第二章 污水的物理处理 1

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第二章污水的物理处理
§2 1 格栅和筛网
§2 1 1 格栅
(1)作用:用来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。

(2)位置:一般在水泵的集水井之前(但有的根据需要分设两道格栅,位置可以不同,有的在水泵后再设一道,但一般前一道格栅较宽,后一道格栅较窄。

若水泵前格栅的栅条间距小于或等于25mm,其后面的处理流程中可不再设置格栅。

(3)分类:
A型:栅条布置在框架的外侧,适用于机械清渣和人工清渣平面格栅B型:栅条布置在框架的内侧,在格栅顶部设有起吊架,
可将格栅吊起,进行人工清渣
按形状固定曲面格栅:利用渠道水流速度推动除渣桨板
曲面格栅旋转鼓筒式格栅:污水从鼓筒内向鼓筒外流动,被格除的
栅渣,由冲洗水管冲入渣槽(带网眼)内排出。

粗格栅(50-100mm)
按照间隔中格栅(10-40mm)
细格栅(3-10mm)
人工清扫:小型污水处理厂,格栅安装角度以α45~600为宜按清渣方式机械清扫:渣量>0.2m3/d,格栅安装角度α一般为60~700,
主要有链条式、移动式伸缩臂、钢丝绳牵引式等
(4)格栅的设计与计算
图2-1 格栅水力计算示意图
1、格栅的间隙数n
式中:q vmax —最大设计流量,m 3/s d —栅条间距,m h —栅前水深,m V —污水流经的速度,m/s 2、栅槽宽度b b=s(n-1)+d ·n (m ) 式中:b —格栅的建筑宽度,m ;
s —栅条宽度,m ;
3、通过格栅的水头损失
式中:h 0—计算水头损失,m ;
v —污水流经格栅的速度,m/s ; ξ—阻力系数,其值与格栅删条的断面的几何形状有关,见表10-4,P15 α—格栅的放置倾角 g —重力加速度, k —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:k=3.36v -1.32求定,一般k=3。

4、栅后槽总高度h 总
式中:h —栅前水深,m ; h 2—格栅的水头损失,m ; h 1—格栅前渠道超高,一般h 1=0.3m 。

5、格栅的总建筑长度L L=L 1+L 2+1.0+0.5+H 1/tg α 式中:L 1—进水渠道渐宽部位的长度
其中:b 1—进水渠道宽度,m ; α1—进水渠道渐宽部位的展开角度,一般α1=200; L 2—格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度,一般L 2=0.5L 1
H 1—格栅前的渠道深度,m 。

6、每日栅渣产量 W
式中:W 1—栅渣量,m 3/103m 3;
dhv
a
q n V sin max ∙
=
2
1h h h h ++=总k
a g
v
h h k h ⋅⋅=⋅=sin 22
202ξ
1
112αtg b b L -=
)
/(1000
86400
3
1max d m K W q W Z V ⨯⨯⋅=
K z—生活污水流量总变化系数。

§2.1 2 筛网
(1)作用:去除细小悬浮物(纤维、纸浆、藻类),沉淀难以去除
工业废水的预处理或深度处理
给水处理水库水、湖泊水除藻类
(1)类型
振动筛网
常用类型
水力筛网
振动筛网:污水由渠道流在振动筛网上,在这离进行水和悬浮物的分离,并利用机械振动,将呈倾斜面的振动筛网上截留的纤维等杂质卸到固定筛网上,进一步滤去附在纤维上的水滴。

图2-2 振动式筛网示意图
水力筛网:运动筛网呈截顶圆锥形,中心轴呈水平状态,锥体则呈倾斜方向。

废水从圆锥体的小端进入,水流在从小端到大端的流动过程中,纤维状污染物被筛网截留,水则从筛网的细小孔中流入集水装置。

由于整个筛网呈圆锥体,被截留的污染物沿筛网的倾斜面卸到固定筛上,一进一步滤去水滴。

图2-3 水力筛网构造示意图
(3)筛网的设计计算
A、根据要去除杂物的粒径选择合适的筛网孔径;
(污水中悬浮物粒径为2至3mm,所以筛网之网眼尺寸应小于2 mm)
B、根据生产条件、产品性能以及价格,决定筛网种类,确定水力负荷
q(m3/min·m2);
C、计算筛网面积,选定筛网台数
A=Q/q
§2 2 沉砂池
(1)作用:从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒(比重为2.65,粒径为
0.2mm以上),以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。

(2)工作原理:以重力分离为基础,即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使
比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。

(3) 类型:平流式、竖流式、曝气沉砂池 §2 2 1平流式沉砂池;
一、组成:入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗(图10-13,P26) 二、优点:具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂方便等 缺点:沉砂中约夹杂有15%的有机物,使沉砂的后续处理增加难度。

三、平流式沉砂池的设计; (1)平流式沉砂池的设计参数
①设计流量的确定:当污水自流入池时,应按最大设计流量计算;当污水用水泵抽升入池时,按工作水泵的最大组合流量计算;合流制处理系统,按降雨时的设计流量计算;
②设计流量时的水平流速:最大流速为0.3m/s ,最小流速为0.15m/s ③最大设计流量时,污水在池内的停流时间不少于30s ,一般为30-60 s ④设计有效水深不应大于1.2m ,一般采用0.25-1.0m , ⑤池宽不小于0.6m 。

⑥池底坡度一般为0.01-0.02。

(2)计算公式
图2-4 平流式沉砂池的一种型式
1)沉砂池水流部分的长度L (即两闸板之间的距离) 式中:L —水流部分的长度,m ; 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:q Vmax —最大设计流量,m 3/s
A —水流断面面积,m 2
3)池总宽度b
vt
L =v
q A V max
=
2
/h A b
=
式中:h 2—设计有效水深,m ; 4)沉砂斗容积V
式中:X —城市污水的沉砂量,一般采用30m 3/106m 3(污水) T —排砂时间的间隔,d ; Kz —生活污水流量的总变化系数。

5)贮砂斗各部分尺寸计算
设贮砂斗底宽b 1=0.5m ;斗壁与水平面的倾角为600;则贮砂斗的上口宽b 2为: 贮砂斗的容积V 1:
式中:h’3—贮砂斗高度,m ;
S 1、S 2—分别为贮砂斗上口和下口的面积。

6)贮砂斗的高度h 3
设采用重力排砂,池底坡度i=0.06,坡向砂斗,则
7)池总高度h
式中:h 1—超高,m ;
h 3—贮砂斗高度m ;
8)核算最小流速v min
式中:q vmin —最小流量,m 3/s ; n 1—最小流量时工作的沉砂池数目;
A min —最小流量时沉砂池中的水流断面面积,m 2。

§2 2 2曝气沉砂池
一、曝气沉砂池的构造及工作原理:
曝气沉砂池常见的构造如图10-14所示,曝气沉砂池呈矩形,池底一侧有
6
10
86400
max ⋅⋅⋅⋅=
z V k T X q V 1
0'
3260
2b tg h b +=)
(3
12121'
31S S S S h V ∙+
+=
2
/)'2(06.006.02'
32'
33b b L h l h h --∙+=∙+=3
21h h h h ++=min
1min /min A n q v v ∙=
i=0.1-0.5的坡度,坡向另一侧的集砂槽。

曝气装置设在集砂槽侧,空气扩散板距池底0.6-0.9m ,使池内水流作旋流运动,无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦机会增加,并受到上升气泡的冲刷作用,把表面附着的有机物磨去。

此外,由于旋流产生的离心力,把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉,相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水流带走。

图2-5 曝气沉砂池示意图
二、曝气沉砂池的特点
①沉砂池中含有机物的量低于5%;
②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中油类的分离等作用。

三、曝气沉砂池的设计计算 (1)曝气沉砂池的设计参数
①水平流速一般取0.08-0.12m/s ;
②污水在池内的停留时间为4-6min ;当雨天最大流量时为 1-3min 。

③池的有效水深为 2-3m ,池宽与池深比为 1-1.5,池的长宽比可达5,当池长宽比大于5时,应考虑设置横向档伴
④曝气沉砂池多采用穿孔管曝气,孔径为2.5-6.0mm ,距离池底约0.6-0.9m , 并有调节阀门;
⑤处理1m 3污水的曝气量为0.2 m 3空气; (2)计算公式
1)总有效容积V
式中 q vmax —最大设计流量,m 3/s t —最大设计流量时的停留时间,min
2)池断面积A
式中:v —最大设计流量时的水平前进流速,m/s 3)池总宽度B
式中:H —有效水深 ,m
t
q V V max 60=v
q A V max
=
H
A B
=
4)池长 L L=V/A 式中:L —池长。

5)池子总深H
式中: h 1—保护高度 h 2—池子有效水深 h 3—沉砂坑深 6)所需曝气量G
式中:G —所需曝气量,m 3/h ; D —每污水所需曝气量,m 3/m 3 §2 2 3竖流式沉砂池; 一:构造及工作原理 构造如下图2-6所示,污水由中心管引入,然后由下向上流至水面排出池外。

沉渣落入池子下部的沉砂斗,借重力或水射器排出。

处理效果不及平流式和曝气式沉砂池。

图2-6 竖流式沉砂池
二:竖流式沉砂池的设计计算 (1)竖流式沉砂池的设计参数
①中心进水管内最大流速为0.3m/s
②池内水流上升流速最大为0.1m/s ,最小为0.02m/s ③最大流量时的停留时间不小于20s ,一般采用30-60 s (2)计算公式 1)中心管直径d
式中:v 1—中心管流速,m/s q vmax —最大设计流量,m 3/s 2)池子直径D
3
21h h h H ++=max
3600V Dq G =1
max
4v q d V π
=
H
接来水
式中:v 2—池内水流上升中流速,m/s 3)水流部分高度h 2
式中:T —最大流量时的停留时间,s 4)沉砂斗高度h 4
式中:D —池子直径,m ; d ’—沉砂斗底直径,m ; α—斗壁角一般为550-600。

5) 沉砂池总高度H
式中: h 1—保护高度,m h 2—水流部分高度,m h 3—中心喇叭口至沉砂面之间的缓冲层高度,m h 4—沉砂斗高度h 4,m
6)沉砂池下部圆截锥部分实有容积V 1
7)沉砂斗容积V
式中:X —城市污水的沉砂量,一般采用30m 3/106m 3(污水) T —排砂时间的间隔,d ; Kz —生活污水流量的总变化系数 §2 3 沉淀池
(1)作用:分离悬浮物
(2)组成:进水区、出水区、沉淀区、贮泥区、及缓冲区
进水区、出水区:使水流的进入与流出保持均匀平稳,以提高沉淀效率
沉淀区:是池子的主体部位 贮泥区:存放污泥的地方,它起到贮存、浓缩、与排放的作用
缓冲区:介于沉淀区与贮泥区之间,主要用于避免水流带走沉在池底的
污泥
(3)类型: 初次沉淀池:生物处理前的沉淀池,可以去除
①按工艺布置的不同 约30%的BOD5和55%的悬浮物
二次沉淀池:生物处理后的沉淀池,主要用于
实现泥水分离,保证出水水质, 排除剩余活性污泥
2
121)
(4max v v v v q D V π+=
T
v h 22=αtg d D h ⎪⎪⎭


⎛-=2'
44
321h h h h H +++=()
2
2
4
13
r
Rr R
h V ++=
π6
10
86400
max ⋅⋅⋅⋅=
z V k T X q V
间歇式:整个过程分为:进水、静置及排水 ②按沉淀池的运行方式
连续式:污水连续不断地流入与排出
平流式沉淀池 ③按池内水流方向的不同 辐流式沉淀池 竖流式沉淀池
§2 3 1沉淀池的一般设计原则及参数: 1、设计流量(与沉砂池的设计流量相同)
①当污水由泵提升后进入沉淀池,按工作水泵的最大组合流量计算; ②当污水自流入池时,应按最大设计流量计算;
③合流制处理系统,按降雨时的设计流量计算,沉淀时间应不小于30min ;
2、沉淀池的数目 对城市污水处理厂,沉淀池的个数应不少于2个,按并联工作考虑;
3、沉淀池的经验设计参数(见表10-8 P31)
4、沉淀池的有效水深、沉淀时间与表面水力负荷的相互关系(见表10-9 P31)
5、沉淀池的几何尺寸
①沉淀池超高不少于0.3m ; ②缓冲层高度采用0.3-0.5m ;
③贮泥斗斜壁的倾角,方斗不宜小于600,圆斗不宜小于550; ④排泥管直径不小于200mm.。

6、沉淀池出水部分 一般采用堰流,在堰口保持水平。

出水堰的负荷为: 初沉池:不大于2.9L/s ·m ;二沉池:1.5—2.9L/s ·m
7、贮泥斗的容积 一般按不大于2日的污泥量计算。

对二沉池,按贮泥时间不超过2小时计。

8、排泥部分
沉淀池一般采用静水压力排泥(利用池内的静水位,将污泥排出)
初次沉淀:不小于14.71kPa(1.5mH 2O);活性污泥法的二沉池:不小于8.83kPa(0.9mH 2O);生物膜法的二沉池:不小于11.77kPa(1.2mH 2O) §2 3 2平流式沉淀池; 一、平流式沉淀池的构造
平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等。

(2)流入装置:由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成,起均匀部水与
消能作用。

为使入流污水均匀与稳定的进入沉淀池,进水区应有整流措施,常采用穿孔墙(板)式A 、底孔入流—档板组合式B 、淹没孔入流—档板组合式C 、淹没孔—穿孔整流墙(板)组合式D ,具体如下图2-7所示。

A B C D
1—进水槽 2—溢流堰 3—多孔整流板 4—底孔 5—挡流板 6—潜孔
图2-7 平流式沉淀池入口的整流措施
1
5
11
(3)流出装置:由流出槽与档板组成。

流出槽设自由溢流堰,溢流堰严格水平,
既可保证水流均匀,又可控制沉淀池水位。

为此溢流堰常采用锯齿形堰,见图。

出口区的整流措施,常采用溢流式集水槽。

集水槽的形式见图2-8。

1—集水槽 2—集水支渠 图2-8 平流式沉淀池出口的集水槽形式 (4)缓冲层:避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷 (5)污泥区:贮存、浓缩和排泥
(6)排泥装置:静水压力法、机械排泥法
A 、 静水压力法:利用池内的静水位,将污泥排出池外,见2-9图。

排泥管
1,直径D=200mm ,插入污泥斗,上端伸出水面以便清通。

静水压力H=1.5m (初次沉淀池),0.9m (活性污泥法后二次沉淀池),1.2m (生物膜法后的二次沉淀池)。

为了使池底污泥能滑入污泥斗,池底应有i=0.01-0.02的坡度,也可采用多斗式平流沉淀池,以减小深度。

图2-9 沉淀池静水压力排泥
B 、机械排泥法:设行车刮泥机、链条式刮泥机,见图(2-10、2-11)
图2-10 链条式刮泥机的平流式初次沉淀池
图2-11 设行车刮泥机平的流式初次沉淀池
1
1
1
2
二、平流式沉淀池的设计计算 (1)平流式沉淀池的设计参数
①池的长宽比L/B=3-5、长深比L/H=8-12;
②池底纵坡:一般i=0.01-0.02,机械刮泥时i ≥0.005; ③最大水平流速:初沉池≤7mm/s ;二沉池≤5mm/s ;
④进、出口均应设置档板,档板高出池内水面0.1-0.2m ,挡板距进水口0.5-1.0m ;距出水口0.25-0.5m 。

挡板掩没深度:进口0.5-1.0m ;出口处为0.3-0.4m 。

(2)平流式沉淀池的设计
沉淀池功能设计的内容包括沉淀池的只数、沉淀区和污泥区的尺寸
目前常按照沉淀时间和水平流速或表面水力负荷进行计算,其计算公式如下:
图2-12 平流式沉淀池设计计算图
1)沉淀池的表面积A
式中:
q vmax —最大设计流量,m 3/s q —表面水力负荷,m 3/m 2·h
初沉池:1.5-3 m 3/m 2·h ;二沉池:1-2 m 3/m 2·h 。

2)沉淀区有效水深h 2
式中:t —沉淀时间,初沉池:1-2 h ;二沉池:1.5-2.5 h 。

沉淀区的有效水深h 2通常取2-3 m ; 3)沉淀区有效容积V 1
4)沉淀池长度L
式中:V —最大设计流量时的水平流速,mm/s ;一般不大于5mm/s 。

5)沉淀池的总宽度b b=A/L 6)沉淀池的只数n :
q
q A V 3600
max ⨯=
t
q h ∙=23600
max 1⨯⨯=t q V V 6
.3⨯∙=t v L '
/b
b n
=1
2
式中:b ’—每只沉淀池的宽度。

7)污泥区的容积
对于生活污水,污泥区的总容积V : 式中:S —每人每天的污泥量,L/d ·人; N —设计人口数,人;T —污泥贮存时间,d ; 8)沉淀池的总高度h :
式中:h 1—沉淀池超高,m ;一般取0.3m ; h 2—沉淀区的有效深度,m ; h 3—缓冲层高,m ; h 4—污泥区高度,m ; h’4—泥斗高度,m ; h”4—梯形的高度,m ; 9)污泥斗的容积V 1
式中:S 1—污泥斗的上口面积,m 2;S 2—污泥斗的上口面积,m 2 10)污泥斗以上梯形部分污泥容积V 2
式中:L 1,L 2—梯形上下底边长,m 。

l 1
§2 3 3竖流式沉淀池;
一、竖流式沉淀池的工作原理及构造 在竖流式沉淀池中,污水是从下向上以流速v 作竖向流动,废水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态:
A 、当颗粒沉速u>v 时,则颗粒下沉得以去除;
B 、当颗粒沉速u=v 时,颗粒处于随遇状态,不下沉亦不上升;
C 、当颗粒沉速u<v 时,颗粒将不能沉淀下来,而会随上升水流带走; (图2-13,2-14 )为竖流式沉淀池的构造示意图,竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形,沉淀区呈柱形,污泥斗呈截头倒锥体。

图中1为进水管,污水从中心管2自上而下,经反射板3折向上流,沉淀水用设在池周的锯齿溢流堰,溢入流出槽,6为出水管,流出槽前设有挡板,隔除浮渣,污泥依静水压力,将污泥从排泥管4排出。

图2-13 圆形竖流式沉淀池 图2-14 中心管及反射板的结构尺寸
1000
SNT V =
"
4
'
43214321h h h h h h h h h h ++++=+++=)
)((3
13
2121'
'41m S S S S h V +
+=
b
h L L V '
42122⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=α
tg l l h 2
3
2"
4-
=
二、竖流式沉淀池的设计计算 (1) 竖流式沉淀池的设计参数
①池子直径与有效水深之比不大于3。

池子直径不宜大于8m ,一般为4-7m ②中心管内水流速度应不大于30mm/s
③中心管下端应为喇叭口形,其下方设反射板,几图
a .喇叭口的直径和高度均为中心管直径的1.35倍
b .反射板的直径为喇叭口直径的1.3倍
c .反射板表面倾角为170
d .反射板底距泥面至少0.3m
e. 中心管喇叭口下缘至反射板表面的垂直距离为0.25-0.5m ,流过该缝隙的污水流速应不大于20mm/s
④排泥管下端距池底距离应不大于0.2m ,管上端敞口,高出水面不小于0.4m ⑤在距周边集水槽0.25-0.5m 处设置浮渣挡板,浮渣挡板高出水面0.1-0.15m ,掩没深度0.3-0.4m 。

(2)竖流式沉淀池的设计
1)中心管面积与直径
式中:
f 1—中心管截面积,m 2 d 0—中心管直径,m
v 0—中心管内的流速,m/s q vmax —最大设计流量,m 3/s
2)沉淀池的有效沉淀高度,即中心管的高度
式中:h 2—有效沉淀高度,m
v —污水在沉淀区的上升流速,mm/s (无数据时可选 0.5-1.0 mm/s ) t —沉淀时间,一般采用
初次沉淀池:1.0-2.0h 二次沉淀池:1.5-2.5h 3)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度
式中:h 3—间隙高度,m
v 1—间隙流出速度,一般不大于40mm/s
d 1—喇叭口直径,m 4)沉淀池总面积和池径
式中:f 2—沉淀区面积,m 2
π
1
00
14max f d v q f V =
=
vt
h 36002=1
13max d v q h V π=
π
A
D f f A v
q f V 4212max
=
+==
A —沉淀池面积,m 2 D —沉淀池直径,m
5)缓冲层高度h4采用0.3m
6)污泥斗及污泥斗高度(参见平流式沉淀池) 7)沉淀池总高度
式中:H —池总高度,m ; h 1—超高,采用0.3m ;(h 2、h 3、h 4、h 5见图) §2 3 4辐流式淀淀池;
一、辐流式沉淀池的主要构造类型
按进、出水的布置方式可以分为:①中心进水,周边出水;②周边进水,中心出水;③周边进水,周边出水;
图2-15 中心进水的辐流式沉淀池
图2-16 周边进水中心出水的辐流式沉淀池
图2-17 周边进水周边排水的辐流式沉淀池
二、辐流式沉淀池的设计计算
(1) 辐流式沉淀池的设计参数;
1)池子直径应不小于16m ,池子直径与有效水深之比应为6-12 2)池底坡度一般采用0.05
3)一般采用机械刮泥,当D ≤20m ,也可采用多斗式集泥。

污泥可采用静水
头排泥或泵抽排出。

4)池径D 小于20m 时,一般采用中心传动刮泥机,其驱动装置设在中心走
5
4321h h h h h H ++++
=
道板上。

池径D 大于20m 时,一般采用周边传动的刮泥机,其驱动装置设在框架外缘。

刮泥机转速为1-3r/h ,外周刮泥板线速度不超过3m/min ,一般采用1.5m/min 。

5)在进水口周围设置整流板,整流板的开孔面积为过水断面积的6-20% (2) 辐流式沉淀池的设计
图2-18 辐流式沉淀池设计计算图
1)沉淀池表面积和池直径
式中:q max —最大设计流量,m 3/h
A 1—每池的表面积,m 2; D —每池的直径,m ; n —池数; q 0—表面水力负荷,m 3/(m 2·h ) 2)沉淀池有效水深
式中:h2—有效水深,m ; t —沉淀时间,h ; 3)污泥部分所需的容积
对于生活污水,污泥区的总容积V :
式中:S —每人每天的污泥量,L/d ·人; N —设计人口数,人; T —污泥贮存时间,d ;
4)污泥斗容积V 1
式中:r 1、r 2—污泥斗上、下口半径,m ; α—斗壁角 h 5—污泥斗高度,m ; 5)污泥斗以上池底污泥容积V 2
式中:R —污泥沉淀区半径,m ; h 4—沉淀池坡底落差,m ; i —坡度
π
1
max 14A D nq q A =
=
t
q h 02=1000
SNT V =
()
2
2
212
1
5
13
r r r r
h V ++=
πtga
r r h )(215-=()
i
r R h r Rr R
h V )(3
142
1
12
4
2-=++=
π
6)沉淀淀池总高度,m ;
式中:H —总高度,m ; h 1—保护高,取0.3m ; h 2—有效水深,m ; h 3—缓冲层高,m ; h 4—沉淀池坡底落差,m ; 7 h 5—污泥斗高度,m ; §2 3 5斜流沉砂池;
一、斜板(管)沉淀池的理论基础
若沉淀池长为L ,池深为H ,池中水平流速为v ,颗粒沉速为u 0 的沉淀池中,在理想状态下,L/H=v/u 0。

可见,L 与v 值不变时,池深H 越浅,可被沉淀去除的悬浮物颗粒也越小。

若用水平隔板,将H 分为3等层,每层深H/3,如图,在v 、u 0不变的条件下,则只需L/3,就可将沉速为u 0的颗粒去除,也即总容积可减少到1/3。

如果池长不变,深为H/3,则水平流速可增加到3v ,仍能将沉速为u 0的颗粒沉淀掉,也即处理能力可提高3倍。

把沉淀池分成n 层就可把处理能力提高n 倍。

这就是20世纪初,哈真(Hazen )提出的浅池沉淀理论。

图2-19浅池沉淀原理
为了解决沉淀池的排泥问题,浅池理论实际应用时,把水平隔板该为倾角为α(500-600)的斜板(管)。

所以斜板(管)的有效面积的总和,乘以cos α ,即得水平沉淀面积:
二、斜板(管)沉淀池的分类及特点(如下图A 、B 、C ) 按水流方向与颗粒的沉淀方向之间的相互关系,可分为:
①侧向流斜板(管)沉淀池:水流方向与颗粒沉淀方向互相垂直; ②同向流斜板(管)沉淀池:水流方向与颗粒沉淀方向相同; ③逆向流斜板(管)沉淀池:水流方向与颗粒沉淀方向相反;
A .异向流
B .同向流
C .侧向流
5
4321h h h h h H ++++=∑
==
n
n A A 1
1cos
α
城市污水处理中多采用升流式逆向流斜板(管)沉淀池 特点:沉淀效率高、停留时间短、占地少,在给水处理中有比较广泛的应用,在废水处理中的应用不普遍。

三、斜板(管)沉淀池的设计计算 (1)斜板(管)沉淀池的设计参数
1)斜板之间的垂直净距一般采用80-100mm ,斜管孔径一般采用50-80mm 2)斜板、斜管斜向长度一般采用1-1.2m ; 3)斜板、斜管之倾角一般采用600。

4)斜板、斜管区底部缓冲层高度一般采用0.7-1.0m ; 5)斜板、斜管区上部水深一般采用0.5-1.0m ;
6)设计停留时间,初次沉淀池不超过30min (二次沉淀池不超过60min ) (2)斜板(管)沉淀池的设计(逆向流)
图2-20 斜板沉淀池计算草图 1)沉淀池水表面积:
式中: A —水表面积,m2; n —池数; q 0—表面水力负荷,m 3/(m 2·h ) q max —最大设计流量,m 3/h 2)沉淀池平面尺寸

式中 D —圆形池直径,m ; a —矩形池边长,m ; 3)池内停留时间
式中:t —池内停留时间,min ; h 2—斜板(管)区上部的清水层高度,一般采用0.7-1.0m ; h 3—斜板(管)的自身垂直高度,一般采用0.866-1.0m ; l —斜板(管)的自身长度;
91
.00max ⨯=
nq q A π
A
D 4=
A
a =
α
sin 60
)(30
32l h q h h t =∙+
=
α—斜板(管)倾斜角度; 4)存放污泥所需池内容积V
式中:q max —最大设计流量,m 3/h
c 0—进水悬浮物浓度,mg/L c —出水悬浮物浓度,mg/L Tg —污泥清除间隔时间,
d Kz —总变化系数; γ—污泥比重, P —污泥含水率, n —池数;
5)污泥斗容积V 1(设泥斗为正方形)
式中:a —矩形池边长;m ;
a1—泥斗的边长;m ;
h 5—污泥斗高度,m ;β—泥斗倾角 6)沉淀池的总高度
式中:H —总高度,m ; h 1—保护高,取0.3m ; h 2—有效水深,m ; h 3—斜板(管)的自身垂直高度,m ; h 4—缓冲层高,m ; h 5—污泥斗高度,m ; §2 4 隔油和破乳 §2 4.1含油废水的来源
①石油开采及加工工业(带水原油的分离水、设备冲洗水) ②固体燃料热加工工业(焦炉气的冷凝水、洗煤气水) ③纺织工业(洗毛废水) ④轻工业(制革废水) ⑤屠宰及食品加工 ⑥机械加工 §2 4.2状态
1)可浮油:这种油粒径较大,一般大于100um ,可以依靠油水比重差而从水中分离出来,浮于水面,形成油膜或油层;
2)乳化油:油珠粒径小于10um ,一般为0.1-2um ,这种油即使静置几小时,甚至更长时间,仍然悬浮在水中。

这种状态的油滴不能用静沉法从废水中分离出来,这是由于乳化油油滴表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜,阻碍油滴合并。

如能消除乳化剂的作用,乳化油即可转化为可浮油,这叫坡乳。

3)溶解油:油珠粒径比乳化油还小,有的可小到几nm ,是溶于水的油微粒。

§2 4.3危害
6
0max 10
)100(10024)(⨯-⨯⨯-=
n P K T c c q V Z g γ)
(3
2
112
51a aa a h V ++=
β
tg a a h ⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=2155
4321h h h h h H ++++=
油类对环境的污染主要表现在对生态系统及自然环境(土壤、水体)的严重影响。

流到水体中的可浮油,形成油膜后会阻碍大气复氧,断绝水体氧的来源;而水中的乳化油和溶解油,由于需氧微生物的作用,在分解过程中消耗水中的溶解氧(生成水和二氧化碳),使水体形成缺氧状态,水体中的二氧化碳浓度增高,使水体pH值降低到正常范围以下,导致鱼类和水生生物不能生存。

含油废水流到土壤,由于土层对油污的吸附和过滤作用,也会在土壤形成油膜,使空气难于透入,阻碍土壤微生物的增殖、破坏土层团粒结构。

§2 4.4隔油池
一、原理:利用油与水的密度差实现重力分离
二、分离对象:浮油与泥砂之间的分离
三、主要类型:平流式、斜流式
(1)平流式隔油池
图2-21 平流式隔油池
1)组成:池体、刮油刮泥机、集油管
2)构造:如图2-21,类似于平流式沉淀池,废水从池子的一端流入池子,以较低的水平流速流经池子,流动过程中,密度小的油粒上升到水面,密度大于水的颗粒杂质沉于池底,水从池子的另一端流出。

在隔油池的出水端设置集油管。

集油管可以饶轴线转动。

排油时将集油管的开槽方向转向水平面以下收集浮油,并将浮油导出池外。

3)特点:构造简单、便于运输管理、油水分离效果稳定,池体大、占地多
(2)平流式隔油池的设计计算 1)平流式隔油池的设计参数
①停留时间T 一般采用1.5-2.0h 。

②水平流速v 一般采用2-5mm/s 。

③隔油池每格宽度B 采用2m 、2.5m 、3m 、4.5m 和6m ,当采用人工清除浮油时,应使每格宽度不超过3m 。

国内各大型炼油厂一般采用B=4.5m ,且已有定型设计。

④隔油池超高h1一般不小于0.4m 。

工作水深h 2为1.5-2.0m 。

人工排泥时,池深应包括污泥层所占厚度。

⑤隔油池尺寸比例:单格的长宽比(L/B )不小于4,深宽比(h 2/B )不小于0.4
⑥刮板间距不小于4m ,高度150-200m ,移动速度0.01m/s ⑦集油管管径为200-300mm
⑧池底坡度I ,当人工排泥时,采用0.01-0.02,坡向集泥坑;当用机械刮泥时,一般采用平底(I=0)
⑨隔油池水面上油层厚度不大于0.25m
2)平流式隔油池的设计
①总有效容积V
式中:T —停留时间,h ; q max —最大设计流量,m 3/h ②隔油池总过水断面积A 0
A 0=q max /v
式中:v —采用水平流速, ③分格数n
式中:B —每格宽度,m ; h 2—工作水深,m ; ④校核池内实际水平流速v
(2 mm/s<v<5mm/s) ⑤有效池长L
L=3.6vt
⑥校核尺寸比例: L/B>4 ;h 2/B>0.4 ⑦池总高度H
H= h 1+ h 2
式中:h 1—超高,m ;L
h 2—工作水深,m ;
T
q V max =2
0h B A n ⨯=
2
max v nbh
q =。

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