第二章污水物理处理法1

第2章水的物理处理技术2.1格栅与筛网2.2调节2.3沉淀2.4气浮2.5过滤2.6离心污水的物理处理技术概念：利用物理方面的重力和机械力作用的污水处理技术处理对象：漂浮物和悬浮物主要方法：筛滤截留法-格栅、过滤重力分离-沉砂、沉淀、隔油、气浮离心分离法-离心分离机筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。

由平行的棒和条构成的称为格栅；由金属丝织物、格网或穿孔板构成的称为筛网。格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物；筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮态的细小纤维。2.1格栅与筛网

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。3.格栅的分类根据清渣方式分：人工清渣格栅和机械清渣格栅。格栅按形状不同可分：平面格栅和曲面格栅两种。按格栅栅条间的间距可分：粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm)和细格栅(3-10mm)三种.格栅在应用中可分:固定格栅和活动格栅两种。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：45º~60º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：60º~70º格栅的清渣方法格栅的工作原理（二）格栅的选择一般选取粗细两道格栅配合使用；污水处理系统或水泵前，必须设置格栅，删条间隙宽度，应符合下列要求：1.粗格栅：机械清除为16-25mm，人工清除为25-40mm。2.细格栅：为1.5-10mm。3.水泵前，应根据水泵要求确定。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各种格栅及除污机示意图9/ec2006/C28/web/web/wj/neirong/5100.htm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力条件较方形好，但刚度较差目前多采用断面形状为矩形的栅条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为防止栅条间隙堵塞，一般采用0.6~1.0m/s最大流量时可高于1.2~1.4m/s渐扩α＝20°格栅的设计与计算二、筛网筛网是指利用金属丝或化学纤维编制的网状介质进行筛滤，它的孔隙比格栅更小，能截留格栅不能去除的纤维状污染物。既可作为预处理，也可作为污水的深度处理。国内多用于纺织、造纸、化纤等类的工业废水处理，能有效地拦截纤维状污染物。用于污水处理的筛网大致可按网眼尺寸分为：粗筛网（＞1mm）、中筛网（1-0.05mm）和微筛网（＜0.05mm）三类。

作用用于废水处理或短小纤维的回收形式振动筛网水力筛网筛网筛网示意图9/ec2006/C28/web/web/wj/neirong/5100.htm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：一、调节的作用排放的废水通常具有污染物成分复杂，水质水量波动变化的特点水处理系统的工艺流程以及具体设施都是按照某一确定的水质、水量设计的，需要在较为稳定的工艺参数指标下运行第二节调节提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；控制pH值，以减小中和作用中的化学品的用量；减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。二、调节处理的类型（一）水量调节——均量池（线内调节）

进水一般采用重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于进水管的设计水位，有效水深一般为2~3米；最低水位为死水位。（一）水量调节——均量池（线外调节）

将调节池设在处理系统的旁路上，利用水泵将高峰时多余的废水打入调节池，当实际流量低于设计流量时，再从调节池汇流到集水井，然后送往后续处理工序。集水井泵房调节池线外调节方式两种调节方式的优缺点：线内调节

优点：被调节水量只需一次提升，消耗动力小；缺点：调节池受进水管高度限制。线外调节

优点：调节池不受进水管高度限制；缺点：被调节水量需要两次提升，消耗动力大。（二）水质调节——均质池

均质池中水流每一质点的流程由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果，设在泵前和泵后均可。适用条件：进水的水量均匀而水质不均匀。（二）水质调节——均质池（1）外加动力调节

外加动力就是采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌及水泵循环等设备对水质进行强制调节。（2）差流方式调节

水质调节采用差流方式进行强制调节，使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身水力混合。机械搅拌机械搅拌装置示意图对角线出水调节池折流调节池调节池类型1回转式调节池.f4v第三节沉淀一、沉淀的基本理论

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

沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。初次沉淀池：较经济地去除，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

悬浮颗粒浓度低；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。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池、初沉池初期。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

悬浮颗粒浓度比较高；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。絮凝沉淀拥挤沉淀压缩沉淀

悬浮颗粒浓度很高（500mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，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。

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，互相支撑，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。（二）悬浮物在净水中的沉淀

分析的假定沉淀过程中颗粒的大小、形状、质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。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；

ρS——颗粒的密度；

ρL——水的密度；

g——重力加速度。2.水对自由颗粒的阻力式中：FD——水对颗粒的阻力；

λ′——阻力系数；

A——自由颗粒的投影面积；

uS——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(斯托克斯公式）：式中:μ——水的动力黏度。由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：斯托克斯定律:当ρs大于ρL时，ρs-ρL为正值，颗粒以us下沉；当ρs与ρL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；ρs小于ρL时，ρs-ρL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μ成反比，μ随水温上升而下降；即沉速受水温影响，水温上升，沉速增大。沉淀池的工作原理理想沉淀池

分为：进口区域、沉淀区域、出口区域、污泥区域四个部分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——颗粒的水平分速；qv——进水流量；A′——沉淀区过水断面

面积，

H×b；H——沉淀区的水深；b——沉淀区宽度。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i=u/v

设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。当颗粒沉速u≥u0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，即左上图中的迹线xy与x′y′。当颗粒沉速u<u0时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如左下图中轨迹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x′y所示。说明对于沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。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/（m2·h）。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。二、沉淀装置（一）沉砂池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的几种形式

从污水中去除砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行

平流式、竖流式、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相对密度大的无机颗粒下沉，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沉砂池的超高不宜小于0.3m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。沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率约为60%，容重约1500kg/m3。贮砂斗的容积应按2d沉砂量计算，贮砂斗壁的倾角不应小于55º,排砂管直径不应小于200mm。。

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30~60s；有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池宽不小于0.6m；池底坡度一般为0.01~0.02，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

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