水污染控制工程(下) 主讲:成官文

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水污染控制工程(下) 主讲:成官文. 第三章 污水的物理处理. 教学要求: 1. 掌握沉淀理论,理解各种沉淀类型的内在联系和区别,并学会分析沉淀池的影响因素。 2. 了解各种沉淀池的适用范围,掌握其相关的工程设计,并结合流体力学理解其设计要求。. 概述 生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物,其进入水处理构筑物会沉入水底或浮于水面,对设备的正常运行带来影响,使其难以发挥应有的功效,必须予以去除。 物理处理的去除对象:漂浮物、悬浮物。 物理处理方法:筛滤、重力分离、离心分离。 - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 水污染控制工程(下) 主讲:成官文

水污染控制工程(下)

主讲:成官文

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教学要求:1. 掌握沉淀理论,理解各种沉淀类型的内在联系

和区别,并学会分析沉淀池的影响因素。2. 了解各种沉淀池的适用范围,掌握其相关的工

程设计,并结合流体力学理解其设计要求。

第三章 污水的物理处理

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• 概述• 生活污水和工业废水中都含有大量的漂浮物与悬浮物,其进

入水处理构筑物会沉入水底或浮于水面,对设备的正常运行带来影响,使其难以发挥应有的功效,必须予以去除。

• 物理处理的去除对象:漂浮物、悬浮物。• 物理处理方法:筛滤、重力分离、离心分离。• 筛滤:筛网、格栅(去除漂浮物、纤维状物质和大块悬浮

物) 滤池、微滤机(去除中细颗粒悬浮物)。• 重力分离:沉砂池、沉淀池(去除不同密度、不同粒径悬浮

物)、隔油池与气浮池(去除密度小于 1 或接近 1 的悬浮物)。

• 离心分离:离心机、旋流分离器(去除比重大、刚性颗粒)。• 本章主要就城市生活污水处理中使用的格栅、沉砂池、沉淀

池进行讲授。

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一、格栅1. 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。• 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。• 设置目的: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。• 栅渣:被截留的污染物,其含水率 70 ~ 80 %,容重 750kg/m 3 。• 分类:平面格栅和曲面格栅(又称回转式格栅)。• 2. 平面格栅• 1 )格栅设计主要依靠水量大小、栅渣量多少来确定(机械清渣、

人工清渣)。机械清渣采用回转式、或栅条置于外侧耙头抓渣适于水量大、渣多或机械程度、自动化程度较高时采用;人工清渣适于水量小、少栅渣,当栅渣多为纤维状物质而难于用耙清楚时,也多采用定时吊起栅渣人工清除。

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• 2 )设计参数• B 、 L 、 e 和 b 的相关尺寸见 p55 表 3 - 1 。• 长度 L :取决于水深,以 200mm 为一级增长值。当 L>100

0mm 时,框架应加横向肋条。栅条材质为 A 3钢制,栅条偏差≦ 1/1000 ,总偏差≦ 2mm 。

• 栅条间隙 e : 10 、 15 、 20 、 25 、 30 、 40mm (细格栅); 50 、 60 、 70………150mm (中或粗格栅)。

a. 水泵前:人工清渣 e 20mm≦ ;对大中型泵站,采用机械清渣, e = 20 ~ 150mm 。

b. 污水处理系统前:人工清渣 e= 25 ~ 40mm ,机械清渣e= 15 ~ 25mm 。污水处理厂前可设粗细二道格栅,粗格栅 e= 50 ~ 150mm ,细格栅 e= 15 ~ 40mm ;当提升泵站前格栅 e 25mm≦ 时,泵后可不住设格栅。

c. 格栅数量:当每日渣量 >0.2 m 3 时,一般采用机械清渣,格栅台组数不宜少于 2台。若仅为 1台时,应另设一条人工清渣格栅备用。

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d. 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 ° 。

e. 流速:栅前渠道流速 V= 0.4 ~ 0.9m/s ,过栅流速 0.6 ~ 1.0m/s ,通过格栅水头损失宜采用 0.08 ~ 0.15m 。

f. 高度:设水深 h ,格栅水头损失 h1 ,栅前渠道超高 h2 (一般采用 0.3m ),则后槽总高度 H= h1+ h2+ h 。

• 格栅工作台高度:高出栅前最高设计水位 0.5m• 工作台宽度:人工清渣≧ 1.2m ,机械清渣≧ 1.5m 。g. 栅条断面形状、尺寸:正方形 20×20mm ;圆形 ø=20 ;长方形 10×50mm ,迎水面半园矩形 10×50mm 。

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3 )设计参数• 栅槽宽度:已知 B 或 Qmax 、水深 h 、流速 V ,则栅条间隙数: n= Amax(sinα) 0.5 /ehv , B= en+ (n-1) ,栅条数 n - 1 ,栅宽 s 。

• 格栅的水头损失: h1= Rh 。 R 为倍数,一般取 3 。 h0= ζ·V · sin α /2g , ζ= β(s/e) 4/3 ,为阻力系数;对圆形 β= 1.79 ,矩形 β=2.42 ,迎面半园 β= 1.83 ,迎背面半园 β= 1.67 。

• 栅槽总高度: H= h1+ h2+ h , h2 为超高。• 栅槽总长度: L= L1+ L2+ 1.0+ 0.5+ H1 /tg α ,• 式中: L1= (B - B1)/2tgα1 , L2= L1/2 , H1= h2+ h

• L1 为进水渠渐宽部分长度; L2 为渠出水渐窄处长度。• α1 为渠道展开角,一般 20° ; B1 为进水渠宽度。• 0.5 与 1.0 为格栅前后的过渡段长度。• 每日栅渣量: W= Amax W1×86400/K 总×1000(m 3 /d) 。• 式中: W1 为栅渣量 (m 3 /10 3 m 3 污水 ) ,一般取 0.01 ~ 0.1 。粗格

栅取小值,中格栅取中值,细格栅取大值。 K 总为生活污水变化系数,见 p59 表 3 - 3 。

• 例题:见 p59例 3 - 1 。

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二、沉淀理论• 1. 沉淀类型:• 沉淀是实现固液分离或泥水分离的重要环节,由于沉淀的对

象和空间不同,其沉淀形式也各异—自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀。

• 自由沉淀:指 SS浓度不高,沉淀过 程中颗粒间互不碰撞、呈单颗粒状 态,各自独立地完成沉淀过程。如 沉砂池和初沉池中的沉淀。

• 絮凝沉淀 (干涉沉淀 ) :当 SS浓度较 高 (50 ~ 500mg/L) 时,沉淀过程中颗 粒间可能互相碰撞产生絮凝作用, 使颗粒粒径与质量逐渐加大,沉速 加快。如活性污泥在二沉池中的沉 淀。

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• 区域沉淀(成层、拥挤沉淀):因 SS过大,沉淀过程中相邻颗粒间互相妨碍、干扰,沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒,各自保持相对位置不变,颗粒群以整体向下速度沉降,并与上清液形成清晰的固液界面。如二沉池中下部的沉淀。

• 压缩沉淀:颗粒间相互支撑,上层颗粒在重力作用下挤压下层颗粒间的间隙水,使污泥得到浓缩。如二沉池泥斗和浓缩池的过程。

2 沉淀类型分析1 )自由沉淀:• 假设颗粒为球形,由牛顿第二定律得:

mdu/dt= F1 - F2 - F3 。 式中 ; F1 为重力, Vgρg ; F2 为浮力, Vgρy 。 F3 为下沉摩擦阻力, CA ρy u 2 /2 。

• 带入整理得: u= (ρg - ρy )gd 2/18μ ,即斯托 克斯公式。

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• 可见沉速 u 与 ρg - ρy 以及 d 2 成正比,与 μ 成反比。但由于污水中的颗粒为非球形,直接采用斯托克斯公式会油很大误差,需要修正。具体修正方法如下:

• 多个沉降柱试验法:见 p63 ,沉降柱 6 ~ 8个, d= 80 ~ 100mm , h= 1500 ~ 2000mm ,出水口位于 1200mm 处,出泥口在底部,进水 SS浓度为 C0 ,经沉淀 t1 、t2 、 t3… ti… tn 时,分别在 1 ~ 8号沉淀柱取水样 100ml ,得出水 SS浓度 C1 ~ C8 ,并作出 η ~ t 的关系曲线以及 η ~ ui 的关系曲线(见图 3 ~ 9 )。沉速 ui 是指在沉淀时间 ti 内能从水面恰好下沉到水深 H 处的最小颗粒的沉淀速度。对于 u u≧ i 的颗粒,可在时间 ti 内全部沉淀去除;而对 u < ui 的颗粒,在时间 ti 内能否被沉淀去除取决于颗粒所在位置,因而此方法存在误差。

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• 沉降柱修正试验法:试验方法同前,在每根沉降柱上开多个取样口,取 H 以上所有取样口的水样。设水样中的 SS浓度为 Ci ,则出水中的剩余 SS 的比例为 Pi= Ci/ C0 , SS实际在 ti 时的去除率为 1 - P

i ,作的 P0 ~ ut 曲线,凡沉速 ut u≧ 0= H/t 的所有颗粒都可能去除,其去除率为 1 - P0 ;而沉速 ut<

u0= H/t 的颗粒能被去除的比例为 ut / u0 ,其在 t 时刻去除该颗粒的效率为∫ ut / u0 dp ;故总去除率为(1 - P0 )+ ∫ ut / u0 dp 。

• 所以 η%= (100 - P0 )+ 100/ u0 ∫ ut dp 。• 例题 (见 p65例 3 - 2 )

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• 2 )絮凝沉淀• 试验思路同前,柱略高略粗,取样口间距 500mm ,取样时间

间隔 5 或 10min ,则 SS 在 ti 时的去除率为 η= (1 - Ci/ C0 )× 100% 。记算去除率,并记录与表中(见表 3 - 6 )。

• 具体计算见例 3 - 3 ,首先计算临界沉速,后在图上作中间曲线,找出其与 t 时刻的交点,计算对应沉速,后计算去除率。 η= η1+ u1/ u0(η1 - η2 )+ u2/ u0 (η2 - η3 )+… .

• 3) 区域沉淀和压缩沉淀安排在第八章讲解。

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3. 理想沉淀池原理• 从上面分析可以看出,沉淀理论与实际沉淀池的运动规律有所差距,为合理表征实际沉淀状态,提出了“理想沉淀池”概念。

• 理论假设条件: a. 污水在池内沿水平方向作等速流动,速度为 v 。 b. 在流入区颗粒沿 AB断面均匀分布,并处于自由沉淀状态,

其水平分速等于 v 。 c. 颗粒沉到池底即认为被去除。

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1 )平流式理想沉淀池①平流式理想沉淀池分流入区、流出区、沉淀区和底部

的污泥区。从图中可以看出,必存在一种从 A 点进入、以流速为 u0 的颗粒,最后刚好在出水口 D 点沉入池底污泥区。根据几何相似原理,则 u0 /v=H/L ,即 u0 = vH/L 。

• 所以凡沉速大于 u0者全部沉入池底(代表 I轨迹的颗粒);凡沉速小于 u0者、且在对角线 AD 以上者,均不能被去除(代表Ⅱ轨迹的颗粒);凡沉速小于 u0者、且在对角线 AD 以下者,仍可以被去除(代表虚线Ⅱ轨迹的颗粒)。

• 设沉速 ut < ut 的颗粒质量为 dP ,则可被沉淀去除的量为 ut / ut dP ,故总去除率 η= (1 - P0 )+ 1/ u0 ∫ ut dp ,用百分数表示为 η%= (100 - P0 )+ 100/ u0 ∫ ut dp ,与前者分析推导结果相同,说明理论上是可行的。

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②将实际数据 Q 、 L 、 B 、 H 带入,则颗粒在池内最长沉淀时间为: t= L/v=H/ u0 。沉淀池容积 V= Qt=HLB ,因 Q= HBL/t= HA/t=A u0 。 故 Q/A= u0 =q 。

• Q/A 的物理意义:在单位时间内通过沉淀池单位表面积的流量,即表面负荷率或溢流率,用 q 表示 ( m3/m2s

或 m3/m2h) 。表面负荷的数值等于颗粒沉速 u0 。• 由 L/v=h/ ut , h= utL/v,则沉速 ut 为的颗粒去除率为:

η= h/H= utL/vH= ut/vH/L= ut/vHB/LB= ut/Q/A= ut/q

= ut/ u0 。• 所以,平流式理想沉淀池的去除率取决于表面负荷及

颗粒沉速 ut ,而与 t无关。

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③竖流式理想沉淀池(自学。分析方法同前,但结果有差距,p= 100 - p0 )。

④实际沉淀池与理想沉淀池之间的差距(自学) a. 深度方向水流速度分布不均匀对去除率没有影响。 b.宽度方向水流速度分布不均匀是降低沉淀池去除率的主

要原因。 c.紊流对去除率的影响:减慢沉速,降低去除率;扰动底部沉淀物,降低去除率。

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三、沉砂池• 功能和任务:去除比重比较大的无机颗粒( ρ 2.6≧

5 , d 0.21≧ mm ,或 65 目的砂),以减轻对设备的磨损,降低或减轻构筑物(沉淀池)的负荷。

• 设置位置:泵站、倒虹管和初沉池前。• 常见类型:平流式沉砂池、曝气沉砂池和多尔沉砂

池等。• 设计规范要求:①组数不少于 2 组,一备一用;②

设计流量:自流按最大设计流量设计,提升泵站按工作水泵最大组合流量设计,合流制系统按降雨时的设计流量设计;③沉砂量 15 ~ 30 m3/106m3 污水 ,含水率 60 %;④砂斗容积≤ 2日沉砂量,斗壁与水平面倾角≧ 55° 。

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• 1. 平流式沉砂池。• 构造:由入流渠、出流渠、闸板、砂斗组成。

• 设计参数:• A.Vmax ≤0.3ms , Vmin ≤0.15ms 。(为什么?)• B. 水力停留时间: Qmax 不少于 30s ,一般 30 ~ 60s 。• C. 有效水深 h ≤1.2m ,一般采用 0.25 ~ 1.0m ;池宽≧ 0.6m 。• D. 进水头部应采取消能和整流措施。• E. 池底底坡一般为 0.01 ~ 0.02 。• F. 沉砂池超高不宜小于 0.3m 。• 排砂方式:重力排砂,排砂管 d 200≧ mm 。对大中型污水处

理厂,一般采用机械排砂。• 优缺点:构造简单、处理效果好,但重力排砂时构筑物需高

架。

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• 计算公式:见 p73

• 池长: L= vt , V 为最大设计流量时的停留时间;• 水流断面面积: A= Qmax/v ;• 池总宽: B= A/h2 ; h2 为设计有效水深;

• 沉砂斗容积: V= 86400 Qmaxtx1/105K 总, x1 为城市污水沉砂量,取 3 m3/105m3 污水 ;

• 沉砂池总高度: H= h1+ h2 + h3 ; h1 为超高,取 0.3m 。 h3 为砂斗高度;

• 检验:按最小流速 >0.15m/s 进行验算,保证沉掉 0.21mm的砂,而不去除有机物。 Vmin= Qmin/nω 。 ω 为单池过水断面面积。

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2.曝气沉砂池(可去除 11 %的有机物)• 构造:横断面呈矩形,底坡 i= 0.1 ~ 0.5 , 坡向砂槽;砂槽上方设曝气器,器安装 高度距池底 0.6 ~ 0.9m 。

• 目的: a. 使粘在砂粒上的污泥及有机物 更好分离(通过摩擦作用实现),避免 泥沙沉于初沉池而影响污泥的处理。 b.送入空气,使无机颗粒甩向外侧而沉淀。 c.预曝气,改善污水水质,减轻散发气味。

• 设计参数: a. 旋流速度: 0.25 ~ 0.3m/s ; b.水平流速: 0.06 ~ 0.12 3m/s ; c. 水力停留时间: 1 ~ 3min ; d. 池深: 2 ~ 3m ;宽深比 1 ~ 1.5 ;长宽比≤ 5 ;池长 14 ~20m 。 e.曝气量: 0.1 ~ 0.2 m3 空气 /m3 污水或 3 ~ 5 m3 空气 /m2 h 。

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• 计算 a. 池总有效容积: v= 60 Qmaxt , t 为最大设计流量时的水力停留时间。 b. 水平断面面积 A= Qmax/v , v 为最大设计流量时的水平流速 .

c. 池总宽: B= A/H , H 为有效水深。 d. 池长 L= V/A 。 e.曝气量: q=3600DQmax , q 为每小时的曝气量, D 为单位污水量所需气量。

• 检验 水的流态:旋流。其旋流速度 V=( V1

2+ V22 ) 1/2 。 污水每旋转一

周推进的距离: Lr= 2πrtgφ ,式中 r= 0.5倍池宽, 即旋流半径; φ 为旋转角, tgφ= V1/V2 。 根据试验必须旋转 3周( V ≤0.35m/s 时),能取得较好的效果。故要求 V1 t= L ≤3Lr 。

3. 多尔沉砂池 自学。4.钟式沉砂池 自学。

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四、沉淀池• 1. 概述• 分类: 按工艺布置分:初沉池和二沉池。 初沉池是一级污水处理的主体构筑物,或作为二级处理的预处理,可去除 40 ~ 55 %的 SS 、 20 ~ 30 %的 BOD ,降低后续构筑物负荷。 二沉池位于生物处理装置后,用于泥水分离,它是生物处理的重要组成部分。经生物处理+二沉池沉淀后,一般可去除 70 ~ 90 %的 SS 和 65 ~ 95 %的 BOD 。 按池内水流流态分:平流式、辐流式和竖流式。

• 结构:各种沉淀池均含有五个区:进水、沉淀、缓冲、污泥与出水区。

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• 优缺点和适用条件 平流式:沉淀效果好,耐冲击负荷与温度变化,施工简单,造价较低。但配水不易均匀,采用多个泥斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管,操作量大;采用链式刮泥设备,因长期浸泡水中而生锈。适用条件:大中型污水处理厂和地下水位高、地质条件差的地区。 竖流式:排泥方便,管理简单,占地面积少。但池深大,施工困难,对冲击负荷与温度变化适应能力差,造价高,池径不宜过大,否则布水不均。适于小型污水处理厂 辐流式:机械排泥,运行效果较好,管理较方便,排泥设备已定型。但排泥设备复杂,对施工质量要求高。适于地下水位较高地区和大中型污水处理厂。

• 一般规定: a. 沉淀池数目不应少于 2座,宜按并联运行设计。 b.沉淀池的超高 h 0.3≧ m ,其缓冲层高度一般采用 0.3 ~ 0.5m 。 c.初沉池应设撇渣设施。

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• d. 有效水深 H 、沉淀时间 t 与表面负荷率的关系如下: 表面负荷率 q 沉淀时间 t ( h ) ( m3 /m2· h ) H= 2.m 2.5m 3.0m 3.5m 4.0m 3.0 - - 1.0 1.17 1.33 2.5 - 1.0 1.20 1.40 1.60 2.0 1.0 1.25 1.50 1.75 2.0 1.5 1.33 1.67 2.00 2.33 2.67 1.0 2.0 2.5 3.0 3.50 4.0 e. 污泥区容积按≤ 2d 污泥量计算。采用机械排泥时,可按 4h泥量计算;人工排泥应按每天排泥量计算。 初沉池排泥静水头≧ 1.5m ;二沉 池排泥静水头为:活性污泥法 ≧ 0.9m ,膜法≧ 0.9m 。

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f. 污泥斗斜壁与水平面倾角:方斗≧ 60° ,圆斗≧ 55 ° 。

g.排泥管 d 200≧ mm ,采用多泥斗时应设单独闸阀和排泥管。 h. 沉淀池入口和出口均采取整流措施,入流口设调节闸门,以调节流量;出口堰也如此。 i.重力排泥时,污泥斗的排泥管一般采用铸铁管,其下端伸入斗内,顶端敞口,伸出水面,以便与大气连通;在水下 0.9 ~ 1.5m 处接水平排泥管,污泥借静水压力排出。

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2. 平流式沉淀池• 构造 :由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装置组成。

流入有侧向配水槽、挡流板组成,起均匀布水的作用。挡板入水深度≧ 0.25m ,高处水面 0.15 ~ 0.2m ,距流入槽 0.5 ~ 1.0m 。 流出由出水槽和挡板组成。流出槽为自由溢流堰,其要求水平,以保证出流均匀,控制沉淀池水位。堰口采用锯齿形,最大负荷≧ 2.9L/(m.s) (初沉池)、 1.7L/(m.s) (二沉池)。为改善出水水质,可设多出水槽,以降低出水负荷。

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缓冲层:避免已沉淀污泥被水流搅起。污泥区: 贮存、浓缩和排泥作用。

• 排泥装置与方法:利用进水压力。底坡 I= 0.01 ~ 0.02 ;机械刮渣速度 1m/min (初沉池)。如二沉池采用平流式沉淀池,因污泥絮体含水率为 99 %,密度接近 1 ,不宜挂起,而只能采用泵抽吸( p80图 3 - 30 ),目前少用。

• 设计参数 a.长宽比以 3 ~ 5 为宜,对大型沉淀池宜设导流墙; L/H=8 ~12 , L 一般 30 ~ 50m 。 b. 采用机械排泥时,池宽应根据排泥设备确定,此时底坡一般 0.01 ~ 0.02 ;刮泥机行进速度≤ 1.2m/min ,一般 0.6 ~ 0.9 m/min. c. 表面负荷:最大水平流速,初沉池 3mm/s ,二沉池 5mm/s 。

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• 计算 当无沉淀试验资料时,按沉淀时间与表面负荷计算。 a. 池子总面积: A= 3600.Qmax/q 。 b. 有效水深: h2= qt 。(初沉池 t= 1 ~ 2h ,二沉池 1.5 ~ 2.5h ) c. 沉淀区有效容积: V1= A h2 或 Qmax t 。 d. 沉淀区长度: L= 3.6vt , v 为最大设计流量时的水平流速, 一般小于 5mm/s 。 e. 沉淀区总宽度: B= A/L 。 f. 沉淀池座数 : n= B/b , b 为每座宽度,一般 5 ~ 10m 。 g. 污泥区容积:按人算, W= SNt/1000 。 S 为每人每天产泥量,取 0.3 ~ 0.8L ; N 为人口数;t 为二次清泥时间间隔( d )。按进出水 SS浓度计算, W= Qmax.24(C0 - C1).100t/r(100 - p)= Qmax. (C0 - C1).86400.100t/Kzr(100 - p) 。 h. 池子总高度: H= h1+h2+ h3+ h4 , h1 为超高,取 0.3m ; h3 为缓冲层高度,无刮泥机时取 0.5m ,有则取 0.3m 。 h4泥斗区高度。 i.泥斗容积: V2= h4 (f1+f2+f1

0.5f20.5)/3 。 f1 为斗上口面积, f2 为斗下口面积。

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• 而对有沉淀试验数据时 因 u0

= q , A= Qmax /q= Qmax / u0 h2= qt

= u0 t 其它计算同前。

• 例题: p82例 3 - 4

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• 3.辐流式沉淀池• 构造:一般为圆形,可分为中心进水周边出水、周边进水周边出水二种。均由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装置组成。流入区设穿孔整流板,穿孔率为 10 ~ 20 %。流出区设出水堰,堰前设挡板,拦截浮渣。

• 设计参数 a.D/H 一般取 6 ~ 12 , D 16≧ m 。 b. 池底底坡 0.05 ~ 0.1 。采用机械刮泥时,若 D ≤20m ,一般采用单臂中心传动刮泥机;反之采用周边传动刮泥机。刮泥机转速 1 ~ 3周 /h ,或外周线速度≤ 3.0m/min ,一般 1.5m/min 。 c.周边进水的沉淀效率高,起设计表面负荷可提高 1倍左右,即 3 ~ 4 m3 /m2· h 。 d.若为静水压力排泥,其设计参见 p84图 3 - 34 ,要求排泥槽泥面低于沉淀池水面 0.3m 。

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• 计算 a. 沉淀池表面积、座数及单池直径: A1= Qmax /n.q , D= (4 A1 /

π) 0.5 。 b. 沉淀池有效水深: h2= qt 。 c. 池子总高度: H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5 , h1 为超高,取 0.3m ; h3 为缓冲层高度,无刮泥机时取 0.5m ,有则取 0.3m 。 44 为底坡落差,h5 为泥斗高度。 d. 污泥区容积:按人算, W= SNt/1000n 。 S 为每人每天产泥量,取 0.3 ~ 0.8L ; N 为人口数; t 为二次清泥时间间隔( d )。按进出水 SS浓度计算, W= Qmax.24(C0 - C1).100t/r(100 - p)= Qmax. (C0 - C1).86400.100t/Kzr(100 - p)n 。 e.

泥斗容积: V1= π h5 /3.(r1 2 +r1 r2+r2

2 ) , r1 、 r2 为泥斗上下半径。泥斗以上锥体部分容积: V2= π h4/3.(R2+r1R+r1

2 ) 。

• 具体计算见 p85例 3 - 5 和图 3 - 35 。

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对周边进水(周边出和中间出)沉淀池,其效率提高。• 原因:中间进水的进水筒流速 V 100≧ mm/s 。流速大,污泥难絮凝,且易冲击或扰动池底。

• 构造:周边进水,中间出水。出水位置: R 处(即周边)、1/2R 处、 1/3R 、 1/4R 处。其中以周边最好。其在流入槽底均匀开设布水孔;导流絮凝区设挡流板,使布水均匀,污泥絮凝沉淀区流速小而改善沉淀效果。

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• 设计计算 布水孔孔径 50 ~ 100mm ,孔内流速 0.3 ~ 0.8m/s ( Vn ), 即 Vn=( 2tν) 0.5 Gm 。式中 Gm

2= (V12 - V2

2 / 2tν) 2

式中 t 为导流絮凝区平均停留时间,取 360 ~ 720s ; ν 为运动粘滞系数; Gm 为导流絮凝区平均速度梯度,取 10 ~ 30s- 1 ; V1 为配水孔水流收缩断面流速, V1= Vn /ε= Vn ; V2

为导流絮凝区平均下向流速, V2 = Q1/f , Q1 为单池最大设计流量。

• 为便于施工和安装,当导流絮凝区槽宽 B 0.4≧ m 时,与配水槽等宽,此时要检验 Gm ,若 Gm= 10 ~ 30s - 1 时满足,否则调整 B 。同时还要对堰口负荷机械校核, q1= Q1 /

( 2×3.6 π D ),要求 q1 <4.34L/s.m 。

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4.竖流式沉淀池1 )构造:由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装

置组成。排泥为重力排泥,锥体角度陡, α= 55 ~ 60° 。• 水流经中心管流入,经反射板

布水折向上流。中心管下口设 喇叭口和反射板。

• 沉淀区颗粒沉速受向上水流流 速和向下重力沉速二者之和的 影响,即 u - v 上时,颗粒能被 去除 ,此时去除率少 1/ u0∫utdp,

但颗粒在上升过程中碰撞次数增加,颗粒变大,沉速随之增大,又提高了颗粒的去除率。

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2 )设计参数• D/H ≤3 ,一般 4 ~ 7m, 不宜大于 8m,最大 <10m 。• 中心管内流速 <30mm/s 。• 反射板距泥面距离至少 0.3m ,喇叭口直径及高

度为中心管直径的 1.35倍。反射板直径为喇叭 口直径的 1.30倍;其反射板水平夹角为 17 ° , 中心管下端至反射板表面间的间隙高 0.25 ~ 0.5 m ,缝隙中污水流速在初沉池中一般不大于 30 mm/s ,在二沉池中不大于 20mm/s 。

• 当 D>7m 时,采用周边出水;当 D ≧ 7m 时,应增加集水支渠。• 排泥管为 200mm ,其在初沉池中排泥三通管口的水下深度 h

1.5≧ m ;对膜法污泥 h 1.2≧ m ;对活性污泥 h 0.9≧ m (即与污泥性质有关);排泥管下端距池底距离小于 0.2m ,管上端超出水面距离大于 0.4m 。

3 )计算(参见 p90 )4 )例题 p91例 3 - 7 。

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• 5.斜板(管)沉淀池• 理论基础:根据理想沉淀池的结论: L/H=V/U ,当 L 、 V

不变时,池深 H越浅,则 U越小,即可被沉淀去除的悬浮颗粒粒径越小。或者当 U 、 V 不变时,如进水深度分为三层,则长度只需原来的 1/3 就可将沉速 U 的颗粒去除;或深为 H/3 时,水平流速增大到 3V 时,仍能将沉速 U 的颗粒去除。即把沉淀池分成 n层,可把处理能力提高 n倍——浅池理论。该理论的关键在于水动力学条件——无水动力扰动。对排水,因污泥絮体密度小于 1 ,实现有一定难度,而对给水相对容易些。

• 适用范围与优缺点:去除率高,停留时间短,占地面积小,但因污泥粘附,易导致堵塞,在缺氧条件下会发生厌氧硝化,影响沉淀效果(上海曹杨污水处理厂使用效果不理想) 。该法在给水和工业废水化学处理中常用。

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• 分类:侧向流、同向流和逆向流三类。

• 设计例题 p93 ,自学。

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第四章、污水的生物处理

教学要求掌握活性污泥法的基本原理及其微生物指标,理解其反应动力学,了解活性污泥处理系统的运行方式及其工艺,掌握曝气理论及其工程技术措施,掌握曝气池的设计计算。

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一、活性污泥法的基本原理1.基本概念与流程• 活性污泥:是由多种好氧微生物、夹带某些兼性厌氧微生物与

废水中的固体物质、胶体等混凝交织在一起的呈黄褐色絮体。• 活性污泥法:是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。• 实质:人工强化下微生物的新陈代谢 (包括分解和合成 ) ,

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