1、城市污水處理廠基本流程,第十章 污水的物理處理,第一節(jié) 格柵和篩網(wǎng),格柵由一組（或多組）相 平行的金屬柵條與框架組 成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠 道，或進(jìn)水泵站集水井的 進(jìn)口處，以攔截污水中粗 大的懸浮物及雜質(zhì)。,作用：去除可能堵塞水泵 機(jī)組及管道閥門的較粗大 懸浮物，并保證后續(xù)處理 設(shè)施能正常運(yùn)行。,選用柵條間距的原則： 不堵塞水泵和水處理廠 站的處理設(shè)備。,污水中的雜質(zhì)包括：纖維、碎屑、果皮、毛發(fā)、蔬菜、木片、塑料制品等,格柵所截留的污染物數(shù)量與地區(qū)的情況、污水溝道 系統(tǒng)的類型，污水流量以及柵條的間距等因素有關(guān)， 可參考的一些數(shù)據(jù)：,當(dāng)柵條間距為1625mm時(shí)，柵渣截留量為 0.100.05m3

2、/103m3污水； 當(dāng)柵條間距為40mm左右時(shí)，柵渣截留量為 0.030.01 m3/103m3污水； 柵渣的含水率約為80%，密度約為960kg/m3。,格柵的清渣方法,xg型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī),回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī),上海松江東部污水處理廠,格柵柵條 斷面形狀,過(guò)格柵渠道 的水流流速,污水過(guò)柵條 間距的流速,格柵柵條 斷面形狀,污水過(guò)柵條 間距的流速,過(guò)格柵渠道 的水流流速,格柵柵條 斷面形狀,過(guò)格柵渠道 的水流流速,污水過(guò)柵條 間距的流速,格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算,通過(guò)格柵的水頭損失h2的計(jì)算：,h0-計(jì)算水頭損失，m； v-污水流經(jīng)格柵的速度，m/s； -阻力系數(shù)，其值與格柵柵條的斷面幾何形狀有關(guān)，見(jiàn)

3、表10-4； -格柵的放置傾角； g-重力加速度，m/s2； k-考慮到由于格柵受污染物堵塞后，格柵阻力增大的系數(shù)， 一般采用k=3。,格柵的設(shè)計(jì)與計(jì)算,s-柵條寬度，m； b-柵條凈間隙，m。,格 柵 的 建 筑 尺 寸,1.格柵的間隙數(shù)量n可由下 式?jīng)Q定： 式中：qmax-最大設(shè)計(jì)流 量，m3/s； b-柵條間距，m； h-柵前水深，m； v-污水流經(jīng)格柵的速 度，m/s。,2.格柵的建筑寬度b由下式?jīng)Q定 式中：b-格柵的建筑寬度，m； s-柵條寬度，m。 3.柵后槽的總高度h由下式?jīng)Q定 式中：h-柵前水深，m； h2-格柵的水頭損失，m； h1-格柵前渠道超高，一般 h1=0.3m。,4

4、.格柵的總長(zhǎng)度l由下式?jīng)Q定 式中：l1-進(jìn)水渠道漸寬部位 的長(zhǎng)度，m； 其中：b1-進(jìn)水渠道寬度m； 1-進(jìn)水渠道漸寬部位的展開 角度，一般1=20； l2-格柵槽與出水渠道連接 處的漸窄部位的長(zhǎng)度，一般 l2=0.5l1 ； h1-格柵前的渠道深度，m。,5.每日柵渣量w由下式 決定 式中： w1-柵渣量，m3/103m3污 水； kz-生活污水流量總變化 系數(shù)。,格 柵 的 建 筑 尺 寸,作用 用于廢水處理時(shí)，能夠保留碳 源，代替初沉池；也可以用作 短小纖維的回收。,主要需碳源的兩個(gè)階段： 脫氮的反硝化階段； 除磷的厭氧釋磷階段。,填埋 焚燒（820以上） 堆肥 將柵渣粉碎后再返回廢水中

5、，作為 可沉固體進(jìn)入初沉池。,格柵、篩網(wǎng)截留的污染物的處置方法：,破碎機(jī),第二節(jié) 沉淀的理論基礎(chǔ),城市污水處理的三級(jí)處理,城市污水的一級(jí)處理（物理處理） 處理對(duì)象：懸浮物（ss） 處理構(gòu)筑物： 格柵(粗格：16-40mm, 細(xì)格：1.5-10mm) 沉砂池（去除0.21mm以上的砂粒） 沉淀池（去除40-55%的ss, 20-30%的bod5） 原理：篩濾截留，重力分離,城市污水的二級(jí)處理（生物處理） 處理對(duì)象：膠體和溶解性有機(jī)物（bod, cod） 處理方法：好氧生物法 處理構(gòu)筑物： 活性污泥法（傳統(tǒng)法，氧化溝，sbr） 生物膜法（曝氣生物濾池，接觸氧化法）,城市污水處理的三級(jí)處理,城市污水

6、的三級(jí)處理（深度處理） 處理對(duì)象：氮、磷、ss和有機(jī)物（bod, cod） 處理方法：生物法，物化法 處理構(gòu)筑物： 生物脫氮除磷系統(tǒng)，曝氣生物濾池，mbr 混凝沉淀過(guò)濾（cmf） 活性炭吸附過(guò)濾 電滲析，反滲透,城市污水處理的三級(jí)處理,沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作 用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。,沉淀處理工藝的四種用法,根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型,絮凝沉淀:顆粒在沉降過(guò)程中相互絮凝，顆粒因聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。,自由沉淀及其理論基礎(chǔ),分 析 的 假 定,懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力,重力大于浮力時(shí)，下沉； 重力等于浮力

7、時(shí)，相對(duì)靜止； 重力小于浮力時(shí)，上浮。,配圖說(shuō)明,1.懸浮顆粒在水中受到的 力fg fg-是促使沉淀的作用力， 是顆粒的重力與水的浮力 之差： 式中： fg-水中顆粒受到的作用力； v-顆粒的體積； s-顆粒的密度； l-水的密度； g-重力加速度。,2.根據(jù)牛頓定律，水對(duì)自 由顆粒的阻力為： 式中： fd-水對(duì)顆粒的阻力； -阻力系數(shù)； a-自由顆粒的投影面積； u-顆粒在水中的運(yùn)動(dòng)速度， 即顆粒沉速。,懸 浮 顆 粒 在 水 中 的 受 力 分 析,球狀顆粒自由沉淀的沉速公式,當(dāng)顆粒所受外力平衡時(shí)，,即,因,得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：,當(dāng)顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過(guò)程中其周圍的繞流

8、速度亦小時(shí)，顆粒主要受水的粘滯阻力作用，慣性力可以忽略不計(jì)，顆粒運(yùn)動(dòng)是處于層流狀態(tài)。 在層流狀態(tài)下，=24/re，其中 帶入式中，整理得自由顆粒在靜水中的運(yùn)動(dòng)公式（亦稱斯托克斯定律）：,是水的動(dòng)力粘度。,由上式可知，顆粒沉降速度u與下述因素有關(guān)：,斯托克斯定律,當(dāng)s大于l時(shí)，s-l為正值，顆粒以u(píng)下沉； 當(dāng)s與l相等時(shí)，u=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆?？刹捎眯跄恋砘驓飧》ǔ?； s小于l時(shí)，s-l為負(fù)值，顆粒以u(píng)上浮，可用浮上法去除； u與顆粒直徑d的平方成正比，因此增加顆粒直徑有助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果； u與成反比，隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，

9、沉速增大。,沉淀池工作原理,理想沉淀池,進(jìn)口區(qū)域、 沉淀區(qū)域、 出口區(qū)域、 污泥區(qū)域。,u1u0,u1u0,沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的水流速度均相同，水平流速為v； 懸浮顆粒在沉淀區(qū)等速下沉，下沉速度為u； 在沉淀池的進(jìn)口區(qū)域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔希?顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為已被去除。,理想沉淀池的幾個(gè)假定：,由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：,式中：v-顆粒的水平流速，m/s； q-進(jìn)水流量, m3/s； a-沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，hb； h-沉淀區(qū)的水深, m； b-沉淀區(qū)寬度, m。,當(dāng)某一顆粒進(jìn)入沉淀池后,另一方面，顆粒在重力作用下沿垂直方向下沉，其沉速即是顆粒的自由

10、沉降速度u。,顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過(guò)程中，是一組傾斜的直線，其坡度為i=u/v。,設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。 當(dāng)顆粒沉速u1u0時(shí)，無(wú)論這種顆粒處于進(jìn)口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即圖a中的跡線xy與xy。 當(dāng)顆粒沉速u1u0時(shí)，位于水面的顆粒不能沉到池底，會(huì)隨水流出，如圖b中軌跡xy所示；而當(dāng)其位于水面下的某一位置時(shí)，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡xy所示。 說(shuō)明對(duì)于沉速u1小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會(huì)沉到池底被去除。,從沉淀區(qū)頂部x點(diǎn)進(jìn)入的顆粒中，必存在著某一粒徑的顆粒，其沉速為u0，到達(dá)沉淀區(qū)末端時(shí)剛好能沉至池底。,在同一

11、沉淀時(shí)間t，下式成立： 故 對(duì)于沉速為u1（u1u0）的全部懸浮顆粒，可被沉淀于池底的 總量為： 而沉淀池能去除的顆粒包括uu0以及 u1u0的兩部分，故沉 淀池對(duì)懸浮物的去除率為：,設(shè)沉速u1u0顆粒占全部顆粒的dp%，其中 的顆 粒將會(huì)從水中沉到池底而去除。,式中：p0-沉速小于u0的顆粒在全部懸浮顆粒中所占的百分?jǐn)?shù)； （1-p0）-沉速u0的顆粒去除百分?jǐn)?shù)。,圖10-19的運(yùn)動(dòng)跡線中的相似三角形存在著如下的關(guān)系： 將上式帶入式 q/a-反映沉淀池效力的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面水力負(fù)荷， 或稱沉淀池的溢流率，用符號(hào)q表示： 理想沉淀池中，u0與q在數(shù)值上相同，但它們的物理概念不同： u0

12、的單位是m/h；q表示單位面積的沉淀池在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的流 量，單位是m3/m2h。故只要確定顆粒的最小沉速u0，就可以求得理 想沉淀池的溢流率或表面水力負(fù)荷。 理想沉淀池的沉淀效率與池的水面面積a有關(guān)，與池深h無(wú)關(guān)， 即與池的體積v無(wú)關(guān)。,中并簡(jiǎn)化后得出,第三節(jié) 沉砂池,沉砂池 的作用,沉砂池的 工作原理,沉砂池的 幾種型式,沉砂池工程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)原則與主要參數(shù)：,城市污水廠一般均設(shè)置沉砂池，并且沉砂池的只數(shù)或分格數(shù)應(yīng)不小于2；工業(yè)污水是否要設(shè)置沉砂池，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況而定。 設(shè)計(jì)流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮。 最大時(shí)流量、最大組合流量、合流制流量 沉砂池能夠去除比重大于2.65或粒徑超過(guò)0.21mm

13、的沙粒。 城市污水的沉砂量可按每m3污水沉砂0.03l計(jì)算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。沉砂池應(yīng)設(shè)置砂水分離器進(jìn)行洗砂和砂水分離。 貯砂斗的容積不應(yīng)大于2日沉砂量，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55，沉砂池宜采用機(jī)械排砂，人工排砂時(shí)排砂管直徑不應(yīng)小于200mm，并應(yīng)考慮防堵塞措施。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。,平流式沉砂池是一種最傳統(tǒng)的沉砂池，它構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定。,平流式沉砂池,污水在池內(nèi)的最大流速為0.3m/s,最小流速為0.15m/s; 最大流量時(shí)，污水在池內(nèi)的停留時(shí)間不少于30s,一般為3060s; 有效水深應(yīng)不大于1.2m,一般采用0.251.0m,池寬不小于0.6m；

14、 池底坡度一般為0.010.02,當(dāng)設(shè)置除砂設(shè)備時(shí)，可根據(jù)除砂設(shè)備的要求，考慮池底形狀。,平 流 式 沉 砂 池 的 系 統(tǒng) 參 數(shù),1.長(zhǎng)度l 式中：v-最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的 速度，m/s; t-最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的停留時(shí) 間，s。 2.水流斷面面積a 式中： qmax-最大設(shè)計(jì)流量，m3/s。,3.池總寬度b 式中： h2-設(shè)計(jì)有效水深，m。 4.貯砂斗所需容積v 式中：x-城市污水的沉砂 量，一般采用0.03l/m3 （污水）； t-排砂時(shí)間的間隔，d； kz 生活污水流量的總變化 系數(shù)。,平流式沉砂池計(jì)算公式,5.貯砂斗各部分尺寸計(jì)算 設(shè)貯砂斗底寬b1=0.5m； 斗壁與水平面的傾角為60；

15、則貯砂斗的上口寬b2為： 貯砂斗的容積v1： 式中：h3-貯砂斗高度，m； s1，s2-貯砂斗上口和下口的面積。 6.貯砂室的高度h3 設(shè)采用重力排砂，池底坡度 i=6%，坡向砂斗，則,7.池總高度h 式中：h1-超高，m； h3-貯砂室高度，m。 8.核算最小流速vmin 式中： qmin-設(shè)計(jì)最小流量，m3/s； n1-最小流量時(shí)工作的沉砂池?cái)?shù)目 amin-最小流量時(shí)沉砂池中的水 流斷面面積，m2。,平流式沉砂池計(jì)算公式,沉砂中含有機(jī)物的量低于5%； 由于池中設(shè)有曝氣設(shè)備，它還具有預(yù)曝氣、脫臭、防止污水厭氧分解、除泡作用以及加速污水中油類的分離等作用。,曝氣沉砂池的特點(diǎn)：,曝氣沉砂池是一個(gè)

16、長(zhǎng)型渠道，沿渠道壁一側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度上，距池底約6090cm處設(shè)置曝氣裝置； 在池底設(shè)置沉砂斗，池底有i=0.10.5的坡度，以保證砂粒滑入砂槽。 為了使曝氣能起到池內(nèi)回流作用，在必要時(shí)可在設(shè)置曝氣裝置的一側(cè)裝設(shè)擋板。,曝氣沉砂池的構(gòu)造：,曝氣沉砂池剖面示意,污水在池中存在著兩種運(yùn)動(dòng)形式，其一為水平流動(dòng)（一般流速0.1m/s），同時(shí)在池的橫斷面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)（旋轉(zhuǎn)流速0.25-0.3m/s ），整個(gè)池內(nèi)水流產(chǎn)生螺旋狀前進(jìn)的流動(dòng)形式。 由于曝氣以及水流的螺旋旋轉(zhuǎn)作用，污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦、并受到氣泡上升時(shí)的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機(jī)污染物得以去除，沉于池底的砂粒較為純凈，有機(jī)物含量只有5

17、%左右，長(zhǎng)期擱置也不至于腐化。,曝氣沉砂池的工作原理,上海嘉定水質(zhì)凈化廠,水平流速一般取0.080.12m/s； 污水在池內(nèi)的停留時(shí)間為24min；當(dāng)雨天最大流量時(shí)為13min。如作為預(yù)曝氣池使用，停留時(shí)間為1030min； 池的有效水深為23m，池寬與池深比為11.5，池的長(zhǎng)寬比可達(dá)5，當(dāng)池長(zhǎng)寬比大于5時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板； 曝氣沉砂池多采用穿孔管曝氣，孔徑為2.56.0mm，距池底約為0.60.9m，并應(yīng)有調(diào)節(jié)閥門； 曝氣沉砂池的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流和死角，在砂槽上方宜安裝縱向擋板，進(jìn)出口布置，應(yīng)防止產(chǎn)生短流。,曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)參數(shù)：,曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)計(jì)算,1.某污水處理廠曝氣沉砂池，qmax1.0m3/s，停留時(shí)間t3min，水平流速v0.1m/s，水深2m，分兩格，求池長(zhǎng)、寬。,曝氣沉砂池的