水污染控制工程(4)

水污染控制工程（下）主讲：成官文建筑精选课件教学要求：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　污水的物理处理建筑精选课件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。建筑精选课件一、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/m3。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。建筑精选课件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>1000mm时，框架应加横向肋条。栅条材质为A3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>0.2m3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。建筑精选课件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。建筑精选课件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·sinα/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/tgα，式中：L1＝(B－B1)/2tgα1，L2＝L1/2，H1＝h2＋hL1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＝AmaxW1×86400/K总×1000(m3/d)。式中：W1为栅渣量(m3/103m3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。建筑精选课件二、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。建筑精选课件区域沉淀（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，CAρyu2/2。带入整理得：u＝(ρg－ρy)gd2/18μ，即斯托克斯公式。建筑精选课件可见沉速u与ρg－ρy以及d2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≧ui的颗粒，可在时间ti内全部沉淀去除；而对u记录

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