污水的物理处理ok.ppt
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1,水质工程学(下),陈志强,第3章污水的物理处理,生活污水和工业废水中含有大量的悬浮物质和漂浮物质,当然这些悬浮物和漂浮物包括无机性的和有机性的。
不同类别的污水,含有的悬浮物和漂浮物量不同,城市污水中的SS一般200300mg/L,工业废水的SS和生产工艺有关,乳品废水含有的量较少,而屠宰、制药及玉米加工等的SS较多,污水处理,首先考虑去除水中的悬浮物质和漂浮物质?
1)悬浮物质和漂浮物质的存在会影响后续的处理设施,如含有大量泥沙、毛发、编织物,如果不先去除会影响泵提升设备的寿命;2)相比于溶解性物质和胶体物质,颗粒性物质含有的污染物的总量较高(如果都是有机物计算);3)悬浮物质和漂浮物质较为容易去除。
悬浮物和漂浮物质的去除主要采用物理方法,采用的处理方法有:
1筛滤拦截作用格栅、筛网、滤池及微滤机等2重力作用沉砂池、沉淀池、隔油池和气浮池等3离心分离作用离心机和旋流分离器城市污水处理章节将讨论城市污水处理常使用的格栅、沉砂池、沉淀池等,其余设备将在工业废水处理部分讲解。
6,滤池,格栅、筛网、滤池及微滤机,沉砂池、沉淀池、隔油池和气浮池,旋流分离器,离心机,离心机和旋流分离器,3.1格栅,在排水工程中,格栅是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。
格栅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。
回转式格栅(工作示意图)钢丝绳牵引格栅伸缩臂格栅,设置在污水处理厂处理系统前的格栅,应考虑到使整个污水处理系统能正常运行,对处理设施或管道等均不应产生堵塞作用。
城市污水处理厂一般设置粗细两道格栅,分别在提升水泵前后,粗栅条间距一般采用25mm,细的一般10mm。
工业废水一般设一道格栅。
所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道系统的类型,污水流量以及栅条的间距等因素有关。
一、格栅分类:
1)格栅的效率取决于栅条的间距,按照栅条间距大小可分细格栅(310mm)、中格栅(1040mm)、粗格栅(50100mm)。
2)按照形状可分平面格栅和曲面格栅,其中平面格栅最常用。
二、安装倾角人工格栅(很少采用)一般3045度倾角。
机械格栅一般6075度倾角,设置格栅的渠道,宽度要适当,应使水流保持适当的流速,一方面泥砂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。
为了防止栅条间隙堵塞,污水通过栅条间距的流速一般采用0.61.0m/s,最大流量时可高于1.21.4m/s。
为了防止格栅前渠道出现阻流回水现象,一般在污水渠道与栅前渠道之间设置开角=30的渐扩段。
三、格栅功能:
截留较大的悬浮物或漂浮物,减轻后续处理构筑物的负荷保护后续处理构筑物或水泵机组四、栅渣及清除方式栅渣:
格栅截留的物质。
栅渣量取决于栅条间距、污水性质含水率:
70%80%容重:
750kg/m3清除方式a.人工清除:
只适合小型工程b.机械去除:
适合大水厂、卫生条件好,(当产生的栅渣量0.2m3/d时,都应该机械清除),平面格栅(最常用),五、格栅的选型:
计算栅槽尺寸,过栅水头损失,产生栅渣量,选型六、设计参数:
1)机械清除栅条间距1025mm为宜,人工清除2540mm为宜2)大型污水处理厂应设粗细两道格栅3)格栅间距1625mm时,栅渣量为0.1-0.05m3/m3污水格栅间距3050mm时,栅渣量为0.03-0.01m3/m3污水4)城市污水处理厂每道机械格栅时,不宜少于两台。
5)过栅流速一般为0.6-1.0m/s。
(过小杂物沉积在渠内,过大则一些小的悬浮物不能截留),工程设计(考虑高度,宽度,前后启闭机),失败设计(栅渣没在一层,需要吊车),合理设计(栅渣在一层,清运及时),3.2沉砂池,沉砂池:
一般放置在提升泵、细格栅后,放置在初沉池前,以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。
一、沉砂池分类:
平流式沉砂池(常用)、曝气沉砂池(常用)和钟式沉砂池二、沉砂池功能从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒,以免这些杂质影响后续处理构筑物的工作。
三、沉砂池的工作原理:
是以重力分离为基础,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。
四、沉砂池设计参数1)城市污水厂一般应设置沉砂池,工业废水一般不用,设计时池子的只数或分格数应不少于2,并按照并联运行。
2)设计流量应该按照分期建设考虑。
污水自流时按照最大流量设计;水泵抽水时按照水泵最大组合量;合流制处理系统,应按照降雨时设计流量,按照截留倍数考虑,如污水厂设计流量为5万吨,截留倍数为1,则截留雨水也是5万吨,沉砂池可按照10万吨设计;,3)设计流量时流速过大砂可能沉不下,过小时有机颗粒会下沉。
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60%,容重约1500kg/m3。
5)贮砂斗的容积应按2日沉砂量计算,贮砂斗壁的倾角不应小于55。
排砂管直径不应小于200mm。
沉砂池的超高不宜小于0.3m。
五、平流沉砂池平流式沉砂池是最常用的一种型式,它的截留效果好,工作稳定,构造亦较简单。
所示的是平流式沉砂池的一种。
池的上部,实际是一个加宽了的明渠,两端设有闸门以控制水流。
在池的底部设置12个贮砂斗,下接排砂管。
平流式沉砂池的设计参数
(1)污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15ms;
(2)最大流量时,污水在池内的停留时间不少于30s,一般为3060s;(3)有效水深应不大于1.2m,一般采用0.251.Om,池宽不小于0.6m;(4)池底坡度一般为0.010.02,当设置除砂设备时,可根据除砂设备的要求考虑池底形状。
设计?
六、曝气沉砂池,一、曝气沉砂池作用:
平流沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15的有机物,使沉砂的后续处理增加难度。
故常需配洗砂机,把排砂经清洗后,有机物含量低于10,称为清洁砂,再外运。
曝气沉砂池可克服这一缺点。
二、曝气作用:
1、池内水流作旋流运动,使污水中有机颗粒经常处于悬浮状态;使砂粒相互摩擦并承受曝气剪切力,去除砂粒上附着的有机物,有利于获得洁净的砂粒;2、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并随水带走;可使沉砂中的有机物含量低于5;3、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、防泡作用及加速污水中油类的分离等作用。
三、排砂方法:
刮砂,空气提升,吸砂机,31,吸砂过程示意,曝气沉砂池,四、曝气沉砂池设计参数:
水平流速0.08-0.12m/s。
最大时流量停留时间:
13min;有效水深23m宽深比11.5,长宽比约为5多采用穿孔管曝气,孔径2.5-6mm,距池底0.6-0.9米,每m3污水所需曝气量0.10.2m3或每m2池表面积35m3/h。
五、设计计算流量停留时间总有效容积根据水平流速确定池截面积,一、概述沉淀法是水处理中最基本的方法之一。
它是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能,在重力的作用下产生下沉作用,以达到固液分离的一种过程。
按照废水的性质与所要求的处理程度的不同,沉淀工艺可以是整个水处理过程中的一个工序,也可以作为唯一的处理方法。
在典型的污水处理厂中有以下四种用法:
3.3沉淀理论,一、沉淀理论利用颗粒与水的密度之差,比重1,下沉比重1,上浮沉淀工艺简单,应用极为广泛,主要用于去除100um以上的颗粒胶体颗粒需混凝后才能沉淀。
3.3沉淀理论,给水处理混凝沉淀过滤废水处理沉砂池(去除无机物)初沉池(去除悬浮有机物)SS去除40-55%BOD5去除20-30%二沉池(活性污泥与水分离)浓缩池(污泥浓缩脱水),1、用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理(初沉池)用初沉池可以较为经济的去除悬浮有机物,以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。
2、用于生物处理后的固液分离(二次沉淀池)二次沉淀池,主要用来分离生物处理工艺中产生的活性污泥、生物膜3、用于污泥处理阶段的污泥浓缩污泥浓缩池是将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩,以减少体积,降低后续构筑物的尺寸和处理费用等。
(在污泥处理中讲),二、沉淀类型根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度,沉淀通常可以分成四种不同的类型。
1)自由沉淀2)絮凝沉淀3)成层沉淀4)压缩沉淀,取活性污泥在量筒中的沉淀过程,1)自由沉淀沉淀过程悬浮固体之间互不干扰,颗粒的沉淀轨迹呈直线。
整个沉淀过程中,颗粒的物理性质,如形状,大小及比重等不发生变化。
这种颗粒在沉砂池中的沉淀,悬浮物浓度较低污水在初沉池中的沉淀。
取活性污泥在量筒中的沉淀过程,2)絮凝沉淀沉淀过程中颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因互相聚集而加快沉降。
沉淀过程中,颗粒的质量、形状和沉速是变化的,很难用理论公式计算沉速,常通过试验确定。
化学沉淀及二沉池中污泥沉淀属絮凝沉淀。
3)成层沉淀区域沉淀的悬浮颗粒浓度较高(5000mg/L)以上,颗粒的沉降受到周围其它颗粒的影响,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。
二次沉淀池沉淀池下部及浓缩池开始阶段属于区域沉淀。
4)压缩沉淀压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过程中,由于悬浮颗粒浓度很高,颗粒相互之间已挤压成团块结构,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挤出,使得污泥浓缩。
二沉池污泥斗及污泥浓缩池中的污泥浓缩过程都存在压缩沉淀。
自由沉淀:
离散颗粒、在沉淀过程中沉速不变(沉砂池、初沉池前期)絮凝沉淀:
絮凝性颗粒,沉淀过程中沉速增加(初沉池后期、二沉池前期、给水混凝沉淀)拥挤沉淀:
颗粒浓度大,相互间干扰,分层(高浊水、二沉池、污泥浓缩池)压缩沉淀:
下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出,污泥得到浓缩。
三、自由沉淀,1)斯托克斯公式层流水中的颗粒物受到重力F1、浮力F2及水对颗粒产生的阻力F3的作用。
假设以下条件1)颗粒为球形2)沉淀过程中颗粒大小、形状、重量不变3)颗粒只在重力作用下沉淀,不受器壁和其它颗粒的影响。
根据牛顿第二定律F=ma可得出:
静水中颗粒开始沉淀时,因受到重力和浮力差的作用产生加速运动,经过很短时间后,颗粒的沉淀力(重力和浮力差)与水对其产生的阻力平衡时,颗粒呈等速下沉。
代入各项参数后可得斯托克斯公式颗粒沉速表示为:
局限性假设与实际差太大,考虑的目的在于了解各影响沉淀的因素。
由于污水中颗粒非球形,故上式不能直接用于工艺计算,需要加非球形修正。
2)沉淀池最小颗粒沉速,对某沉淀池而言,某颗粒在沉淀时间t内,能从水面恰巧沉淀到池底,该颗粒称为沉淀池设计沉淀颗粒,其沉速为沉淀池的最小颗粒沉速,也称沉淀池设计颗粒沉速。
右图特定的沉淀桶,沉淀ti时,哪个球是设计的最小颗粒?
t=tiCi,u(u0),全部沉淀,去除率p1uu0,部分沉淀,去除率p2总去除率=去除率p1+去除率p2P0uU0的颗粒占悬浮颗粒总量的比;uu0的颗粒全部可去除,为1P0;uu0部分可沉淀去除,t=tC,在时间t1时,沉速uu0的颗粒全部去除沉速uu0的颗粒部分去除(蓝球为例),去除比例h1/H=ut1/(u0t1)=u/u0,颗粒全部去除率,3.4沉淀池,沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。
用于生物处理法中作预处理的称为初次沉淀池。
对于一般的城市污水,初次沉淀池可以去除20-30的BOD5与40-60的悬浮物。
设置在生物处理构筑物后的称为二次沉淀池,是生物处理工艺中的一个组成部分。
主要起到泥水分离作用。
初次沉淀池,二次沉淀池,一、分类,沉淀池常按水流方向来区分为平流式、竖流式及辐流式等三种。
(1)平流式沉淀池
(2)辐流式沉淀池(3)竖流式沉淀池,二、平流式沉淀池,特征:
池型呈长方形,废水从池的一端流人,水平方向流过池子,从池的另一端流出。
在池的进口处底部设贮泥斗,其它部位池底有坡度,倾向贮泥斗,57,用于给水,用于污水,58,空池,1)构造进水区:
进水潜孔、进水挡板、配水强配水均匀出水区:
出水浮渣挡板,集水槽、出水渠集水均匀污泥区:
泥斗、排泥机械排泥通畅,a进水档板作用:
消能,均匀布水b出水档板作用:
阻挡水面的浮渣及油,2)进水区,流量均匀分布,不出现短流。
可采用配水孔或者缝,3)出水区,平流堰(施工难找平)三角堰(对出水影响不大),控制单位堰长的出水量:
初沉:
2.9L/(ms)二沉:
1.7L/(ms),4)排泥静水压法、机械排泥法(刮泥、吸泥),静压排泥,泥斗排泥,靠静水压力1.52.0m多斗形式,可省去机械刮泥设备,机械排泥,5)设计计算,以表面负荷q来计算:
面积AQ/q设池长L=3.6vT水流流速v10-25mm/s(给水)57mm/s(污水)宽度BA/L,以水力停留时间t来计算:
计算有效体积VQt选池深H(3.0-3.5m)计算BV/(LH)L=3.6vT,二辐流式沉淀池特点圆形池体,变速水流,机械排泥构造,辐流式沉淀池,池型多呈圆形,池径与池深之比原大于竖流池。
水流在池中呈水平方向向四周辐(射)流,由于过水断面面积不断变大,故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐减慢。
泥斗设在池中央,池底向中心倾斜,污泥通常用刮泥(或吸泥)机械排除辐流式沉淀池是一种大型沉淀池,池径可达100m,池周水深1.53.0m。
有中心进水与周边进水两种型式,,1中央进水幅流式,2030m,16m,由于过水断面是变化的,水流速度由大小作为二沉池,中心处流速很大,会影响污泥沉淀,造成冲击。
2向心幅流式,进水断面大,进水易均匀,向心辐流池传统辐流池的不足:
中间进水区过水断面最小,水流流速最大,影响处理效果。
向心辐流池周边进水,周边出水,进水、出水断面最大,流速最小,可以提高处理能力。
向心辐流池的构造:
4.辐流池排泥设施静压排泥虹吸排泥,三、竖流式沉淀池,池型多为圆形或呈方形,废水从设在池中央的中心管进入,从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的横断面上,由于出水口设置在池面或池墙四周,故水的流向基本由下向上。
直径与高度比小,污泥贮积在底部的污泥斗,1.特点水流由下向上流动,池体直径小,池埋深大。
处理水量小。
2.构造,工艺计算:
由v设断面积A=Q/v设直径由T设水深Hv设T设,四、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,沉淀池的只数对城市污水厂,沉淀池的只数应不少于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(表经验参数选用。
4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:
对初沉池,应不大于29L/sm;对二次沉淀池,一般不大于1.7L/sm。
有时亦可采用多槽出水布置,以提高出水水质。
5贮泥斗的容积一般按不大于2日的污泥量计算。
对二次沉淀池,按贮泥时间不超过2小时计。
五、斜板(管)沉淀池,1原理,沉淀效果,在原体积不变时,减少H,加大A,可以提高沉淀效率或提高Q浅层理论,断面形状:
圆形、矩形、方形、多边形除园性以外,其余断面均可同相邻断面共用一条边。
2构造与分类,1)异向流最常用,60度,板间距50150mm清水区0.5-1.0m,布水区0.5-1.0m,2)同向流水流促进泥的下滑,斜角可减少到3040度沉淀效果提高,但构造比较复杂,使用少,3)横向流使用少,结构和平流式沉淀池较接近,易于改造。
难支撑,3优缺点优点:
沉淀面积增大,水深降低,产水量增加一倍以上平流式q2m3/(m2h)缺点:
停留时间短缓冲能力差对混凝要求高耗材有时堵,常用于给水处理,污水处理用的少,
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