《环境工程学》第二章 水的物理化学处理方法
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缺点：进口处流速很大，影响沉降效果。
辐流式沉淀池结构示意图(中心进水周边出水)
辐流式沉淀池结构示意图 (周边进水中央出水)
辐流式沉淀池
溢流堰
选择沉淀池类型时应综合考虑以下因素： 水量的大小； 水中悬浮物质的物理性质及其沉降特性； 处理厂的总体布置与地形地质情况等。
4、斜管/斜板沉淀池（斜流式沉淀池）
（三）曝气沉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ池
除砂效率稳定，对污水预曝气，避免污水发臭，有利于 后续的生化处理过程。
闸阀（可控制排砂）
平流式沉砂池实验室模型
平流式沉砂池的设计计算： P84
一般取0.15～0.3m/s
曝气沉砂池
在池的一侧通入空气，使污水在 池中以螺旋状向前流动，产生与 主流垂直的横向环流。
在离心力作用下，密度较大的无 机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒 经常处于悬浮状态。
应用场合：给水处理厂；工业废水处理厂等。
斜管沉淀池
斜板沉淀池
斜板沉淀池/斜管沉淀池（蜂窝形或波纹形管）； 浅池沉降原理：沉淀池越浅，沉淀时间越短； 增加了沉淀池面积，缩短了沉淀时间，改善了水力条件， 因此可大幅度提高处理能力。
根据水流和泥流的相对方向，可分为： 异向流（逆向流）、同向流、侧向流（横向流）
斜板/斜管沉淀池缺点： 当泥量增加时，若排泥不畅，易产生泛泥现象，出水水质恶化； 水流停留时间短，耐冲击负荷的能力较差； 斜板/斜管施工要求高，易变形、积泥，需用高压水定期冲刷； 上部易滋生大量藻类，影响运行及水质。
设计最小沉速u0
u=1.74*10-2 m/min x0＝54％
（二）沉淀池
1、平流式沉淀池 最早、最常用的形式，适用于较大流量的水处理厂； 沉淀池底微有坡度，一般为0.01～0.02。 沉淀池进口的整流措施：采用挡板、穿孔墙、淹没孔，或组合式； 出口：常采用溢流式集水槽、淹没孔口、锯齿形三角堰口等。
（2）絮凝沉降 沉降过程中各颗粒之间互相黏结而凝聚成为较大的絮凝体； 其尺寸、质量随深度而逐渐变大； 如：混凝沉淀池、初次沉淀池的后期、二次沉淀池中的初期 沉降。
（3）拥挤沉降（成层沉降） 颗粒在水中浓度较大时，大量颗粒形成一个整体，共同下沉； 颗粒间的相互位置不变，清水与泥水间界面清晰； 如：高浊度水的沉淀、二沉池后期的沉降。
第二章 水的物理化学处理方法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除
一、格栅、筛网和微滤机
是污水处理的第一个单元，通常设置在各处理构筑物之前。 作用： 去除粗大物质并回收有用物质； 保护后续机械设备； 防止管道堵塞。
（一）格栅
由斜置于渠道内的一组平行的金属栅条和框架组成； 通过格栅的水流速度一般在0.6～1.0m/s； 栅后的渠底应比栅前低10～15cm，避免造成壅水现象； 人工清捞格栅；机械清除格栅（履带式，钢丝绳牵引式，回转式等）； 截留粗大悬浮物和漂浮物，多用于生活污水的预处理。
（4）压缩沉降 上层颗粒靠重力作用挤压下层颗粒，挤出水分； 颗粒群体被压缩；进程非常缓慢； 如：沉淀池底部的污泥斗中，或污泥浓缩池内。
以下重点讨论自由沉降过程： P89
低浓度的离散颗粒，在静水中受到两个基本力的作用： 重力Fg 水的浮力Fb
颗粒受到的净作用力Fn为：
Fn Fg Fb (s )gVs ——此即颗粒沉降的推动力
同时，砂粒互相摩擦，可去除砂 粒表面附着的有机污染物。
（排出的沉渣一般只含约5％的 有机物。）
对污水起到预曝气作用。
三、离心分离
（一）压力式水力旋流器
体积小，用料少，单位容积的处 理能力高；
表面负荷高达1000 m3/(m2·h)； 设备易受损，电耗较大。
（二）重力式水力旋流器
直径大，离心力作用减弱，主要 靠重力完成分离；
平流式沉淀池示意图
平流沉淀池的几种配水方式 平流沉淀池的集水槽布置方式
2、竖流式沉淀池 平面形状一般为圆形或方形，一般不设排泥机械，靠静水压头排泥； 沉淀池单池容量小，水量较大时不宜采用。
竖流式沉淀池剖面图
竖流式沉淀池平面图
竖流式沉淀池实验室模型
3、辐流式沉淀池 直径较大、水深相对较浅的圆形池子，适用于大型水厂； 一般采用机械排泥，刮泥机每小时转2～4周； 可设计为中央进水、周边出水，周边进水、中央出水，或周边进水、 周边出水等形式。
如果只设置一套格栅，则应 设置溢流旁通道。
机械格栅
（二）筛网
去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物； 转鼓式，旋转式，转盘式，振动筛等； 截留粒度＜10mm的细碎悬浮物，多用于工业废水预处理。
（三）微滤机
是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。
占地面积小，过滤能力大，操作方便； 可用于自来水厂原水过滤，去除藻类、
当颗粒下沉时，立即受到阻力Fd的作用： u2
Fd CDAs 2 当推动力和阻力达到平衡时，颗粒将以等速下沉。
若颗粒是直径为d的均质球形，则此时的沉速为：
u2 4 (s ) gd 3 CD
CD :球形颗粒阻力系数，与雷诺数有关
在实际应用中，一般通过沉淀试验来判定水样的沉降性能。
P92
水蚤等浮游生物；
可用于工业废水的过滤、废水中有用物 质的回收；
或用于污水的最终处理。
微滤机示意图
1.旋转鼓筒； 2.清水池； 3.污水槽 4.孔管；5.滤网冲洗设备；6.集渣斗
7.排渣管； 8.出水管
二、沉砂池
去除水中砂粒、煤渣等大颗粒杂质； 一般设在泵站、沉淀池之前； 防止对水泵和污泥处置设备的磨损； 使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。
沉砂池工作原理：重力沉降——自由沉降。
自由沉降的沉砂池，其澄清流量为池表面积和颗粒沉降速度 的函数。 沉砂池的设计则是根据实际水样的沉降试验或经验资料来进 行。
（一）平流式沉砂池
构造简单，工作稳定，处理效果好，易于排砂。
（二）竖流式沉砂池
污水由中心管进入池内后自下而上流动；处理效果一般 较差。
表面负荷仅25～30 m3/(m2·h).
（三）离心机
常速（低速、中速）、高速离心 机；
转筒式、管式、盘式、板式离心 机等。
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
P88
一、沉淀 （一）沉淀的基本类型 （1）自由沉降
颗粒之间呈离散状态，互不聚合，单独进行沉降； 其形状、尺寸、质量等均不改变； 如：沉砂池及初次沉淀池的初期沉降。
辐流式沉淀池结构示意图(中心进水周边出水)
辐流式沉淀池结构示意图 (周边进水中央出水)
辐流式沉淀池
溢流堰
选择沉淀池类型时应综合考虑以下因素： 水量的大小； 水中悬浮物质的物理性质及其沉降特性； 处理厂的总体布置与地形地质情况等。
4、斜管/斜板沉淀池（斜流式沉淀池）
（三）曝气沉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ池
除砂效率稳定，对污水预曝气，避免污水发臭，有利于 后续的生化处理过程。
闸阀（可控制排砂）
平流式沉砂池实验室模型
平流式沉砂池的设计计算： P84
一般取0.15～0.3m/s
曝气沉砂池
在池的一侧通入空气，使污水在 池中以螺旋状向前流动，产生与 主流垂直的横向环流。
在离心力作用下，密度较大的无 机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒 经常处于悬浮状态。
应用场合：给水处理厂；工业废水处理厂等。
斜管沉淀池
斜板沉淀池
斜板沉淀池/斜管沉淀池（蜂窝形或波纹形管）； 浅池沉降原理：沉淀池越浅，沉淀时间越短； 增加了沉淀池面积，缩短了沉淀时间，改善了水力条件， 因此可大幅度提高处理能力。
根据水流和泥流的相对方向，可分为： 异向流（逆向流）、同向流、侧向流（横向流）
斜板/斜管沉淀池缺点： 当泥量增加时，若排泥不畅，易产生泛泥现象，出水水质恶化； 水流停留时间短，耐冲击负荷的能力较差； 斜板/斜管施工要求高，易变形、积泥，需用高压水定期冲刷； 上部易滋生大量藻类，影响运行及水质。
设计最小沉速u0
u=1.74*10-2 m/min x0＝54％
（二）沉淀池
1、平流式沉淀池 最早、最常用的形式，适用于较大流量的水处理厂； 沉淀池底微有坡度，一般为0.01～0.02。 沉淀池进口的整流措施：采用挡板、穿孔墙、淹没孔，或组合式； 出口：常采用溢流式集水槽、淹没孔口、锯齿形三角堰口等。
（2）絮凝沉降 沉降过程中各颗粒之间互相黏结而凝聚成为较大的絮凝体； 其尺寸、质量随深度而逐渐变大； 如：混凝沉淀池、初次沉淀池的后期、二次沉淀池中的初期 沉降。
（3）拥挤沉降（成层沉降） 颗粒在水中浓度较大时，大量颗粒形成一个整体，共同下沉； 颗粒间的相互位置不变，清水与泥水间界面清晰； 如：高浊度水的沉淀、二沉池后期的沉降。
第二章 水的物理化学处理方法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除
一、格栅、筛网和微滤机
是污水处理的第一个单元，通常设置在各处理构筑物之前。 作用： 去除粗大物质并回收有用物质； 保护后续机械设备； 防止管道堵塞。
（一）格栅
由斜置于渠道内的一组平行的金属栅条和框架组成； 通过格栅的水流速度一般在0.6～1.0m/s； 栅后的渠底应比栅前低10～15cm，避免造成壅水现象； 人工清捞格栅；机械清除格栅（履带式，钢丝绳牵引式，回转式等）； 截留粗大悬浮物和漂浮物，多用于生活污水的预处理。
（4）压缩沉降 上层颗粒靠重力作用挤压下层颗粒，挤出水分； 颗粒群体被压缩；进程非常缓慢； 如：沉淀池底部的污泥斗中，或污泥浓缩池内。
以下重点讨论自由沉降过程： P89
低浓度的离散颗粒，在静水中受到两个基本力的作用： 重力Fg 水的浮力Fb
颗粒受到的净作用力Fn为：
Fn Fg Fb (s )gVs ——此即颗粒沉降的推动力
同时，砂粒互相摩擦，可去除砂 粒表面附着的有机污染物。
（排出的沉渣一般只含约5％的 有机物。）
对污水起到预曝气作用。
三、离心分离
（一）压力式水力旋流器
体积小，用料少，单位容积的处 理能力高；
表面负荷高达1000 m3/(m2·h)； 设备易受损，电耗较大。
（二）重力式水力旋流器
直径大，离心力作用减弱，主要 靠重力完成分离；
平流式沉淀池示意图
平流沉淀池的几种配水方式 平流沉淀池的集水槽布置方式
2、竖流式沉淀池 平面形状一般为圆形或方形，一般不设排泥机械，靠静水压头排泥； 沉淀池单池容量小，水量较大时不宜采用。
竖流式沉淀池剖面图
竖流式沉淀池平面图
竖流式沉淀池实验室模型
3、辐流式沉淀池 直径较大、水深相对较浅的圆形池子，适用于大型水厂； 一般采用机械排泥，刮泥机每小时转2～4周； 可设计为中央进水、周边出水，周边进水、中央出水，或周边进水、 周边出水等形式。
如果只设置一套格栅，则应 设置溢流旁通道。
机械格栅
（二）筛网
去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物； 转鼓式，旋转式，转盘式，振动筛等； 截留粒度＜10mm的细碎悬浮物，多用于工业废水预处理。
（三）微滤机
是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。
占地面积小，过滤能力大，操作方便； 可用于自来水厂原水过滤，去除藻类、
当颗粒下沉时，立即受到阻力Fd的作用： u2
Fd CDAs 2 当推动力和阻力达到平衡时，颗粒将以等速下沉。
若颗粒是直径为d的均质球形，则此时的沉速为：
u2 4 (s ) gd 3 CD
CD :球形颗粒阻力系数，与雷诺数有关
在实际应用中，一般通过沉淀试验来判定水样的沉降性能。
P92
水蚤等浮游生物；
可用于工业废水的过滤、废水中有用物 质的回收；
或用于污水的最终处理。
微滤机示意图
1.旋转鼓筒； 2.清水池； 3.污水槽 4.孔管；5.滤网冲洗设备；6.集渣斗
7.排渣管； 8.出水管
二、沉砂池
去除水中砂粒、煤渣等大颗粒杂质； 一般设在泵站、沉淀池之前； 防止对水泵和污泥处置设备的磨损； 使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。
沉砂池工作原理：重力沉降——自由沉降。
自由沉降的沉砂池，其澄清流量为池表面积和颗粒沉降速度 的函数。 沉砂池的设计则是根据实际水样的沉降试验或经验资料来进 行。
（一）平流式沉砂池
构造简单，工作稳定，处理效果好，易于排砂。
（二）竖流式沉砂池
污水由中心管进入池内后自下而上流动；处理效果一般 较差。
表面负荷仅25～30 m3/(m2·h).
（三）离心机
常速（低速、中速）、高速离心 机；
转筒式、管式、盘式、板式离心 机等。
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
P88
一、沉淀 （一）沉淀的基本类型 （1）自由沉降
颗粒之间呈离散状态，互不聚合，单独进行沉降； 其形状、尺寸、质量等均不改变； 如：沉砂池及初次沉淀池的初期沉降。