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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(mén)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。,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0.100.05m3/103m3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

2、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),上海松江東部污水處理廠,上海松江東部污水處理廠,上海松江東部污水處理廠,上海天山水質(zhì)凈化廠,上海曲陽(yáng)水質(zhì)凈化廠,GL型格柵除污機(jī),上海石洞口污水處理廠,上海嘉定水質(zhì)凈化廠曝氣沉砂池前細(xì)格柵,格柵運(yùn)行的控制,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,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,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

3、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)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)， 可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。 城市污水一般取0.10.4m。,格 柵 的 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算,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：qvmax-最大設(shè)計(jì)流 量，m3/s； d-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總由下式?jīng)Q定 式中

4、：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。,格 柵 的 建 筑 尺 寸,4.格柵的總建筑長(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(kāi)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?jīng)Q定 式中： W1-柵渣量，m3/103m3污水； KZ-生活污水流量總變化系數(shù)。,作用用于廢水處理或短小纖維的回收,型式振動(dòng)篩網(wǎng)水力篩網(wǎng),填埋焚燒（820以上）堆肥將柵渣粉碎后再返回廢水中，作為

5、 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：,第二節(jié) 沉淀的理論基礎(chǔ),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,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

6、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； uS-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，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uS與下述因素有關(guān)：,斯

7、托克斯定律,當(dāng)S大于L時(shí)，S-L為正值，顆粒以u(píng)S下沉；當(dāng)S與L相等時(shí)，uS=0，顆粒在水中呈懸浮狀態(tài)，這種顆粒不能用沉淀去除；S小于L時(shí)，S-L為負(fù)值，顆粒以u(píng)S上浮，可用浮上法去除。uS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。uS與成反比，隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。,沉淀池的工作原理,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,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?；顆粒一經(jīng)沉到池底，即認(rèn)為

8、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-顆粒的水平分速；qv-進(jìn)水流量；A-沉淀區(qū)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，Hb；H-沉淀區(qū)的水深；b-沉淀區(qū)寬度。,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沉降速度u。,設(shè)u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當(dāng)顆粒沉速uu0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10-12a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10-12b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

9、。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。,在同一沉淀時(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)沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP%，其中的 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10-12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 qv/A-反映沉淀池效力的參數(shù)，一般稱為沉淀池的表面負(fù)荷率，或稱沉淀池的過(guò)流率，用符號(hào)q

10、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過(guò)流率或表面負(fù)荷率。 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

11、砂池去除的砂粒比重為2.65、粒徑為0.2mm以上。城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3計(jì)算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應(yīng)按2日沉砂量計(jì)算，貯砂斗壁的傾角不應(yīng)小于55。排砂管直徑不應(yīng)小于200mm。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；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)

12、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： qvmax-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30m3/106m3 （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 的 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； 則貯砂斗的上口寬b2為： 貯砂

13、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-貯砂斗高度，m。 8.核算最小流速vmin 式中： qvmin-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 的 計(jì) 算 公 式,平 流 式 沉 砂 池 設(shè) 計(jì) 總 結(jié),平流式沉砂池設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可根據(jù)最大設(shè)計(jì)流量，選定最大水平流速、最大水力停留時(shí)間和有效水深，計(jì)算出沉砂池池長(zhǎng)和池寬，然后按最小流量驗(yàn)算最小

14、流速是否滿足0.15m/s要求，如不滿足，需迭代計(jì)算。最后，按設(shè)計(jì)人口數(shù)、每人每日沉砂量和儲(chǔ)砂時(shí)間，計(jì)算泥斗容積，再根據(jù)泥斗高度，選定超高（ 0.3m）和有效水深，計(jì)算出沉砂池總高。也可根據(jù)表面流量負(fù)荷和除砂效率進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。,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)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?；肷安邸榱耸蛊貧饽芷鸬匠貎?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)

15、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0.4m/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%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,上海曲陽(yáng)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46min；當(dāng)雨天最大流量時(shí)為13min。如作為預(yù)曝氣，停留時(shí)間

16、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(mén)；供氣量可參照表106。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)：,平流式水力旋流沉砂池,上海石洞口污水處理廠,上海石洞口污水處理廠,工作流態(tài)：Pista360旋流沉砂池不同于其它旋流沉砂池，進(jìn)水渠道改進(jìn)成為一條封閉的充滿流傾斜進(jìn)水渠，進(jìn)水直接進(jìn)入沉砂池底部，由于射流的作用，在池內(nèi)形成旋流，同時(shí)在中心軸向槳板的定速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下于中部形成一個(gè)向上的推動(dòng)力，使水流在垂直面亦形成環(huán)流。在垂面環(huán)流和射流的共同作用下，水流在沉砂池中以螺旋狀前進(jìn)，砂粒在離心力作用下撞向池壁沿水流滑入池底。積于池底的砂粒由于垂面環(huán)流的水平推動(dòng)作用向池中心匯集跌入積砂斗，部分較輕的有機(jī)物則在中部上升水流的作用下重新進(jìn)入水中。水流在分選區(qū)內(nèi)回轉(zhuǎn)一周(360)后，進(jìn)入與進(jìn)水渠同流向但位于分選區(qū)上部的出水渠道。去除的沉砂跌入砂斗蓋板中心的