第二章污水的物理处理法1

第二节 调节
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
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。

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。
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。
3. 格栅的分类
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Baidu Nhomakorabea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。

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。
格栅的清渣方法
人工清除 与水平面倾角： 45º ~60º
（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
调节池类型
折流调节池
对角线出水调节池
q qv / A
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。
得球状颗粒自由沉淀的沉速公式 (斯托克斯公式）：
1 S L uS g d2 18
式中:μ——水的动力黏度。
斯托克斯定律:
1 S L uS g d2 18
由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：
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。
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。
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。
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。
球状颗粒自由沉淀的沉速公式
当颗粒所受外力平衡时，
Fg FD
各种格栅及除污机示意图

http://61.187.179.69/ec2006/C28/w eb/web/wj/neirong/5100.htm
圆形
格栅栅条 断面形状 矩形 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
过格栅渠道 的水流流速
污水过栅条 间距的流速
格栅栅条 断面形状
（二）悬浮物在净水中的沉淀
颗粒为球形
分 析 的 假 定
沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变
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
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
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
污水过栅条 间距的流速
通常采用0.4~0.9m/s
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0.6~1.0m/s 最大流量时可高 于1.2~1.4m/s 渐扩α＝20°
由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：
当某一颗粒进入沉淀池后
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
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
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
v qv / A' qv /( H b)
二、 沉 淀 装 置
（一）沉 砂 池
沉砂池 的作用
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
沉砂池的 工作原理
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
沉砂池的 几种形式
平流式、竖流式、曝气沉砂池、 旋流式沉砂池等
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
理想沉淀池的几个假定：
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。
2.1
格栅与筛网
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。
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
机械清除 与水平面倾角： 60º ~70º 过水面积一般应不 小于进水管渠的有效面 积的1.2倍。
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。
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
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。
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。
悬浮颗粒在水中的受力分析
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：
2. 水对自由颗粒的阻力
FD λ' A ( L u / 2)
2 S
Fg V S g V L g V g(S L )
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。
污水过栅条 间距的流速
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
筛 网
用于废水处理或 短小纤维的回收
形式
振动筛网 水力筛网
筛网示意图

http://61.187.179.69/ec2006/C28/w eb/web/wj/neirong/5100.htm
格栅、筛网截留的污染物的处置方法：
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
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。
I.
II.
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。
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。
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
自由沉淀
絮凝沉淀
拥挤沉淀
压缩沉淀
悬浮颗粒浓度很高（500mg/L以 悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间 悬浮颗粒浓度低；沉淀过程中悬浮固 悬浮颗粒浓度比较高；沉淀过程 已挤压成团状结构，互相接触，互相支 上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的 体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀。 中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗 撑，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力 影响，颗粒间相对位置保持不变，形成 粒因相互聚集增大而加快沉降。沉淀 沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生 作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉 一个整体共同下沉，与澄清水之间有清 过程中，颗粒的质量、形状、沉速是 在沉砂池、初沉池初期。 池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程 晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩 变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。 池中发生。 存在压缩沉淀。
上页图的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系：
v / u0 L / H
将上式带入式中
v u0 ( L / H )
并简化后得出
v qv / A' qv / H b
qv u0 ( L / H ) H b u0 A
u0 qv / A
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：