沉；下沉；当当S S与与L L相等相等时，时，u uS S=0=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗粒不能用沉淀去除；粒不能用沉淀去除；S S小于小于L L时，时，S S-L L为负值，颗粒以为负值，颗粒以u uS S上浮，可用浮上法去上浮，可用浮上法去除。除。u uS S与颗粒直径与颗粒直径d d的平方成的平方成正比，因此正比，因此增加颗粒直径有助于提高增加颗粒直径有助于提高沉淀速度沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。（或上浮速度），提高去除效果

36、。u uS S与与成反比成反比，随水温上升而下降；即沉速受水温影响，随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。水温上升，沉速增大。沉淀池的工作原理沉淀池的工作原理理想沉淀池理想沉淀池 进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域进口区域、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，沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为水平流速为v v；悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为下沉速度为u ut t；在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布均匀分布在整个过水断面上；在整个过水断面上；颗粒一经沉到

37、池底，即认为已被去除。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：理想沉淀池的几个假定：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：式中：式中：v-v-颗粒的水平分速；颗粒的水平分速；QQv v- -进水流量；进水流量；A-A-沉淀区过水断面面积，沉淀区过水断面面积，H Hb b；H-H-沉淀区的水深；沉淀区的水深；b-b-沉淀区宽度。沉淀区宽度。当某一颗粒进入沉淀池后当某一颗粒进入沉淀池后另一方面，颗粒在重力另一方面，颗粒在重力作用下沿垂直方向下沉，作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是颗粒的自由其沉速即是颗粒的自由沉降速度沉降速度u ut t。一方面随

38、着水流在水平一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速方向流动，其水平流速v v等于水流速度；等于水流速度；颗粒运动的轨迹为其颗粒运动的轨迹为其水平分速水平分速v v和沉速和沉速u ut t的矢量和的矢量和，在，在沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度为沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度为i=ui=ut t/v/v。bHQAQv/设设u u0 0为某一指定颗粒的最小沉降速度。为某一指定颗粒的最小沉降速度。当颗粒沉速当颗粒沉速u utuu0 0时，无论这种颗粒处于进口端的什么时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它位置，它都可以沉到池底都可以沉到池底被去除，即图被去除，即图10-19a10-19a

39、中的迹线中的迹线xyxy与与xyxy。当颗粒沉速当颗粒沉速u ut tuu0 0时，位于时，位于水面的颗粒不能沉到池底水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如图会随水流出，如图10-19b10-19b中轨迹中轨迹xyxy所示；而当其位于所示；而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底水面下的某一位置时，它可以沉到池底而被去除，如图而被去除，如图中轨迹中轨迹xyxy所示。所示。说明对于沉速说明对于沉速u ut t小于指定颗粒沉速小于指定颗粒沉速u u0 0的颗粒，的颗粒，有一部分会沉有一部分会沉到池底到池底被去除。被去除。 在同一沉淀时间在同一沉淀时间t t，下式成立：，下式成立：故故 对于沉速

40、为对于沉速为u ut t（u ut tuu0 0）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的总量为：总量为： 而沉淀池能去除的颗粒包括而沉淀池能去除的颗粒包括uuuu0 0以及以及 u ut tuu0 0的两部分，的两部分，故沉故沉淀池对悬浮物的去除率淀池对悬浮物的去除率为：为：tuHtuht0；0000001/ptptdPuudPuu00001)1 (ptdPuuP%dPHh 设沉速为设沉速为u ut t的颗粒占全部颗粒的的颗粒占全部颗粒的dP%dP%，其中的，其中的 的颗的颗粒将会粒将会从水中沉到池底而去除从水中沉到池底而去除。0/uuHhtdPuudPHht0式中

41、：式中：P P0 0- -沉速小于沉速小于u u0 0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数；的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的百分数； （1-P1-P0 0）- -沉速沉速uu0 0的颗粒去除百分数。的颗粒去除百分数。 图图10-1910-19的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系： 将上式带入式将上式带入式 QQv v/A-/A-反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的反映沉淀池效力的参数，一般称为沉淀池的表面负荷率表面负荷率，或称沉淀池的过流率，用符号或称沉淀池的过流率，用符号q q表示：表示： 理想沉淀池中，理想沉淀池中，u u0 0与与q q在数值上相

42、同，但它们的物理概念不同：在数值上相同，但它们的物理概念不同：u u0 0的单位是的单位是m/hm/h；q q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流量，单位是量，单位是mm3 3/m/m2 2hh。故只要确定颗粒的最小沉速故只要确定颗粒的最小沉速u u0 0，就可以求得理，就可以求得理想沉淀池的过流率或表面负荷率。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理想沉淀池的沉淀效率与池的水面面积A A有关，与池深有关，与池深H H无关，无关，即与池的体积即与池的体积V V无关。无关。AQq/bHQAQv/HLuv/0)/(0HLuvA

43、Qu/0AubHHLuQ00)/(中并简化后得出中并简化后得出第三节 沉砂池沉砂池沉砂池的作用的作用沉砂池的沉砂池的工作原理工作原理沉砂池的沉砂池的几种型式几种型式从污水中去除砂子、煤渣等比重较从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的大的无机颗粒无机颗粒，以免这些杂质影响，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。后续处理构筑物的正常运行。平流式、竖流式、曝气沉砂池平流式、竖流式、曝气沉砂池旋流式沉砂池、钟式沉砂池等旋流式沉砂池、钟式沉砂池等以重力或离心力分离为基础，即将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进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的使比重大的无机颗粒下沉无机颗粒

44、下沉，而有机，而有机悬浮颗粒则随水流带走。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：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不小于于2 2；工业污水是否要设置沉砂池，应根据水质情况而定。；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。设计流量应按分期建设考虑。最大时流量、最大组合流量、合流制流量最大时流量、最大组合流量、合流制流量沉砂池去除的砂粒比重为沉砂池去除的砂粒比重为2.652.65、粒径为、粒径为0.2mm0.2mm以上。以上。城市污

45、水的沉砂量可按城市污水的沉砂量可按每每10106 6mm3 3污水沉砂污水沉砂30m30m3 3计算，其含水率约为计算，其含水率约为60%60%，容重约，容重约1500kg/m1500kg/m3 3。贮砂斗的容积应按贮砂斗的容积应按2 2日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于日沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于5555。排砂管直径不应小于排砂管直径不应小于200mm200mm。沉砂池的超高不宜小于沉砂池的超高不宜小于0.3m0.3m。平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池，它构造简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。单，工作稳定。 平流式沉砂池平流式沉砂池污水在池内的最大流速为污水

46、在池内的最大流速为0.3m/s0.3m/s，最小流速为，最小流速为0.15m/s0.15m/s；最大流量时，污水在池内的停留时间不少于最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s30s，一般为一般为3060s;3060s;有效水深应不大于有效水深应不大于1.2m1.2m，一般采用，一般采用0.251.0m0.251.0m，池，池宽不小于宽不小于0.6m0.6m；池底坡度一般为池底坡度一般为0.010.020.010.02，当设置除砂设备时，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。 平平 流流 式式 沉沉 砂砂 池池 的的 系系 统统 参参 数数

47、 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： Qmax-最大设计流量，m3/s。 3.池总宽度b 式中： h2-设计有效水深，m。 4.贮砂斗所需容积V(m3) 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。平平 流流 式式 沉沉 砂砂 池池 的的 计计 算算 公公 式式 vtL vQA/max2/hAb3max1086400zkTXQV 5.5.贮砂斗个部分尺寸计算贮砂斗个部分尺寸计算 设贮砂斗底宽设贮砂斗底宽b b1 1=0.5

48、m=0.5m； 斗壁与水平面的倾角为斗壁与水平面的倾角为6060； 则贮砂斗的上口宽则贮砂斗的上口宽b b2 2为：为： 贮砂斗的容积贮砂斗的容积V V1 1： 式中：式中：hh3 3- -贮砂斗高度，贮砂斗高度，mm； S S1 1，S S2 2- -贮砂斗上口和下口的面积贮砂斗上口和下口的面积。 6.6.贮砂室的高度贮砂室的高度h h3 3 设采用重力排砂，池底坡度设采用重力排砂，池底坡度 i=6%i=6%，坡向砂斗，则，坡向砂斗，则 7.7.池总高度池总高度h h 式中：式中：h h1 1- -超高，超高，mm； h h3 3- -贮砂室高度，贮砂室高度，mm。 8.8.核算最小流速核算

49、最小流速v vminmin 式中：式中： QQminmin- -设计最小流量，设计最小流量，mm3 3/s /s； n n1 1- -最小流量时工作沉砂池数目最小流量时工作沉砂池数目 A Aminmin- -最小流量时沉砂池中的水最小流量时沉砂池中的水 流断面面积，流断面面积，mm2 2。平平 流流 式式 沉沉 砂砂 池池 的的 计计 算算 公公 式式 132602btghb)(21213311SSSShV321hhhhmin1minmin/AnQv2/ ) 2(06. 006. 023233bbLhlhh曝气沉砂池曝气沉砂池沉砂中含有机物的量低于沉砂中含有机物的量低于5%5%由于池中设有曝气

50、设备，它还具有预曝气、脱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。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，距池底约整个长度上，距池底约6090cm6090cm处设置曝气装处设置曝气装置；置；在池底设置沉砂斗，池底有在池底设置沉砂斗，池底有i=0.10.5i=0.10.5的坡度，的坡度，以保证砂粒滑入砂槽。以保证砂粒滑入砂槽。为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在

51、设置曝气装置的一侧装设挡板。在设置曝气装置的一侧装设挡板。曝气沉砂池的构造： 污水在池中存在着两种运动形式，污水在池中存在着两种运动形式，其一为其一为水平流动水平流动（一般流速（一般流速0.1m/s0.1m/s），），同时在池的横断面上产生同时在池的横断面上产生旋转流动旋转流动（旋转流速（旋转流速0.4m/s 0.4m/s ），整个池内水流），整个池内水流产生产生螺旋状前进螺旋状前进的流动形式。的流动形式。 由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时的冲刷作用受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附，使粘附在砂粒上的在砂粒上的有机污染物得以去除有机污染物得以去除，沉，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有只有5%5%左右，长期搁置也不至于腐左右，长期搁置也不至于腐化。化。 曝气沉砂池的工作原理上海嘉定水质净化厂水平流速水平流速一般取一般取0.080.12m/s0.080