水的物理化学处理方法

简单格栅
水头损失
机 械 格 栅
格栅
回转式机械格栅实物
无动力水力格栅
NC格栅
常用的机械格栅设备
NC型格栅 工作原理：由机架、动力装置、齿耙和电控 箱组成。斜置于污水通道中，与地面形成一 定的倾角，栅条与机架固定在一起，栅条用 于拦截水中污物，以传动链条固定数组除污 齿耙，齿耙伸入栅条缝隙中，连续不断地将 栅条拦截下的固体提升至顶端，在链条运动 时，固体物掉落到栅条后的收集筐中。
若水泵前格栅隙缝不大于 25 mm ，则处 理系统前不再设格栅。
沉砂池或沉淀池前15~30mm，最大为 40mm
一、格栅、筛网、微滤机
设置格栅的目的：根据栅条间距，截留不 同粒径的悬浮物和漂浮物，以减轻后续构 筑物的处理负荷，保证设备的正常运行。
安装地点：污水沟渠、泵房集水井进口、 污水处理厂进水口及沉砂池前。
三、离心分离
3.2 重力式水力旋流器
也称水力旋流沉淀池，废水由切线方向进 入池内，造成旋流。与压力式旋流器相比， 这种水力旋流沉淀池直径要大得多，离心力 的作用减弱，颗粒的分离主要是由重力决定 的。在这两种力的作用下，颗粒被抛向池壁 并沉于池底，定期由抓斗排渣。
主要应用于废水的澄清和浓缩处理，以及 高浊度河水的预处理，以代替庞大的预沉池。
（2有）机流颗速粒：不vm会ax下=0沉.3m/s, vmin=0.15m/s 使无机颗粒下沉，而
（按砂粒比重2.65，去除d≥0.2mm砂粒来设计） （3）停留时间：t≥30"，一般为30"~60" （4）有效水深h2=0.25~1.0m, ≤1.20m, 每格宽度b≥0.6m （5）沉砂量标准
生活污水：0.01~0.02l/人.d 城市污水：3m3/105m3污水 砂含水率60%，密度1500㎏/m3，贮砂斗的容积按2d沉 砂量计算，
筛网装置有转鼓式、旋转式、转盘式和 振动筛等。
在大型地面水处理厂的取水口处常装有 旋转式筛网，它是由绕在上、下两个旋转轴 上的连续金属丝网组成的。网丝直径常为 2mm ， 网 丝 间 净 距 一 般 为 4 ～ 10mm 。 旋 转 筛网由电机带动，线速度4m／min。可自动
连续进行高压水清洗。
二、沉砂池
2.2 沉砂池的工作原理
沉砂池的工作是以重力沉降为基础的。 对于自由沉降的沉砂池，见P69 其澄清流量Q=Ah/t=uA 可以看出，自由沉降的沉砂池，其澄清流 量与池深H无关，是颗粒沉降速度和池表面 积的函数。
二、沉砂池
颗粒在静水中沉降速度可用Stokes公式表示：
式中，
二、沉砂池
由于Stokes公式的导出是基于均匀球形颗粒的假定， 而水和废水中的颗粒、大小、形状、密度各不相同， 因此在水处理工程实际中，沉砂池的设计并不直接采 用这一公式，大多是根据实际水样的沉降试验或经验 资料来进行的。
设计主要参数
设备宽度、有 效栅宽、有效 栅隙、运动速 度、水流速度、 电机功率、安 装角度、栅槽 深度、格栅地 面高度。
格栅设计安装要求
通过格栅的水流速度应保持在0.6—1.0m／s 之间，一般可取0.7m／s(平均流量时)。
一般当通过格栅时的水头损失达10—15cm时 应予清捞。为了避免造成壅水现象，栅后的 渠底应比栅前低10—15cm。
G = （m – m0) g
三、离心分离
水力旋流器有压力式和重力式两种。 3.1 压力式水力旋流器
压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或 其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后 发生高速旋转，在离心力作用下，固体颗粒物被抛 向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。澄清后的 废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升的内 层旋流，由上端中央溢流管排出。
格栅安装角度：一般45～75°，对人工清渣， 为省力一般角度≦60 °；对机械清渣，角度 一般60～75 °，特殊时为90 °；对回转式一 般60～90 °。
如果只安装一套格栅时，应设置溢流旁通道。 旁通道进口处设有间距为75一l00m的垂直栅 条。
1.2 筛网
当需要去除水中纤维、纸浆和藻类等稍 小的杂物时，可选用不同孔径的筛网。
在进行离心分离时，离心力对悬浮颗粒的作用远 远超过重力，因而能大大强化悬浮颐粒的分离过程。 分离因素越大，分离性能也越好。
三、 离心分离
压力式水力旋流器
3、离 心力产 生方式 类型
水旋分离设备
重力式水力旋流器 器旋分离设备：离心机
4、分离因素
Fc= （m – m0) v2/ r
离心力 a=
重力
r n2 / 900
理
A＝ Q/u＝1/ 0.1＝10（m2）
设计有效水深取2.5m，则池宽B＝10/2.5＝4（m)
池长L ＝V/A＝180/10＝18（m）
取每立方污水所需曝气量为0.1m3空气，所需每小 时总曝气量：q＝0.1×1×3600＝360m3
（三）竖流式沉砂池
是一个圆形池，污水由中心管进 入池内后自下而上流动。通常最大流 速为0.1m/s，最小流速为0.02m/s，砂 粒借重力沉降于池底，它的处理效果 一般较差。
栅渣：被截留的污染物，其含水率75～85 ％，容重950kg/m3左右。
截留污物的处置方法有填埋、土地卫生堆 弃、堆肥发酵、焚烧、或与其它有机污泥 混合后送去硝化等。
1.1.2 格栅的分类
平面格栅
• 按格栅形状分
曲面格栅
• 按栅条间隙分 • 按清除方式分
粗格栅 中格栅 细格栅 人工清除格栅 机械清除格栅 水力清除格栅
二、沉砂池
2.1 沉砂池的功能
主要是去除水中砂粒、煤渣等比重较大的无机 颗粒杂质，同时也去除少量较大、较重的有机杂质， 如骨屑、种子等。沉砂池一般设在泵站、沉淀池之 前，这样可以防止对水泵和污泥处置设备的磨损， 还可使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。减轻磨 损；减轻沉淀池的负荷。
沉砂的处置一般是填埋或土地卫生堆弃，也有 用焚烧的。
砂斗倾角55º~60º （6）超高h1 ≥ 0.3m
排砂方式： （1）重力排砂：排砂管、贮砂罐 （2）机械排砂：单口泵吸式排砂、链
板刮砂与抓斗
（二）曝气沉砂池
一般沉砂中夹杂有15%的有机物，使后 续处理增加难度，影响环境。
曝气沉砂池是一个长形渠道，池的一侧 通入空气，使污水在池中以螺旋状向前流动， 从而产生与主流垂直的横向环流。在离心力 的作用下，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，并使砂粒 互相摩擦，去除砂粒表面附着的有机污染物。 排出的沉砂一般只含约5％的有机物。
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 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除 第三节 水中溶解物质的去除 第四节 水中有害微生物的去除 第五节 水的其他物理化学处理方法
第一节 水中粗大颗粒物质的去除
粗大颗粒物质：包括砂粒、小卵石、砾石、 树枝、菜叶、碎布、垃圾等
预处理
粒径在0.1或 1mm以上
二、沉砂池
2.3 沉砂池的主要类型：
平流式沉砂池、竖流式沉砂池和曝气沉 砂池。 （一）平流式沉砂池
平流沉砂池结构如图，它具有截留无机颗粒 效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等 优点。
设计参数
（1）流量Q： 污水重力自流进入污水厂，按Qmax设计 污水由泵提升进入，按泵房最大组合流量设计
离心机的分类
按分 离因 素 的大 小
<1500
低速离心机
=1500~3000 中速离心机
>3000
高速离心机
常速
离心 机
按离 心机 分离 容器 几何 形状
转筒式离心机 管式离心机 盘式离心机 板式离心机
ห้องสมุดไป่ตู้
离心机
离心机设备紧凑、效率高，但设备 复杂，只适用于处理小批量的废水、污 泥脱水。
在水处理工程中，常速离心机多用 于污泥或化学沉渣的脱水，而高速离心 机(转速达5000—15000r／min)则适用 于废水中乳化油的分离等，例如用高速 离心机来处理洗毛废水，不仅可净化水 质，还可回收经济价值甚高的羊毛脂。
压力式水力旋流器的表面负荷比较高， 可达1000m3／m2·h，但水力旋流沉淀池的表 面负荷一般只有25—30m3／ m2·h 。
三、离心分离
3.3 离心机
是依靠一个可以随转动的圆筒（又 称转鼓），在外借传动设备驱动下产生 高速旋转，其中液体也随同旋转，由于 其中不同密度的组分产生不同的离心力， 从而达到分离的目的。
第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除
一般来说，20-100um以上的颗粒可以直接用沉降法去 除，但此法不适宜用于较小的颗粒，特别是较小的胶体微 粒（10-9m—10-6m），需要采取其他方法才可除去，如沉 淀、混凝、过滤、气浮和膜技术等。
筛滤 截留 沉降 离心
去除方法
相应设备 格栅 筛网 微滤机 离心机 旋流分离器
一、格栅、筛网、微滤机
一、格栅、筛网、微滤机
一、格栅、筛网、微滤机
1. 格栅
1.1格栅的结构 格栅是一组平行的金属栅条、带钩的塑料
栅条或金属筛网组成。栅条间形成缝隙。
格栅的隙缝（截流效率取决于缝隙宽度）
进水泵站前50 mm
（6）贮砂斗计算与平流式沉砂池相同
例题：某城市污水的最大流量为1m3/s。试设计
一个曝气沉砂池。
见P73例2-1
解：取污水在池内的停留时间t＝3min。则池子
总容积V为：
V＝Q×t×60＝1×3×60＝180（m利3）用宽深比来
取最大流量时水在池内的水平流速为进0行.1计m算/s更，合
则水流断面积A ：
当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时，分离 颗粒被沉除在离心设备的最外侧 ；而当颗粒密度小于介质 密度时，分离颗粒被“浮上”在离心设备最里面，因此离 心设备包括离心沉降和离心浮上两种。
三、 离心分离
3、分离因素： 在离心力场内，水中颗粒所受的离心力Fc为：
同一颗粒所受到的重力G为：G＝(m—mo)g 离心力与重力之比值称为分离因素ａ。 ａ=Fc/G≈rn2/900
三、 离心分离
1、离心分离法：
利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬 浮固体的处理方法。
2、离心分离的原理：
是利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳 状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量 不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体， 被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设 备最里面。
对于城市污水处理厂来说，沉砂池通常都按去除密 度为2650kg／m3、粒径0.2mm以上的砂粒来考虑。沉 砂量与气候、服务面积、街道清洁程度、垃圾情况、 工业废水排入情况等因素有关，一般可按每106m3污水 沉砂15—30m3计算，其含水率为60％，密度为1500kg ／m3。生活污水的沉砂量则可按0.01一0.02L／(人·d)考 虑。
转鼓式筛网的示意图
1.3 微滤机
微滤机具有占地面积小、过滤能力大、操作方便等优点，可用于
自来水厂原水过滤以去除藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业用水
的过滤处理、工业废水中有用物质的回收(如造纸废水的白水微滤净
化和纸浆回收)以及污水的最终处理等。
微滤机结构示意图 冲洗设备
转鼓
集渣斗 排渣
水槽 孔管
曝气沉砂池
曝气沉砂池的功能：
除了去除无机颗粒外，通过曝气， 使沉砂中有机物含量<10%，防止沉砂 腐败发臭；同时预曝气作用有利于后 续的生化处理过程。
图2—7是曝气沉砂池的典型截面图。
图2-7 曝气沉砂池
图2-8 曝气沉砂池
设计参数
（1）水平流速V=0.08～0.12m/s，旋流速度 为0.25～0.30m/s （2）Qmax时的停留时间t=2～5min （3）有效水深h2=2～3m, L/B=5, B/H=1～1.5 （4）穿孔管曝气，孔径2.5～6.0mm，
出水 池
微滤机是个鼓状的金属框架，微 滤机的处理能力与滤网孔径及悬浮物 的性质和浓度有关。
例如用孔径为35m的滤网处理含 藻湖水时，产水率可达30～127m3／ m2.h ， 除 藻 率 在 60 ％ 以 上 ； 用 孔 径 65m 的 滤 网 处 理 造 纸 白 水 时 ， 纸 浆 回收率达80 ～ 90％。
曝气量： 0.1～ 0.2m3/m3污水
计算 首先确定t停留、V水平、h有效等设计参
数 （1）池子总有效容积V（m3）
V=Qmax×t停留×60（m3）
（2）水流断面积A（m2）
（3）池总宽度B（m）
每格宽
b=
B n
B= A h有 效
其中 n 为分格数
（4）池长L（m）
L
=
V A
(m)
（5）每小时所需空气量q(m3/h)