《环境工程学》第二章--水的物理化学处理方法课件.ppt

1、第二章第二章 水的物理化学处理方法水的物理化学处理方法第一节第一节 水中粗大颗粒物质的去除水中粗大颗粒物质的去除一、格栅、筛网和微滤机一、格栅、筛网和微滤机 是污水处理的第一个单元，通常设置在各处理构筑物之前。是污水处理的第一个单元，通常设置在各处理构筑物之前。（一）格栅（一）格栅 由斜置于渠道内的一组平行的由斜置于渠道内的一组平行的金属栅条和框架金属栅条和框架组成；组成；通过格栅的水流速度一般在通过格栅的水流速度一般在0.60.61.01.0m/sm/s；栅后的渠底应比栅前低栅后的渠底应比栅前低10101515cmcm，避免造成壅水现象；避免造成壅水现象；人工清捞格栅；机械清除格栅（履带式，

2、钢丝绳牵引式，回转式等）；人工清捞格栅；机械清除格栅（履带式，钢丝绳牵引式，回转式等）；截留截留粗大悬浮物和漂浮物粗大悬浮物和漂浮物，多用于，多用于生活污水生活污水的预处理。的预处理。作用：作用：去除去除粗大物质并粗大物质并回收回收有用物质；有用物质；保护后续机械设备；保护后续机械设备；防止管道堵塞。防止管道堵塞。机械格栅机械格栅如果只设置一套格栅，则应如果只设置一套格栅，则应设置溢流旁通道。设置溢流旁通道。（二）筛网（二）筛网 去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物；去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物；转鼓式，旋转式，转盘式，振动筛等；转鼓式，旋转式，转盘式，振动筛等；截留粒度截留粒度101

3、0mmmm的细碎悬浮物的细碎悬浮物，多用于，多用于工业废水工业废水预处理。预处理。（三）微滤机（三）微滤机 是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置。微滤机示意图微滤机示意图1.1.旋转鼓筒；旋转鼓筒；2.2.清水池；清水池；3.3.污水槽污水槽4.4.孔管；孔管；5.5.滤网冲洗设备；滤网冲洗设备；6.6.集渣斗集渣斗7.7.排渣管；排渣管；8.8.出水管出水管 占地面积小，过滤能力大，操作方便；占地面积小，过滤能力大，操作方便；可用于自来水厂原水过滤，去除藻类、可用于自来水厂原水过滤，去除藻类、水蚤等浮游生物；水蚤等浮游生物；可用于工业废水的过滤、废水中有用物

4、可用于工业废水的过滤、废水中有用物质的回收；质的回收；或用于污水的最终处理。或用于污水的最终处理。二、沉砂池二、沉砂池 去除水中砂粒、煤渣等大颗粒杂质；去除水中砂粒、煤渣等大颗粒杂质；一般设在泵站、沉淀池之前；一般设在泵站、沉淀池之前；防止对水泵和污泥处置设备的磨损；防止对水泵和污泥处置设备的磨损；使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。沉砂池工作原理：沉砂池工作原理：重力沉降重力沉降自由沉降。自由沉降。自由沉降的沉砂池，其澄清流量为自由沉降的沉砂池，其澄清流量为池表面积池表面积和和颗粒沉降速度颗粒沉降速度的函数。的函数。沉砂池的设计则是根据沉砂池的设计则是根据实际

5、水样的沉降试验或经验资料实际水样的沉降试验或经验资料来进来进行。行。（一）平流式沉砂池（一）平流式沉砂池v构造简单，工作稳定，处理效果好，易于排砂。构造简单，工作稳定，处理效果好，易于排砂。（二）竖流式沉砂池（二）竖流式沉砂池v污水由中心管进入池内后自下而上流动；处理效果一般污水由中心管进入池内后自下而上流动；处理效果一般较差。较差。（三）曝气沉砂池（三）曝气沉砂池v除砂效率稳定，对污水预曝气，避免污水发臭，有利于除砂效率稳定，对污水预曝气，避免污水发臭，有利于后续的生化处理过程。后续的生化处理过程。闸阀（可控制排砂）闸阀（可控制排砂）平流式沉砂池实验室模型平流式沉砂池实验室模型平流式沉砂池的

6、设计计算：平流式沉砂池的设计计算：P84P84一般取一般取0.150.150.30.3m/sm/s在池的一侧通入空气，使污水在在池的一侧通入空气，使污水在池中以池中以螺旋状向前流动螺旋状向前流动，产生与，产生与主流垂直的横向环流。主流垂直的横向环流。在离心力作用下，密度较大的无在离心力作用下，密度较大的无机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒经常处于悬浮状态。经常处于悬浮状态。同时，砂粒互相摩擦，可去除砂同时，砂粒互相摩擦，可去除砂粒表面附着的有机污染物。粒表面附着的有机污染物。（排出的沉渣一般只含约（排出的沉渣一般只含约5 5的的有机物。）有机物。）对污水起到预曝气作用。对

7、污水起到预曝气作用。曝气沉砂池曝气沉砂池三、离心分离三、离心分离（一）压力式水力旋流器（一）压力式水力旋流器v体积小，用料少，单位容积的处体积小，用料少，单位容积的处理能力高；理能力高；v表面负荷高达表面负荷高达1000 1000 m m3 3/(m/(m2 2h)h)；v设备易受损，电耗较大。设备易受损，电耗较大。（二）重力式水力旋流器（二）重力式水力旋流器v直径大，离心力作用减弱，主要直径大，离心力作用减弱，主要靠重力完成分离；靠重力完成分离；v表面负荷仅表面负荷仅252530 30 m m3 3/(m/(m2 2h).h).（三）离心机（三）离心机v常速（低速、中速）、高速离心常速（低速

8、、中速）、高速离心机；机；v转筒式、管式、盘式、板式离心转筒式、管式、盘式、板式离心机等。机等。第二节第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除水中悬浮物质和胶体物质的去除一、沉淀一、沉淀（一）沉淀的基本类型（一）沉淀的基本类型（1 1）自由沉降）自由沉降颗粒之间呈离散状态，颗粒之间呈离散状态，互不聚合，单独进行沉降互不聚合，单独进行沉降；其其形状、尺寸、质量等均不改变；形状、尺寸、质量等均不改变；如：沉砂池及初次沉淀池的初期沉降。如：沉砂池及初次沉淀池的初期沉降。（2 2）絮凝沉降）絮凝沉降沉降过程中各颗粒之间互相黏结而沉降过程中各颗粒之间互相黏结而凝聚成为较大凝聚成为较大的的絮凝体絮凝体；其尺寸

9、、质量随深度而逐渐变大；其尺寸、质量随深度而逐渐变大；如：混凝沉淀池、初次沉淀池的后期、二次沉淀池中的初期如：混凝沉淀池、初次沉淀池的后期、二次沉淀池中的初期沉降。沉降。P88（3 3）拥挤沉降（成层沉降）拥挤沉降（成层沉降）颗粒在水中浓度较大时，大量颗粒形成一个整体，共同下沉颗粒在水中浓度较大时，大量颗粒形成一个整体，共同下沉；颗粒间的颗粒间的相互位置不变相互位置不变，清水与泥水间，清水与泥水间界面清晰界面清晰；如：高浊度水的沉淀、二沉池后期的沉降。如：高浊度水的沉淀、二沉池后期的沉降。（4 4）压缩沉降）压缩沉降上层颗粒靠重力作用挤压下层颗粒，挤出水分；上层颗粒靠重力作用挤压下层颗粒，挤出

10、水分；颗粒群体被压缩颗粒群体被压缩；进程；进程非常缓慢；非常缓慢；如：沉淀池底部的污泥斗中，或污泥浓缩池内。如：沉淀池底部的污泥斗中，或污泥浓缩池内。以下重点讨论以下重点讨论自由沉降自由沉降过程：过程：P89P89低浓度的离散颗粒，低浓度的离散颗粒，在静水中在静水中受到两个基本力的作用：受到两个基本力的作用：重力重力Fg水的浮力水的浮力Fb颗粒受到的颗粒受到的净作用力净作用力Fn为：为：此即颗粒沉降的推动力此即颗粒沉降的推动力ssbgngV)(FFF当颗粒下沉时，立即受到当颗粒下沉时，立即受到阻力阻力Fd的作用的作用：2uACF2sDd当推动力和阻力达到平衡时，颗粒将以等速下沉。当推动力和阻力

11、达到平衡时，颗粒将以等速下沉。若颗粒是直径为若颗粒是直径为d d的均质球形，则此时的沉速为：的均质球形，则此时的沉速为：C CD D:球形颗粒阻力系数，与雷诺数有关球形颗粒阻力系数，与雷诺数有关gdC)(34uDs2在实际应用中，一般通过在实际应用中，一般通过沉淀试验沉淀试验来判定水样的沉降性能。来判定水样的沉降性能。P92设计最小沉速设计最小沉速u0u=1.74*10-2 m/minx054沉淀池进口的整流措施：采用沉淀池进口的整流措施：采用挡板、穿孔墙、淹没孔，或组合式挡板、穿孔墙、淹没孔，或组合式；出口：常采用出口：常采用溢流式集水槽、淹没孔口、锯齿形三角堰口溢流式集水槽、淹没孔口、锯齿

12、形三角堰口等。等。（二）沉淀池（二）沉淀池 1 1、平流式沉淀池、平流式沉淀池最早、最常用的形式，适用于较大流量的水处理厂；最早、最常用的形式，适用于较大流量的水处理厂；沉淀池底微有坡度，一般为沉淀池底微有坡度，一般为0.010.010.020.02。平流沉淀池的几种配水方式平流沉淀池的几种配水方式平流沉淀池的集水槽布置方式平流沉淀池的集水槽布置方式2 2、竖流式沉淀池、竖流式沉淀池平面形状一般为圆形或方形，一般不设排泥机械，靠静水压头排泥；平面形状一般为圆形或方形，一般不设排泥机械，靠静水压头排泥；沉淀池单池容量小，水量较大时不宜采用。沉淀池单池容量小，水量较大时不宜采用。竖流式沉淀池剖面图

13、竖流式沉淀池剖面图竖流式沉淀池平面图竖流式沉淀池平面图竖流式沉淀池实验室模型竖流式沉淀池实验室模型3 3、辐流式沉淀池、辐流式沉淀池直径较大、水深相对较浅的圆形池子，适用于大型水厂；直径较大、水深相对较浅的圆形池子，适用于大型水厂；一般采用机械排泥，刮泥机每小时转一般采用机械排泥，刮泥机每小时转2 24 4周；周；可设计为可设计为中央进水、周边出水中央进水、周边出水，周边进水、中央出水周边进水、中央出水，或周边进水、或周边进水、周边出水周边出水等形式。等形式。缺点：进口处流速很大，影响沉降效果。缺点：进口处流速很大，影响沉降效果。辐流式沉淀池辐流式沉淀池溢流堰溢流堰选择沉淀池类型时应综合考虑以

14、下因素：选择沉淀池类型时应综合考虑以下因素：水量的大小；水量的大小；水中悬浮物质的物理性质及其沉降特性；水中悬浮物质的物理性质及其沉降特性；处理厂的总体布置与地形地质情况等。处理厂的总体布置与地形地质情况等。4 4、斜管、斜管/斜板沉淀池斜板沉淀池（斜流式沉淀池）（斜流式沉淀池）斜板沉淀池斜板沉淀池/斜管沉淀池斜管沉淀池（蜂窝形或波纹形管）；（蜂窝形或波纹形管）；浅池沉降原理：浅池沉降原理：沉淀池越浅，沉淀时间越短；沉淀池越浅，沉淀时间越短；增加了沉淀池面积，缩短了沉淀时间，改善了水力条件，增加了沉淀池面积，缩短了沉淀时间，改善了水力条件，因此可大幅度提高处理能力。因此可大幅度提高处理能力。斜

15、板斜板/斜管沉淀池缺点：斜管沉淀池缺点：当泥量增加时，若排泥不畅，易产生泛泥现象，出水水质恶化；当泥量增加时，若排泥不畅，易产生泛泥现象，出水水质恶化；水流停留时间短，耐冲击负荷的能力较差；水流停留时间短，耐冲击负荷的能力较差；斜板斜板/斜管施工要求高，易变形、积泥，需用高压水定期冲刷；斜管施工要求高，易变形、积泥，需用高压水定期冲刷；上部易滋生大量藻类，影响运行及水质。上部易滋生大量藻类，影响运行及水质。应用场合：应用场合：给水处理厂；工业废水处理厂等。给水处理厂；工业废水处理厂等。根据根据水流和泥流的相对方向水流和泥流的相对方向，可分为：，可分为：异向流（逆向流）、同向流、侧向流（横向流）异向流（逆向流）、同向流、侧向流（横向流）斜管沉淀池斜管沉淀池斜板沉淀池斜板沉淀池