第三章教案Word文档下载推荐.docx

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格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速，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。

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°

。

三、格栅的设计与计算

1.格栅的间隙数量n

式中：

Qmax——最大设计流量，m3/s；

b——栅条间距，m；

h——栅前水深，m；

v——污水流经格栅的速度，m/s；

（一般取0.6~1.0）

α——格栅的放置倾角；

——经验修正系数

格栅间隙数量n确定以后，则框架内的栅条数量为n-1。

2.格栅的建筑宽度B

B——格栅的建筑宽度；

S——栅条宽度，m。

3.通过格栅的水头损失h2的计算：

h0——计算水头损失，m；

ξ——阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关；

（表10-2）

g——重力加速度，m/s2；

（9.81）

k——考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数，可用式：

k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。

城市污水一般取0.1~0.4m。

通常格栅的水头损失为0.08~0.15m，为避免格栅前涌水，故将栅后槽底下降h2作为补偿。

4.栅后槽的总高度H总

式中:

h——栅前水深，m；

h1——格栅前渠道超高，一般h1=0.3m。

h2——格栅的水头损失,m；

5.格栅的总建筑长度L

L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；

其中:

B1——进水渠道宽度m；

α1——进水渠道渐宽部位的展开角度，一般α1=20°

；

L2——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般L2=0.5L1；

H1——格栅前的渠道深度,m。

H1=h1+h

5.每日栅渣量W

W1——栅渣量，m3/（103m3污水）；

一般：

细格栅取0.1，粗格栅取0.01

KZ——生活污水流量总变化系数。

四、筛网

作用：

用于小型污水处理系统或短小纤维的回收

形式：

振动筛网；

水力筛网

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。

五、破碎机

将大的悬浮固体破碎成小的、均匀的碎块，进去后续处理构筑物

安装：

格栅后污水泵前，或者沉砂池后

第二节调节池

调节池的作用和目的：

作用:

调节水量、均和水质、贮存事故水

目的:

防止冲击负荷：

生物处理设备

控制pH：

有利于中和处理

减小波动：

物化处理系统药剂投加与废水进入同步

连续处理：

工厂间断排水，废水连续处理

保护城市管网：

处理符合均匀

减小毒物冲击：

一、水量调节池

变容水量调节池：

Qout=constant；

Qin变化

1、调节池容积的求法

（一）——流量曲线图解法

（1）.以时间t为横坐标，流量Q为纵坐标作图；

（2）.曲线围成的面积为废水总量WT；

（3）.计算平均流量

（4）.计算出调节池容积V。

2、调节池容积的求法

（二）——废水流量累积曲线图解法

（1）.以时间t为横坐标，累积流量∑Q为纵坐标作图；

（2）.曲线的终点A为废水总量WT；

（3）.连接OA，其斜率为平均流量；

（4）.对曲线作平行于OA的切线ab和cd，切点为B和C；

（5）.由B和C两点作出y轴平行线CE和BD，量出其水量大小；

（6）.调节池容积为V=VBD+VCE

（7）.调节池停留时间为

二、水质调节池

1、普通水质调节池

水质调节，Qin=Qout，

定容水质调节池V=constant

物料平衡方程:

C1QT+C0V=C2QT+C2V

调节池出水浓度C2为：

C2=（C1T+C0V/Q）/（T+V/Q）

2、水质调节池——穿孔导流槽式

水质调节池

穿孔导流槽式调节池

三、分流贮水池：

适用于偶然泄漏或周期性冲击负荷

四、调节池的搅拌

目的：

混合均匀、防止沉淀、降解有机物

方式：

a）水力搅拌

b）水泵强制循环

c）鼓风曝气（diffusedairaeration）

d）机械曝气（mechanicalaeration）

e）浸没式搅拌器（submergedmixers）：

叶片式、涡流式

第三节沉淀的基础理论

一、概述

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:

1、沉砂池：

用以去除污水中的无机易沉物。

2、初次沉淀池：

去除悬浮固体，一部分悬浮态有机物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。

3、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。

4、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。

二、沉淀的类型

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：

1、自由沉淀：

悬浮颗粒浓度不高；

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,颗粒沉淀轨迹呈直线。

沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。

发生在沉砂池中。

2、絮凝沉淀：

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，沉淀轨迹呈曲线。

沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。

化学混凝沉淀、活性污泥二沉池中段属于这种类型。

3、区域沉淀或成层沉淀：

悬浮颗粒浓度较高（5000mg/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。

二次沉淀池下部与污泥浓缩池开始中发生。

4、压缩沉淀：

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。

图例：

二沉池中活性污泥的沉降特征

三、自由沉淀及其理论基础

分析的假定：

颗粒为球形；

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。

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：

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

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，

即：

因：

得球状颗粒自由沉淀的沉速公式：

当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕流速度亦小时，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。

在层流状态下，λ′=24/Re，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定律）：

μ——水的动力黏度。

斯托克斯定律:

由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：

1、当ρs大于ρL时，ρs-ρL为正值，颗粒以us下沉；

2、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；

3、ρs小于ρL时，ρs-ρL为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。

4、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。

5、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。

四、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：

1、沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v；

2、悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；

3、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；

4、颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。

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；

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。

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。

设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。

1、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′。

2、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。

设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP，其中的颗粒将会从水中沉到池底而去除。

在同一沉淀时间t，下式成立：

故：

b

对于沉速为u1（u1<

u0）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底的总量为：

而沉淀池能去除的颗粒包括u≥u0以及u1<

u0的两部分，故沉淀池对悬浮物的去除率为：

P0——沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占的比例；

（1-P0）——沉速≥u0的颗粒去除率。

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。

第四节沉砂池

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、Doer沉砂池等。

沉砂池工程设计中的设计原则与主要参数：

1、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。

2、设计流量应按分期建设考虑：

最大时流量、最大组合流量、合流制流量

3、沉砂池去除的砂粒相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上。

4、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。

5、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。

6、沉砂池的超高不宜小于0.3m。

一、平流式沉砂池

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。

1、平流式沉砂池的系统参数

（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；

（2）最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为30~60s；

（3）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；

（4）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。

2、平流式沉砂池的计算公式

（1）长度L

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

qvmax——最大设计流量，m3/s。

（3）池总宽度b

h2——设计有效水深。

（4）贮砂斗所需容积V

X——城市污水的沉砂量,一般采用30m3/（106m3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）贮砂斗个部分尺寸计算

设贮砂斗底宽b1=0.5m；

斗壁与水平面的倾角为60º

则贮砂斗的上口宽b2为：

贮砂斗的容积V1：

h’3——贮砂斗高度，m；

S1，S2——贮砂斗上口和下口的面积。

（6）贮砂室的高度h3

设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则：

（7）池总高度h

h1——超高，m；

h2——有效水深,m;

h3——贮砂斗高度,m。

（8）核算最小流速vmin

qvmin——设计最小流量，m3/s；

n1——最小流量时工作的沉砂池数目;

Amin——最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2。

二、曝气沉砂池

曝气沉砂池的特点：

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、除泡以及加速污水中油类的分离等作用；

沉砂中含有机物的量低于5%。

1、曝气沉砂池的构造：

（1）、曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60~90cm处设置曝气装置；

（2）、在池底设置沉砂斗，池底有i=0.1~0.5的坡度，以保证砂粒滑入砂槽；

（3）、为了使曝气能起到池内回流作用，在必要时可在设置曝气装置的一侧装设挡板。

2、曝气沉砂池的工作原理

污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。

由于曝气以及水流的螺旋旋转作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净，有机物含量只有5%左右，长期搁置也不至于腐化。

3、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；

雨天最大流量时为1~3min。

如作为预曝气，停留时间为10~30min。

（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，应考虑设置横向挡板。

（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5~6.0mm，距池底约为0.6~0.9m，并应有调节阀门。

（5）曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流和死角，在砂槽上方宜安装纵向挡板，进出口布置，应防止产生短流。

第五节沉淀池

沉淀池按使用功能分：

1、初次沉淀池：

生物处理法中的预处理，去除约30%的BOD5，55%的悬浮物

2、二次沉淀池：

生物处理构筑物后,是生物处理工艺的组成部分

沉淀池按水流方向分：

1、平流式：

池型：

长方形一端进水,另一端出水，贮泥斗在池进口

2、竖流式：

池内水流由下向上，池型:

多为圆形,有方形或多角形，池中央进水，池四周出水，贮泥斗在池中央

3、辐流式：

池内水流向四周辐流，池型:

沉淀池由五部分组成：

（1）进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳，以提高沉淀效率。

（2）沉淀区是沉淀进行的主要场所。

（3）贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。

（4）缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。

沉淀池的运行方式：

（1）间歇式：

工作过程：

进水、静止、沉淀、排水。

污水中可沉淀的悬浮物在静止时完成沉淀过程，由设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。

（2）连续式：

污水连续不断地流入与排出。

污水中可沉颗粒的沉淀在流过水池时完成，这时可沉颗粒受到重力所造成的沉速与水流流动的速度两方面的作用

沉淀池特点与适用条件：

池型

优点

缺点

适用条件

平流式

1.对冲击负荷和温

度变化的适应能

力较强；

2.施工简单，造价低

采用多斗排泥，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥，机件设备和驱动件均浸于水中，易锈蚀

1.适用地下水位较高及地质较差的地区；

2.适用于大、中、小型污水处理厂

竖流式

1.排泥方便，管理简单；

2.占地面积较小

1.池深度大，施工困难；

2.对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；

3.造价较高；

4.池径不宜太大

适用于处理水量不大的小型污水处理厂

辐流式

1.采用机械排泥，运行较好，管理较简单；

2.排泥设备已有定型产品

1.池水水流速度不稳定；

2.机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高

1.适用于地下水位较高的地区；

2.适用于大、中型污水处理厂

沉淀池的一般设计原则及参数：

1.设计流量

沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同。

在合流制的污水处理系统中，当废水是自流进入沉淀池时，应按最大流量作为设计流量；

当用水泵提升时，应按水泵的最大组合流量作为设计流量。

在合流制系统中,应按降雨时的设计流量校核，但沉淀时间应不小于30min。

2.沉淀池的只数

对于城市污水厂，沉淀池的个数不应少于2只。

3.沉淀池的经验设计参数

对于城市污水处理厂，如无污水沉淀性能的实测资料时，可参照教材表10-8的经验参数选用。

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，见教材表10-9。

5.沉淀池的几何尺寸

池超高不少于0.3m；

缓冲层高采用0.3~0.5m；

贮泥斗斜壁的倾角，方斗不宜小于60º

，圆斗不宜小于55º

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:

对初沉池,应不大于2.9L/（s·

m）;

对二次沉淀池,一般取1.5~2.9L/（s·

m）。

亦可采用多槽出水布置，以提高出水水质。

7.贮泥斗的容积

一般按不大于2d的污泥量计算。

对二次沉淀池，按贮泥时间不超过2h计。

8.排泥部分

沉淀池一般采用静水压力排泥，静水压力数值如下：

初次沉淀池不应小于14.71kPa（1.5mH2O）；

活性污泥法的二沉池应不小于8.83kPa（0.9mH2O）；

生物膜法的二沉池应不小于11.77kPa（1.2mH2O）。

一、平流式沉淀池

1、平流式沉淀池的构造及工作特点

●进水区有整流措施，保证入流污水均匀稳定地进入沉淀池。

●出水区设出水堰，控制沉淀池内的水面高度，保证沉淀池内水流的均匀分布。

●沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等，对于初沉池一般为250m3/（m·

d），二沉池为130~250m3/（m·

d）。

●锯齿形三角堰应用最普遍，水面宜位于齿高的1/2处。

●为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调节装置，使出口堰口尽可能水平。

●堰前应设置挡板，以阻拦漂浮物，或设置浮渣收集和排除装置。

●多斗式沉淀池，不设置机械刮泥设备。

每个贮泥斗单独设置排泥管，各自独立排泥，互不干扰，保证沉泥的浓度。

2、平流式沉淀池的设计

（1）.沉淀池的表面积A

qvmax——最大设计流量,m3/s；

q——表面水力负荷,m3/（m2·

h）,初沉池一般取1.5~3m3/（m2·

h），二沉池一般取1~2m3/（m2·

（2）.沉淀区有效水深h2

t——沉淀时间,h,初沉池一般取1~2h,二沉池一般取1.5~2.5h。

沉淀区有效水深h2通常取2~3m。

（3）.沉淀区有效容积V1

或

（4）.沉淀池长度L

v——最大设计流量时的水平流速,mm/s;

一般不大于5mm/s。

（5）.沉淀池总宽度b

（6）.沉淀池的个数n

b′——每个沉淀池宽度。

平流式沉淀池的长度一般为30~50m，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不小于4，以4~5为宜。

（7）.污泥区容积

对于生活污水，污泥区的总容积V：

S——每人每日的污泥量，L/（d·

人）,可参考教材表10-8；

N——设计人口数，人；

T——污泥贮存时间，d。

（8）.沉淀池的总高度h

h1——沉淀池超高,m;

一般取0.3m；

h2——沉淀区的有效深度，m；

h3——缓冲层高度，m；

无机械刮泥设备时,取0.5m；

有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m；

h4——污泥区高度，m；

h4′——泥斗高度，m；

h4″——梯形的高度，m。

（9）.污泥斗的容积V1

S1——污泥斗的上口面积,m2；

S2——污泥斗的下口面积，m2。

（10）.污泥斗以上梯形部分污泥容积V2

L1——梯形上底边长,m；

L2——梯形上底边长，