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1、废水处理理论与工程全册配套废水处理理论与工程全册配套 最完整精品课件最完整精品课件1 废水处理理论与工程废水处理理论与工程 - -教材：排水工程（下）教材：排水工程（下） 第一篇第一篇 总论总论 总 论 污水的性质与污染指标 水体污染与自净 污水 污水的性质与表征的指标 水体污染及危害 水体自净的基本规律 水环境保护 污水处理的基本方法与系统 第一章第一章 污水的性质与污染指标污水的性质与污染指标 1.1污水 什么是污水？ 污水的分类？ 污水是生活污水、工业废水、被污染 的雨水的总称。 生活污水 工业废水 初期雨水 生产污水 生产废水 城市污水 污水的最终出路？ 排放水体 灌溉田地 重复利用

2、排放水体 重复利用 灌溉田地 污水的危害？ 1.危害人体健康 2.影响工农业生产 3.影响景观环境 4.影响渔业资源 5.破坏生态平衡 1.2城市污水的性质与污染指标城市污水的性质与污染指标 1.2.1城市污水的物理性质及指标城市污水的物理性质及指标 1、水温：污水的水温，对污水的物理性质、化 学件质及生物性质有直接的影响。 2、色度 3、臭味：生活污水的臭味主要由有机物腐败产 生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性 化合物造成。 4、固体含量： 总固体TS？ 悬浮固体SS？ 挥发性悬浮固体VSS？ 非挥发性悬浮固体NVSS？ 总固体量 (英文缩写为TS)，把定量水样在105110烘 箱中烘

3、干至恒重，所得的重量即为总固体量。 悬浮固体(英文缩写为ss)后，把水样用滤纸过滤被滤纸截 留的滤渣，在105110烘箱中烘干至恒重，所得重量 称为悬浮固体。 1.2.2污水的化学性质及指标污水的化学性质及指标 1、无机物及指标： （1）酸碱度：用pH表示，7表示碱性，7表示酸性。 另一重要概念碱度？碱度指污水中含有的、能与强酸 产生中和反应的物质亦即H+的受体。 污水中碱度的计算： 氢氧化 物碱度 碳酸盐 碱度 重碳酸 盐碱度 （2）氮磷： 污水中氮及其化合物 污水中磷及其化合物 凯氏氮 总氮TN 有机氮 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 有机磷，生活污水中约3mg/L 无机磷，生活污水中约7mg

4、/L （3）硫酸盐与硫化物 污水中的硫酸盐用硫酸根SO42- 表示。生活污水的硫 酸盐主要来源于人类排泄物；工业废水如洗矿、化工、制 药、造纸和发酵等工业废水，含有较高硫酸盐，浓度可达 1500一7500 mg/L。 SO42-在缺氧的条件下，由于硫酸盐还原菌、反硫化菌的 作用，被脱硫、还原成H2S，H2S在噬硫细菌的作用下形成 H2SO4。 对排水管壁 具有腐蚀性 （4）氯化物 生活污水中的氯化物主要来自人类排泄物，每人每日排 出的氯化物约59g。工业废水(如漂染工业、制革工业等) 以及沿海城市采用海水作为冷却水时，都含有很高的氯化物。 氯化物含量高时，对管道及设备有腐蚀作用；如灌溉农田，

5、会引起土壤板结；氯化钠浓度超过4000mg/L时对生物处理 的微生物有抑制作用。 （5）非重金属无机有毒物 氰化物：污水中的氰化物主要来自电镀、焦化、高炉 煤气、制革、翅料、农药以及化纤等工业废水，氰化 物是剧毒物质。 砷化物：污水中的砷化物主要来自化工、有色冶金、 焦化、火力发电、造纸及皮革等工业废水。 砷化物在污水中的存在形式是无机砷化物(如亚砷酸盐 AsO2-，砷酸盐AsO43-)以及有机砷(如二甲基砷)。对人 体的毒性排序为有机砷亚砷酸盐砷醋盐。砷会在 人体内积累，属致癌物质(致皮肤癌)之一。 （1）重金属离子- 汞、镉、铬、铅-对生物和人体 有毒（蓄积），毒性慢、危害大。 （2） 重

6、金属的危害： 不能降解，只能形态上转换-离子变沉淀； 常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源； 形态转换增强毒性，甲基汞无机汞； 易通过食物链成千上万的富集。 （6）重金属离子 （二）有机污染物 有机物分为易生物降解和难生物降解二类 1、易生物降解有机物 自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等 （好氧微生物） CO2+H2O+合成新细胞 有机物 （厌氧微生物） 脂肪酸、醇 、 沼气 常用COD, BOD, TOD,TOC表示有机物 2.难生物降解有机物 大多为人工合成有机物，例如：塑料、合 成橡胶、合成洗涤剂、有机农药等。 主要特征 ： 稳定，不易被微生物降解 例如白色污染； 多有害健康

7、-例如“三致” 物 质； 常用COD, TOD, TOC表示。 （三）有机物污染指标 表示有机物的综合指标可分为两大类： 1、以氧（O）表示的指标 理论需氧量(ThOD) 化学需氧量(COD) 生化需氧量(BOD) 总需氧量(TOD) 2、以碳（C）表示的指标 理论有机碳(ThOC) 总有机碳(TOC) 单位常以mg/L表示。 测定水中有机物的原因： 有机物进入水体后，将在微生物的作用下进行氧化分解， 使水中的溶解氧（DO）逐渐减少。当水中有机物较多， 氧化作用进行的太快而不能及时从大气中吸收充足的氧来 补充消耗时，水中的氧就可能降的很低，当低于34mg/L 时就会影响鱼类的生活。当水中溶解氧

8、耗尽后，有机物便 开始腐化，发出臭气，影响环境卫生。有机物又是很多微 生物（其中包括可引起污染疾病的细菌）生长繁殖的良好 食料；有毒有机物更将直接危害人体健康和动植物的生长。 因此，废水中有机物的浓度是一个十分重要的水质指标。 理论需氧量（ThOD）是根据化学方程式计算求得的有 机物被全部氧化所需的氧量。 例如，含有300mg/L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算下： C6H12O6+6O26CO2+6H2O 180 632 ThOD 326 300 180 因此，ThOD=320mg/L（以氧表示） 理论需氧量(ThOD) 化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下，水中有机物 与强氧化剂（如重铬酸钾

9、、高锰酸钾）作用所消耗的氧量。当 用重铬酸钾作为氧化剂、硫酸根作为催化剂时，水中有机物几 乎可以全部（约9095左右）被氧化。这时所测得的好氧 量为重铬酸钾好氧量或称化学需氧量，以CODCr或COD表示。 在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。所以一般测得的 COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，因此，它无法区 分可生物降解和不可生物降解的物质。 COD=CODB+CODNB 式中，CODB可生物降解的COD； CODNB不可生物降解的COD。 此外，COD不包括硝化所需的氧量。 化学需氧量(COD) 下式表示重铬酸钾与有机物的化学反应： OHCOCrHOCr AgSO 22 2 72 3

10、 4 有机物 Ag2SO4用作催化剂。 水中Cl-多于30mg/L将明显干扰测定，因为： OHCrClHOCrCl 2 3 2 2 72 723146 且当用Ag2SO4作催化剂时，部分Ag2SO4将消耗于与Cl- 起化学反应，加HgSO4可以防止干扰，因此可见，此法测 定手续比较复杂。 如用高锰酸钾作为氧化剂，则所测得的好氧量常称 为耗氧量，以OC或CODMn表示。此法的优点是测定比 较快速。在一般情况下，不含氮有机物易被氧化，而含 氮有机物较难分解，而且不能区分可生物降解和不可生 物降解的物质。实际上，在测定条件下，此法仅表示出 一部分易被氧化的物质。此法一般不采用，但是，由于 其测定比较

11、简便快速，有些国家还用它作为衡量有机物 的指标。 生化需氧量(BOD) 1、定义 在有氧的情况下，由于微生物（主要是细菌）的活动，可 降解有机物稳定化所需的氧量，称为生化需氧量，常以BOD 表示。下图所示为有机物氧化和微生物细胞合成的关系。 有机物 （可生物降解的） （CODB） 呼吸 （氧化） CO2、H2O、能、NH3 Oa A B 合成 细胞 Oc 细胞 D C 残存物质 CO2、H2O、NH3、能 细胞 NO3、能 Ob 内源呼吸 Od 图1 好氧生物降解 在上图可以看出，在好氧情况下，异养细菌通过自身的生 命活动氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸入的有机 物氧化成简单的无机物，并放

12、出其生长、活动所需要的能量， 而把另一部分有机物及其某些分解产物转化为生物体所必须的 营养物质，组成新的细菌物质。Oa就是细菌氧化被吸收的有机 物的一部分所消耗的氧量。在细菌的生长过程中，除吸收入菌 体内的一部分有机物被氧化，放出能量外，组成细菌的细胞物 质也在进行氧化，同时放出能量。这种细胞物质的氧化称为内 源呼吸。Ob表示这部分氧化所消耗的氧量。有机物氧化分解所 产生的氨在硝化细菌的作用下能被氧化成NO2-和NO3-，同时放 出能量和组成新的细胞。Oc和Od表示在这个过程中所消耗的氧 量。 显然，在有氧的条件下，废水中有机物的分解一般可分两 个阶段。第一阶段（亦称碳氧化阶段），主要是不含氮

13、有机物 的氧化，但也包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有 机物的继续氧化，这也是有机物中碳氧化为二氧化碳的过程。 碳氧化阶段所消耗的氧称为碳化需氧量或碳化BOD。Oa和Ob之 和即表示这部分生化需氧量。总的碳化需氧量常称为第一阶段 生化需氧量，也称完全或总的生化需氧量。由于硝化作用所消 耗的氧量称为硝化需氧量或硝化BOD。Oc和Od之和表示这部分 生化需氧量（忽略细菌内源呼吸产生的氨进一步氧化所消耗的 氧）。总的硝化需氧量称为第二阶段生化需氧量。 在污染水（如生活污水或被生活污水污染的河水）中一般也 含有一些硝化细菌。实际上，在生物氧化的初期就会发生硝化 作用。但是这个过程常要在57d甚

14、至10d以后才能显著展开， 因而在氧化的开始阶段往往察觉不出硝化的干扰。因为氨已经 是无机物，所以作为有机物的污染指标只采用碳化需氧量。再 者，当废水排入河川后，不一定全部的氨被氧化称NO3-，并且 在缺氧条件下反硝化细菌可利用NO2-和NO3-作为氧源。所以对 于控制水体污染来说，可以认为碳化需氧量才是氧的真正消耗 量。 生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物的种类、 数目及温度，而在测定过程中溶解氧又是逐渐消耗的。所以测 定生化需氧量就必须保持一定的温度，同时也需要规定一定的 时间。通常是在20OC温度下培养5d检查溶解氧的损失，用BOD5表 示，单位以O2mg/l计。 生化需氧量测

15、定是一种生物学的测定方法，能在尽可能和 天然条件相似的情况下，确定有机生物利用废水中的有机物所 消耗的氧量，从而间接表示出有机物的含量。所以在1933年即 被列入美国水和废水标准检验法中，并作为水污染控制工 作的最广泛采用的测定方法之一。 The end Thank you 水体自净的基本规律水体自净的基本规律 及相关理论及相关理论 2.2.1 水体的自净作用水体的自净作用 1、水体自净？ 污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生 物化学的作用，使污染的浓度降低或总量减少，受污 染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水 体自净。 2、水体自净能力？ 水体所具备的上述能力称为水体自净

16、能力或自净容量。 若污染物的数量超过水体的自净能力，就会导致水体 污染。 水体自净过程非常复杂，按机理可分为3类：物理净 化作用：水体中的污染物通过稀释、混合、沉淀与挥发， 使浓度降低，但总量不减；化学净化作用：水体中的 污染物通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚 (属物理化学作用)等过程，使存在形态发生变化及浓度降 低，但总量不减；生物化学净化作用：水体中的污染 物通过水生生物特别是微生物的生命活动，使其存在形 态发生变化，有机物无机化，有害物无害化，浓度降低， 总量减少。可见，生物化学净化作用是水体自净的主要 原因。 3、水体自净过程： 物理净化作用； 1）稀释： 污水排入水体后，在

17、流动的过程中，逐渐和水体水相混合，使污染 物的浓度不断降低的过程称为稀释。在下流某个断面处污水与河水 完全混合，该断面称为完全混合断面(BB断面)。 对流 （由于水流流动造成） 扩散 （由于浓度差造成） 受两种 运动形 式影响 污水与水体水混合后污染物浓度降低。河流的混合稀释效果， 决定于混合系数 。 2）混合 总 混 Q Q 若河水流量为Q，污水流量为q，能与污水混合的河水流量为Q混，大型河流 Q总= q+ Q混，中、小型河流的全部河水都能与污水混合，则Q混Q。 混合系数受河流形状、污水排污口形式(包括排污口构造、排污方式、排污量 等)等因素的影响。 若要计算出徘污口下游某特定断面处的混合系

18、数，可采用下式。该特定断 面称为计算断面或控制断面(如图23，AA断面)： 混合系数确定: 断面混合浓度确定： (3)沉淀与挥发 污染物中的可沉物质，可通过沉淀去除，使水体中 污染物的浓度降低，但底泥中污染物的浓度增加，如果 长期沉淀，淤积河床，一旦受到暴雨冲刷成扰动，可对 河水造成二次污染。沉淀作用的大小可用下式表达： 式中 C水中沉淀物浓度，mg/L； k3沉降速率常数（沉淀系数），如果k3取负数， 表示已沉降物质再被冲起，d-1。 2化学净化作用 (1)氧化还原反应： 氧化还原是水体化学净化的主要作用。水体中的溶解氧可与某些污染物产生 氧化反应。如铁、锰等重金属离子可被氧化成难溶性的氢氧

19、化铁、氢氧化锰而沉 淀。还原反应则多在微生物的作用下进行，如硝酸盐在水体缺氧条件下由反硝 化菌的作用还原成氮(N2)而被去除。 (2)酸碱反应： 前面已述及，水体存在的地表矿物质(如石灰石)以及游离二氧化碳、碳酸系 碱度等，对排入的酸、碱有一定的缓冲能力，使水体的pH值维持稳定。当排入 的酸、碱量超过缓冲能力，水体的pH值会发生变化。若变成偏碱性水体，会引 起某些物质的逆向反应，例如已沉淀底泥中的二价铬、硫化砷等，可分别被氧化 成六价格、硫代亚砷酸盐而重新溶解；若变成偏酸性水体，上述反应逆向进行。 (3)吸附与凝聚 属于物理化学作用。产生这种净化作用的原因在于天然水中存在着大量具 有很大表面能

20、并带电荷的胶体微粒。胶体微粒有使能量变为最小及同性相斥、异 性相吸的物理现象，它们吸附和凝聚水体中各种阴、阳离子，然后扩散或沉降， 达到净化的目的。 3生物化学净化作用 大 水体生物化学净化过程示意图： 水体水质的基本模型（略） 河流的氧垂曲线(菲利普斯方程） 研究河流中DO的变化规律-DO的重要性（生态平衡） 1、河流中的溶解氧变化 存在两种变化趋势： 有机物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降； 降解耗氧速率-与有机物浓度成正比 河流流动过程中，接受大气复氧，使DO上升。 复氧速率-与亏氧量成正比 两种作用的结果-形成氧垂曲线 2.河流氧垂曲线 第一段（a-o）：有机物浓度高，耗氧速

21、率大于复氧速率， DO大幅度下降； O点溶解氧最低-氧垂点（最不利点） 第二段（o-b）：有机物浓度降低，耗氧速率小于复氧速率， DO开始逐渐回升。 第三段（b以后）：溶解氧回升至起始阶段。 水环境保护 水体水质评价 现状、预断评价 现状评价一般采用的两种方法： （1）综合污染指数法 K= K 0.3 （2）水质质量系数法 P= i i k C C C 0 i C Ci 0 综合污染指数(K)法是表 示各种污染物对水体综合 污染程度的一种数量指标 地面水体各种污染物的统一最高允许指标 各种污染物的地面水环境质量标准 各种污染物的实测浓度 预断评价是指人类活动对水质可能产生的 影响进行预先的断定

22、和评价。在建立新的工业 基地时必须进行这项工作。 预断评价又分为一般评价和目标评价。一 般评价是查明工业建设地区的环境现状、自 净能力和环境容量，并以此作根据布置该地区 的工业布局。目标评价系指估算生产污水的水 量、水质及对环境可能产生的影响。 预断评价的数学模式和生态系统模式，可 参考有关文献。 预断评价：预断评价： 水环境容量水环境容量 定义：在满足水环境质量标准的条件下，水体最大 允许的污染负荷量，又称水体纳污能力。 （1）与水体本身有关 （2）与所排放污染物的量有关 W=f（x，Q，Ck，Co，q，t） 水环境法规与标准水环境法规与标准 （1）我国环保立法 （2）我国水环境标准 包括水

23、环境质量标准 和污水排放标准 污水处理基本方法与系统 污水处理方法的分类污水处理方法的分类 1. 1按作用原理分 （1）物理法：通过物理作用分离污水中主要呈悬 浮态的污染物质。 沉淀法（重力分离）沉砂池、沉淀池、 隔油池 筛滤法（截留）格栅、微滤机、砂滤、 真空过滤机、压滤机 气浮法加压空气气浮 反渗透法（半渗透膜） （2）化学法：利用化学反应来分离回收污水中的污染物 使其无害化处理多为溶解性物质 混凝 中和法（处理酸碱废水） 氧化还原 电解法（处理含铬、氰等废水） 吸附法（脱色，除臭，含砷、汞等） 电渗析法 （3）生物法：利用微生物新陈代谢功能，使污水中溶解、 胶体状态的污染物质被降解为无害

24、化合物。 活性污泥法 生物膜法生物滤池、转盘、接触氧化、流化床、 自然处理氧化塘、土地处理 厌氧处理高浓度有机废水、污泥 2.按处理程度分 （1）一级处理呈悬浮态的固体污染物，称预处理。 （2）二级处理呈胶体或溶解态的污染物，称常规处理 （3）三级处理氮磷等营养物质，难降解的有机物，出 水回收利用，称深度处理 2.4.22.4.2、污泥处理、污泥处理 污泥中含有大量有机物、营养物、细菌、寄生虫 的处理方法： （1） 减量（浓缩、脱水） （2） 稳定处理（好氧或厌氧消化） （3） 最终处置（填地、投海、焚烧、建筑材料） （4） 综合利用 污水污泥典型工艺流程污水污泥典型工艺流程 污水处理原则：污

25、水处理原则：由简到繁由简到繁,先易后难：物理法先易后难：物理法 化学法化学法 生物法，先除大块悬浮物再去除胶体和溶解性物质生物法，先除大块悬浮物再去除胶体和溶解性物质. The end Thank you 第第2 2篇篇 城市污水处理城市污水处理 污水的物理处污水的物理处 理理 1、城市污水进行物理处理的原因？ 首先明确两个问题： 2、物理处理的对象和采用的方法？ 生活污水和工业废水都含有大量的漂浮物与悬浮物质，其中包括无 机性和有机性两类。由于污水来源广泛，所以悬浮物质含量变化幅度很 大，从几十到几千mg/L，甚至达数万mg/L。为了减轻后续处理负荷， 对城市污水进行物理处理是非常有必要的。

26、 污水物理处理法的去除对象是漂浮物、悬浮物质。 采用的处理方法与设备主要有： 筛滤截留法筛网、格栅、滤池与微滤机等； 重力分离法沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池等； 离心分离法离心机与旋流分离器等。 主要内容：主要内容： l什么是格栅？什么是格栅？ l格栅的基本构造？格栅的基本构造？ l格栅在水处理工程中的作用？格栅在水处理工程中的作用？ l格栅的选型和设计？格栅的选型和设计？ 水处理系统的“把门人”格 栅 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安 装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理 厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如 纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制 品等，以便减轻后

27、续处理构筑物的处理负荷，并 使之正常运行。被截留的物质称为栅渣。 栅渣的含水率约为70一80，容重约为 750kgm3。 格栅的构造：格栅的构造： 从格栅的构造可以看出，格栅由三大 部分组成： l一组相平行的金属或塑料栅条；一组相平行的金属或塑料栅条； l金属框架；金属框架； l清污装置。清污装置。 格栅栅条的断面形状有圆形、矩形及 方形，圆形的水力条件较方形好，但刚度 较差。目前多采用断面形式为矩形的栅条。 栅条的断面形状： 栅条断面形状及尺寸 格栅的主要功能： 由于格栅栅条之间有一定的间距，可拦截和去除水中粗大 的悬浮物及杂质。栅条间距的大小决定可拦截杂质的尺寸。间 距越小，可拦截杂质的尺

28、寸越小。 根据格栅间距的大小可分为粗格栅、中格栅、细格栅以及 超细格栅。 粗格栅间距一般为粗格栅间距一般为16-2516-25毫米毫米 （人工清除（人工清除25-4025-40毫米，毫米，100100毫米）；毫米）； 中格栅间距为中格栅间距为11-1511-15毫米；毫米； 细格栅间距为细格栅间距为1.5-101.5-10毫米；毫米； 超细格栅超细格栅0.2-1.50.2-1.5毫米。毫米。 人工格栅 机械粗格栅 机械粗格栅 运行中的机械格栅 机械格栅 机械格栅 较 为 少 用 格栅的主要作用：格栅的主要作用： （1 1）保护水泵叶轮不被杂质所堵塞；）保护水泵叶轮不被杂质所堵塞； （2 2）保

29、护后续的输水管道和水处理设施不被）保护后续的输水管道和水处理设施不被 杂质所堵塞。杂质所堵塞。 在水处理工程中，格栅是用来去除可能堵塞在水处理工程中，格栅是用来去除可能堵塞 水泵机组、管道阀门以及后续处理设施的较水泵机组、管道阀门以及后续处理设施的较 粗大悬浮物，并保证整个水处理系统能正常粗大悬浮物，并保证整个水处理系统能正常 运行。运行。 由于格栅的保护功能，格栅通常安装由于格栅的保护功能，格栅通常安装 在水处理工程或被保护装置的最前端，例在水处理工程或被保护装置的最前端，例 如水处理设施的进水渠道、泵站集水井的如水处理设施的进水渠道、泵站集水井的 进口处等，成为水处理系统的进口处等，成为水

30、处理系统的“把门人把门人”。 当栅条间距为当栅条间距为1625mm时，栅渣截留时，栅渣截留 量为量为0.100.05m3/103m3污水。污水。 当栅条间距为当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留左右时，栅渣截留 量为量为0.030.01m3/103m3污水。污水。 栅渣的含水率约为栅渣的含水率约为80；密度约为；密度约为 960kg/m3。 栅条间距与栅渣截流量的关系： 人工清理的格栅人工清理的格栅 中小型城市的生活污水处理厂或所需中小型城市的生活污水处理厂或所需 截留的污染物量较少时，可采用人工清理截留的污染物量较少时，可采用人工清理 的格栅。这类格栅是用直钢条制成，一般的格栅。这类格栅是用

31、直钢条制成，一般 与水平面成与水平面成30o o-60o o倾角安放，倾角小时，倾角安放，倾角小时， 清理时较省力，但占地则较大。清理时较省力，但占地则较大。 带溢流旁通道的人工清理格栅 人工清渣的格栅，其设计面积应采用较人工清渣的格栅，其设计面积应采用较 大的安全系数，大的安全系数，一般不小于进水管渠有效一般不小于进水管渠有效 面积的面积的2 2倍。倍。 在污水泵站前集水井中的格栅，应特别在污水泵站前集水井中的格栅，应特别 注重有害气体对操作人员的危害，并应采注重有害气体对操作人员的危害，并应采 取有效的防范措施。格栅间应设置操作平取有效的防范措施。格栅间应设置操作平 台台。 机械清渣的格栅

32、机械清渣的格栅 机械清渣的格栅简称为机械格栅，机械清渣的格栅简称为机械格栅， 倾角一般为倾角一般为6060O O9090O O。机械清渣格栅过。机械清渣格栅过 水面积，一般应不小于进水管渠的有效水面积，一般应不小于进水管渠的有效 面积的面积的1.21.2倍倍。 l问题：问题： 为什么人工格栅的设计过水面积一般不为什么人工格栅的设计过水面积一般不 小于进水管渠有效面积的小于进水管渠有效面积的2 2倍，而机械格栅倍，而机械格栅 的过水面积只需不小于进水管渠有效面积的过水面积只需不小于进水管渠有效面积 的的1.21.2倍？倍？ 机械格栅栅渣的排除 机械格栅栅渣的排除 机械格栅栅渣的排除 设计规范相关

33、规定设计规范相关规定 l6.3.4 格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引 除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链；链 动刮板除污机或回转式固液分离机应大于动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。 l6.3.5 格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅 前最高设计水位前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设，工作平台上应有安全和冲洗设 施。施。 l6.3.6 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.71.0m。 工作

34、平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于 1.5m，采用人工清除时不应小于，采用人工清除时不应小于1.2m。 6.3.7 粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格 栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。 6.3.8 格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出 料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置 除臭处理装置。 6.3.9 格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的 检测与报警装置。 )/( 1000 86400 31max dm Kz Wq W v 式中：W1栅渣量（m3103m3污水）， 取0.1-0.01； KZ生活污水流量总变化系数。 5每日栅渣量W由下式决定

35、 L/s4610152540701202004007501600 KZ2.32.22.12.01.891.801.691.591.511.401.301.20 The end Thank you 沉淀的基础理论沉淀的基础理论 城市污水处理厂典型工艺流程城市污水处理厂典型工艺流程 厌氧区 缺氧区 好氧区 城市污水处理厂中的沉淀池城市污水处理厂中的沉淀池 沉沉 淀淀 池池 沉淀法是水处理中最基本、最简单和最常 用的方法之一。沉淀法是利用水中悬浮颗粒 的可沉降性能可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用， 以达到悬浮颗粒与水相分离悬浮颗粒与水相分离的一种过程。 按照废水的性质与所要求的处理程度的不 同，

36、沉淀处理工艺可以是整个水处理过程中 的一个工序，亦可以作为唯一的处理方法。 概概 述述 自来水厂中，沉淀池是最普遍应用的 主要处理设施之一，用于分离混凝反应过分离混凝反应过 程产生的化学矾花，程产生的化学矾花，使处理后的原水得以 澄清。 1用于废水的预处理用于废水的预处理 沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中含有沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中含有 的砂粒。的砂粒。 2用于污水的初步处理用于污水的初步处理（初次沉淀池初次沉淀池） 用初次沉淀池可较经济的去除悬浮有机物，以减轻后用初次沉淀池可较经济的去除悬浮有机物，以减轻后 续生物处理构筑物的有机负荷。续生物处理构筑物的有机负荷。

37、 在典型的污水处理厂中，有下列四种用法： 3 3用于生物处理后的固液分离用于生物处理后的固液分离（二次沉淀池）（二次沉淀池） 二次沉淀池，主要用来分离生物处理工艺中产生的二次沉淀池，主要用来分离生物处理工艺中产生的 生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。 4 4用于污泥处理阶段的污泥浓缩用于污泥处理阶段的污泥浓缩 污泥浓缩池是将来自初沉池及二沉池的污泥进一步污泥浓缩池是将来自初沉池及二沉池的污泥进一步 浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理 费用等。费用等。 球状颗粒自由沉淀时力的平衡球状颗粒自由沉

38、淀时力的平衡 若假定： 颗粒为球形； 沉淀过程中颗粒的大小、 形状、重量等不变； 颗粒只在重力Fg作用下 沉淀，不受器壁和其它颗 粒影响。 自由沉淀及其理论基础自由沉淀及其理论基础 水中的悬浮颗粒，都因二种力的作用而发生运动：即 悬浮颗粒受到的重力重力以及水对悬浮颗粒的浮力浮力。重力大于 浮力时，下沉；两力相等时，相对静止；重力小于浮力时， 上浮。 静水中悬浮颗粒开始沉淀时，因受重力Fg 作用产生加速运动，经过很短的时间后，颗 粒的重力与水对其产生的阻力平衡时（即颗 粒在静水中所受到的重力Fg与水对颗粒产生 的阻力FD相平衡），颗粒即呈等速下沉。 悬浮颗粒在水中的运动情况：悬浮颗粒在水中的运动

39、情况： 1 1悬浮颗粒在水中受到的力悬浮颗粒在水中受到的力Fg Fg是促使沉淀的作用力，是颗粒的重力与水的浮力之差： 式中：Fg水中颗粒受到的作用力； V颗粒的体积， （d为球状颗粒的直径）； s颗粒的密度； L水的密度； g重力加速度。 )( LsLS gVgVgVFg 3 6 1 d 2 2根据牛顿定律，水对自由颗粒的阻力为：根据牛顿定律，水对自由颗粒的阻力为： 式中：FD水对颗粒的阻力； /阻力系数； A自由颗粒的投影面积， ； us颗粒在水中的运动速度，即颗粒沉速。 )2/( 2 / sLD uAF 2 4 1 d 当颗粒所受外力平衡时，当颗粒所受外力平衡时， F Fg gF FD D

40、 即 因 故 即为球状颗粒自由沉淀的沉速公式即为球状颗粒自由沉淀的沉速公式。 )2/()( 2 / sLLs uAgV 23 4 1 , 6 1 dAdV 21 / 3 )(4 L Ls s dg u 当颗粒粒径较小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的绕 流速度亦小时，颗粒主要受水的粘滞阻力作用，惯性力可以 忽略不计，绕流处于层流状态。 在层流状态下，阻力系数/24Re（ ）， 代入上式整理后得 上式即为自由颗粒在静水中的运动公式，亦称斯托克斯斯托克斯 定律定律。是水的动力粘滞度。 2 18 1 dgu Ls s Lsdu Re 斯托克斯公式斯托克斯公式表明，沉速表明，沉速u us s与下述因素有

41、关：与下述因素有关： 颗粒颗粒的密度：的密度： 当s大于L时，sL为正值，颗粒以us下沉；当 s与L相等时，us=0，颗粒在水中呈悬浮状态，这种颗 粒不能用沉淀法去除；当S小于L时，S-L为负值， us亦为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。 颗粒的直径：颗粒的直径： us与颗粒直径d的平方成正比，因此增加颗粒直径有 助于提高沉淀速度（或上浮速度），提高去除效果。 2 18 1 dgu Ls s 斯托克斯公式：斯托克斯公式： 在实际应用中，由于悬浮颗粒在形状、大小以在实际应用中，由于悬浮颗粒在形状、大小以 及密度等有很大差异，因此往往不能直接用及密度等有很大差异，因此往往不能直接用斯托斯托

42、克斯公式克斯公式进行工艺设计，但公式有助于理解沉淀进行工艺设计，但公式有助于理解沉淀 规律。规律。 水温：水温： us与成反比，随水温上升而下降；即沉速受 水温影响，水温上升，沉速增大。 沉淀池的工作原理沉淀池的工作原理 为便于说明沉淀池的工作原理以及分析水中悬浮 颗粒在沉淀池内运动规律，提出了理想沉淀池理想沉淀池这一概 念。理想沉淀池划分为四个区域，即流入区、沉淀区、 流出区及污泥区，并作下述假定： 理想沉淀池：理想沉淀池： （1）沉淀区过水断面上各点的 水流速度均相同，水平流速 为； （2）悬浮颗粒在沉淀区等速下 沉，下沉速度为u； （3）在沉淀池的流入区，水流 中的悬浮颗粒均匀分布在整

43、个过水断面上； （4）颗粒一经沉到池底，即认 为已被去除。 根据上述的假定，悬浮 颗粒自由沉降的迹线可用左 图表示。 自由沉淀示意图自由沉淀示意图 当某一颗粒进入沉淀池后，一方面随着水流在水平 方向流动，其水平流速v等于水流速度： 式中：式中：v v颗粒的水平分速；颗粒的水平分速； Q进水流量；进水流量； A A/ /沉淀区过水断面面沉淀区过水断面面 积，积，H Hb b； H H沉淀区的水深；沉淀区的水深； b b沉淀区宽度。沉淀区宽度。 bHQAQ/ / 另一方面，颗粒在 重力作用下沿垂直方向 下沉，其沉速即是颗粒 的自由沉降速度u。颗颗 粒运动的轨迹为其水平粒运动的轨迹为其水平 分速分速

44、v和沉速和沉速u的矢量的矢量 和。和。在沉淀过程中，是 一组倾斜的直线，其斜 度为iu。 设uo为某一指定颗粒的最小沉降速度。由图可以看出： 当颗粒沉速当颗粒沉速uuuu0 0时时，无论这种颗粒处于进口端的什么位置，它都可以沉 到池底被去除，即图中的迹线xy与x/y/。 当颗粒沉速当颗粒沉速u uu u0 0时，时，位于水面的颗粒不能沉淀到池底，会随水流出，如 图中轨迹xy/所示，而当其位于水面下的某一位置时，它可以沉到池底 而被去除，如图中轨迹x/y所示。说明对于沉速u1小于指定颗粒沉速u0的 颗粒，有一部分会沉到池底被去除。 图中的运动迹线中的相似三角形存在着如下的关系： 简化后得出： H

45、Lu 0 )( 0 HLu bHHLuQ)( 0 AubLu 00 AQu 0 QA反映沉淀池效率的参数，一般称为沉 淀池的表面负荷率，用符号q表示： q QA 可以看出，理想沉淀池中，u0与q在数值上相 同，但它们的物理概念不同：u0的单位是mh； q表示单位面积的沉淀池在单位时间内通过的流 量单位是m3m2h。可见，只要确定颗粒的最小 沉速u0，就可以求得理想沉淀池的表面负荷率。 QA值反映了沉淀池的沉淀效率，采用 单位为米/时，可使其涵义更为明确。例如， “某沉淀池的沉淀效率参数是某沉淀池的沉淀效率参数是3.63.6米米/ /时时”,意 思是说:“在理论上在理论上, ,该沉淀池可把沉速等

46、于和该沉淀池可把沉速等于和 大于大于3.63.6米米/ /时的悬浮物从水中分离出来时的悬浮物从水中分离出来”。 这样，QA值就具有了很直观的工程意工程意 义。义。 设沉速为u1的颗粒占全部颗粒的dP%，其中的 的颗粒 将会从水中沉淀到池底而去除。 在同一沉淀时间t， 下式成立： 故 hHu1/u0 %dP H h ; 1 tuh tuH 0 dP u u dP H h 0 1 对于沉速为u1（u1u0)的全部悬浮颗粒，可被沉 淀去除的总量为： 而沉淀池能去除的颗粒包括u u0以及uu0的两 部分，故沉淀池对悬浮物的去除率为： 式中：P0沉速小于u0的颗粒在全部悬浮颗粒中所占 的百分数； 1-P

47、0为沉速u0的颗粒去除百分数。 00 0 1 0 00 1 1 uu dPu u dP u u 0 0 0 0 1 )1 ( u udP u P 由此得出一项重要结论： 理想沉淀池的沉淀效率与池 的水面面积A有关，与池深H 无关，即与池的体积V无关。 u0H 此项结论常称为“浅池理浅池理 论论”。 q QA HLu 0 以上分析得出的斯托克斯公式斯托克斯公式和浅池理论是水 处理沉淀技术最重要的两项理论基础，是用于分析 研究水处理工程中各类沉淀现象和沉淀设施的基本 工具。 但在实际应用中，由于水中悬浮颗粒形态各异， 有时在沉淀过程中其大小、形状和密度是个变量， 或有时水中悬浮颗粒浓度较高，相互产

48、生影响等原 因，实际发生的沉淀类型与理想状态相比有很大差 异。 根据水处理工程中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度， 沉淀通常可以分成四种不同的类型。 1 1自由沉淀自由沉淀 自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过 程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀， 颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物 理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗 粒在沉砂池中的沉淀即为自由沉淀。 该过程可以用牛顿定律与斯托克斯公式描述。 2 2絮凝沉淀（干涉沉淀）絮凝沉淀（干涉沉淀） 絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不高 （50500mg/L)，但沉淀过程中悬 浮颗粒之间有互相碰撞产生絮凝作 用，颗粒团互相聚集增大

49、而加快沉 降，沉淀的轨迹呈曲线。沉淀过程 中，颗粒的质量、形状和沉速是变 化的，实际沉速很难用理论公式计 算，需通过试验测定。 典型例子化学混凝沉淀与二沉 池沉淀。 絮凝沉淀示意图絮凝沉淀示意图 3 3区域沉淀（成层沉淀、拥挤沉淀）区域沉淀（成层沉淀、拥挤沉淀） 区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高（500mg/L以 上），颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗 粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下 沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。 典型例子二次沉淀池与污泥浓缩池中均 有区域沉淀发生。 4 4压缩沉淀压缩沉淀 压缩沉淀发生在高浓度悬浮颗粒的沉降过 程中，由于悬浮颗粒浓度很高，颗粒相互之间 已挤集成团块

50、结构，互相接触，互相支承，下 层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出， 使污泥得到浓缩。 二沉池污泥斗中的浓缩过程以及在浓缩池 中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。 The end Thank you The end Thank you 沉砂池和沉淀池沉砂池和沉淀池 沉沉 砂砂 池池 沉砂池的作用沉砂池的作用： 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤 渣等比重较大的无机颗粒，以免这些杂质渣等比重较大的无机颗粒，以免这些杂质 影响后续处理构筑物的正常运行。影响后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池可分为平流式沉砂池、曝气沉砂沉砂池可分为平流式沉砂池、曝气沉砂 池与旋流沉砂池