1、污水的物理处理方法内容第四节 沉淀池第五节 隔油和破乳第六节 浮上法第一节 格栅和筛网 选用栅条间距的原则：不堵塞水泵和水处理厂、站的处理设备。格栅的作用 格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。 作用：去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。 格栅所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道系统的类型、污水流量以及栅条的间距等因素有关，可参考的一些数据：当栅条间距为1625mm时，栅渣截留量为0.100.05m3/（103m3污水）；当栅条间距为40mm左右时，栅渣截留量为
2、0.030.01 m3/（103m3污水）；栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。人工清除 设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道面积的2倍，以免清渣过于频繁。与水平面倾角：4560机械清除 过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1.2倍。与水平面倾角：6070格栅的清渣方法XG型旋转式格栅除污机螺旋压榨细格栅回转式格栅除砂机及栅渣皮带输送机GL型格栅除污机齿耙式格栅除污机阶梯式细格栅格栅栅条断面形状矩形圆形方形 圆形的水力条件较方形好，但刚度较差 目前多采用断面形状为矩形的栅条过格栅渠道的水流流速一方面泥沙不至于沉积在沟渠底部另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅通常采
3、用0.40.9m/s格栅渠道的宽度要设置得当，应使水流保持适当流速污水过栅条间距的流速为防止栅条间隙堵塞，一般采用0.61.0m/s最大流量时可高于1.21.4m/s格 栅 的 设 计 与 计 算通过格栅的水头损失h2的计算：khh02kgvhsin220式中： h0计算水头损失，m； v污水流经格栅的速度，m/s； 阻力系数，其值与栅条断面的几何形状有关； 格栅的放置倾角； g重力加速度，m/s2； k考虑到格栅受污染物堵塞后阻力增大的系数， 可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。 城市污水h2一般取0.10.4m。格 栅 的 设 计 与 计 算格 栅 的 建 筑 尺 寸 1
4、.格栅的间隙数量n式中：qvmax最大设计流 量，m3/s； d栅条间距，m； h栅前水深，m； v污水流经格栅 的速度，m/s。2.格栅的建筑宽度b式中：b格栅的建筑宽度； s栅条宽度，m。3.栅后槽的总高度h总式中:h栅前水深，m； h2格栅的水头损失,m； h1格栅前渠道超高， 一般h1=0.3m。ndnsb) 1(21hhhh总)/(sinmaxvvhdqn格 栅 的 建 筑 尺 寸 4.格栅的总建筑长度L 式中：L1进水渠道渐宽部位的长度，m；其中:b1 进水渠道宽度m； 1 进水渠道渐宽部位的展开角度，一般1=20； L2 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般L2=0.5L
5、1 ； H1 格栅前的渠道深度,m。5.每日栅渣量W式中：W1栅渣量，m3/ (103m3污水)； KZ生活污水流量总 变化系数。tg/5 .00 .1121HLLL111tg2bbL100086400Z1maxvKWqW作用用于废水处理或短小纤维的回收形式振动筛网水力筛网筛 网填埋焚烧（820以上）堆肥将栅渣粉碎后再返回废水中，作为 可沉固体进入初沉池格栅、筛网截留的污染物的处置方法：第二节 沉淀的基础理论 沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。 沉淀处理工艺的四种用法 沉砂池：用以去除污水中的无机易沉物。初次沉淀池：较经济地去除，减轻后续
6、生物处理构筑物的有机负荷。二次沉淀池：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。污泥浓缩池：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费用等。自由沉淀 悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型 悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。絮凝沉淀区域沉淀或
7、成层沉淀 悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉降受到周围其他颗粒的影响，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。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。压缩沉淀 悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支撑，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。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。自由沉淀及其理论基础 分析的假定沉淀过程中颗粒的大小、形状、质量等不变颗粒为球形 颗粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他颗粒影响 静水中悬浮颗粒开始沉淀时, 因受重力作用产生加速运动,经过很短的时间后,颗粒的重力与水对
8、其产生的阻力平衡时, 颗粒即等速下沉1.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； S颗粒的密度； L水的密度； g重力加速度。 2. 水对自由颗粒的阻力式中：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。悬 浮 颗 粒 在 水 中 的 受 力 分 析)(LSLSggVgVgVF)2/(2SLDuAF球状颗粒自由沉淀的沉速公式 当颗粒所受外力平衡时，DgFF2/1LSSL3)(4dgu即)2/()(2SLLSuAgV234161dAdV，因得球状
9、颗粒自由沉淀的沉速公式：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，颗粒主要受水的黏滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是处于层流状态。在层流状态下，=24/Re，带入式中，整理得自由颗粒在静水中的运动公式（亦称斯托克斯定律）：2LSS181dgu式中:水的动力黏度。由上式可知，颗粒沉降速度us与下述因素有关：2LSS181dgu斯托克斯定律:当s大于L时，s-L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去除；s小于L时，s-L为负值，颗粒以us上浮，可用浮上法去除。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
10、淀速度（或上浮速度），提高去除效果。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。沉淀区过水断面上各点的水流速度均相同，水平流速为v；悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，下沉速度为u；在沉淀池的进口区域，水流中的悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上；颗粒一经沉到池底，即认为已被去除。理想沉淀池的几个假定：由上述假定得到的悬浮颗粒自由沉降迹线：式中：v颗粒的水平分速； qv进水流量； A沉淀区过水断面 面积， Hb； H沉淀区的水深； b沉淀区宽度。当某一颗粒进入沉淀池后另一方面，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一方面随着水流在水平方向流动，其水平流速v等
11、于水流速度颗粒运动的轨迹为其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀过程中，是一组倾斜的直线，其坡度i=u/v)/(/bHqAqvvv 设u0为某一指定颗粒的最小沉降速度。I.当颗粒沉速uu0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，即左上图中的迹线xy与xy。II.当颗粒沉速uu0时，位于水面的颗粒不能沉到池底，会随水流出，如左下图中轨迹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xy所示。 说明对于沉速u小于指定颗粒沉速u0的颗粒，有一部分会沉到池底被去除。 在同一沉淀时间t，下式成立：故 对于沉速为u1（u1u0）的全部悬浮颗粒，可被沉淀于池底
12、的总量为： 而沉淀池能去除的颗粒包括uu0以及 u1v时，颗粒将以u-v的差值向下沉淀，颗粒得以去除； 当u=v时，则颗粒处于随遇状态，不下沉也不上升； 当uv时，颗粒将不能沉淀下来，会被上升水流带走。 竖流式沉淀池的平面可为圆形、正方形或多角形。 竖流式沉淀池的深、宽（径）比一般不大于3，通常取2。 竖流式沉淀池的工作过程如下图所示。竖流式沉淀池的构造进水排泥出水动画中心流速：无反射板：30mm/s有反射板：100mm/s流出速度：20mm/s中心导流筒设计中心管尺寸辐流式沉淀池辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m,池周水深1.53.0m。有中进周出、周进周出、旋转臂配水等几种形式
13、。沉淀与池底的污泥一般采用刮泥机刮除，对辐流式沉淀池而言，目前常用的刮泥机械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等。 辐流式沉淀池的构造及特点动画辐流式沉淀池剖面中心进水周边进水斜流式沉淀池 斜流式沉淀池是根据浅池理论，在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成。它由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成。 按斜板或斜管间水流与污泥的相对运动方向来区分，斜流式沉淀池有同向流和异向流两种。污水处理中常采用升流式异向流斜流沉淀池。 异向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，长度通常为1.0m左右，斜板净距（或斜管孔径）一般为80100mm。斜板（管）区上部清
14、水区水深为0.71.0m，底部缓冲层高度为1.0m。斜流式沉淀池的构造斜流式沉淀池的构造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。 在给水处理中得到比较广泛的应用，在废水处理中应用不普遍。 在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油废水的隔油等方面已有较成功的经验，在印染废水处理和城市污水处理中也有应用。 斜流式沉淀池在废水处理中的应用安装中的斜板/斜管沉淀池斜板/斜管沉淀池运行进程中应防止斜板/斜管上浮提高沉淀池沉淀效果的有效途径沉淀池均存在去除率不高的问题，且占地面积较大，体积庞大提高沉淀池的分离效果和去除能力的方法斜流式沉淀池对污水进行曝气搅动回流部分活性污泥 将剩余活性污泥投加到入
15、流污水中去，利用污泥的活性，产生吸附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝。这一方法可以使沉淀效率比原来的沉淀池提高10%15% ，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100400mg/L之间。第五节 隔油和破乳含油废水的来源石油开采及加工工业固体燃料热加工纺织工业中的洗毛废水轻工业中的制革废水铁路及交通运输工业屠宰及食品加工机械工业中车削工艺中的乳化液石油开采石油炼制石油化工带水原油的分 离水钻井提钻时的设备冲洗水井场及油罐区的地面降水生产的油水分离过程,油品、设备的洗涤、冲洗过程焦化含油废水焦炉气的冷凝水洗煤气水各种储罐的排水油的状态呈悬浮状态的可浮油这种状态的油一般占废水
16、中含油量的60%80%左右。粒径：60m以上平流分离100150m；斜板60m以上呈乳化状态的乳化油油滴表面有一层乳化剂薄膜，阻碍油滴合并。消除乳化剂作用，转化为可浮油，称为破乳。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。乳化油：粒径 10m。呈溶解状态的溶解油油品在水中的溶解度非常低，只有几个毫克每升。溶解油：515mg/L油 污 染 对 环 境 的 危害 含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长,甚至导致农作物枯死。土壤 含油废水排入城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。沟道 含油废水排入水体后将在
17、水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。水体废水以较低的水平流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底。隔油池的出水端设置集油管。大型隔油池应设置刮油刮泥机，以及时排油及排除底泥。隔油池的池底构造与沉淀池相同。表面一般设置盖板，冬季保持浮渣的温度，从而保持它的流动性，同时可以防火与防雨。特点：构造简单，便于运行管理，油水分离效果稳定。平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100150m，相应的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似，按表面负荷设计时，一般采用1.2
18、m3/（m2h)；按停留时间设计时，一般采用2h。平流式隔油池斜板式隔油池 斜板式隔油池可去除的最小油滴直径为60m，相应的上升速度约为0.2mm/s。 铁路运输、化工等行业使用的小型隔油池，其撇油装置是依靠水与油的密度差形成液位差而达到自动撇油的目的。小型隔油池 当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。当分散相是油滴时，称水包油乳状液；当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。乳化油及破乳方法乳化油的主要来源含油（可浮油）废水在沟道与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而
19、产生乳化油废水根据生产工艺的需要而人为制成破乳原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜。投加换型乳化剂；投加盐类、酸类；投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂：如异戊醇；搅拌、振荡、转动；过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液；改变温度；破乳方法简介 水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离，形成浮渣层。 浮上法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。 污水处理技术中，浮上法固-液或液-液分离
20、技术应用的几方面：石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离;其它工业废水处理;污水中有用物质的回收;取代二次沉淀池，特别是用于易产生活性污泥膨胀的情况;剩余活性污泥的浓缩。按生产细微气泡的方法分微气泡曝气浮上法 剪切气泡浮上法 加压溶气浮上法真空浮上法电解浮上法分散空气浮上法 溶解空气浮上法 浮上法的类型 电解废水可同时产生三种作用： 电解氧化还原； 电解混凝； 电气浮。电 解 浮 上 法 电解浮上法是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目的。 电解浮上法产生的气泡小于其他方法产生的气泡，故特
21、别适用于脆弱絮状悬浮物。电解浮上法的表面负荷通常低于4m3/(m2h)。 电解浮上法主要用于工业废水处理方面，处理水量约在1020m3/h。由于电耗高、操作运行管理复杂及电极结垢等问题，较难适用于大型生产。电 解 浮 上 法 电 解 浮 上 法 微气泡曝气浮上法剪切气泡浮上法压缩空气引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡将空气引入到一个高速旋转混合器或叶轮机的附近，通过高速旋转混合器的高速剪切，将引入的空气切割成细小气泡分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水处理分散空气浮上法 微气泡曝气浮上法剪切气泡浮上法从溶解空气和析出条件
22、来看加压溶气浮上法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备真空浮上法：空气在常压下溶解，真空条件下释放优点：无压力设备缺点：溶解度低，气泡释放有限，需要密闭设备维持真空，运行维护困难溶解空气浮上法 真空浮上法加压溶气浮上法的基本原理空气在水中的溶解度与压力的关系空气在水中的溶解度的表示单位体积水溶液中溶入的空气质量:g(气)/m3(水)单位体积水溶液中溶入的空气体积:mL(气)/L(水)加压溶气气浮空气在纯水中的饱和溶解度 空气在水中的溶解度与温度、压力有关。 在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解度越大。 一定温度下，溶解度与压
23、力成正比。 空气从水中析出的过程分两个步骤，即气泡的形成过程与气泡的增长过程。 气泡核的形成过程起决定性作用，有了相当数量的气泡核，就可以控制气泡数量的多少与气泡直径的大小。溶气气浮法要求在这个过程中形成数目众多的气泡核，溶解同样空气，如形成的气泡核的数量越多，则形成的气泡的直径也就越小，越有利于满足浮上工艺的要求。全溶气加压气浮法全溶气加压气浮法部分进水溶气加压气浮法部分回流溶气加压气浮法气浮原理 固体 固体疏水 固体亲水 固体水滴水滴接触角接触角GSLGLS 界面能E与界面张力的关系如下： 式中： 界面张力系数； S 界面面积。 气泡未与悬浮颗粒粘附前, 这时单位面积上的界面能之和E1为：
24、 当气泡与悬浮颗粒粘附后，界面能E2及其缩小值E分别为： 这部分能量差即为挤开气泡和颗粒之间的水膜所做的功，此值越大，气泡与颗粒粘附得越牢固。 当三者相对稳定时，三相界面张力的关系式为： 带入上式得：SE气水粒水-1E粒气-2E气粒气水粒水-21EEE气粒气水粒水-)180cos()cos-气水粒水气水粒水（E)cos1-（气水E)cos-气水粒水气水粒水（E)cos1-（气水E 上式表明，并不是水中所有的污染物质都能与气泡粘附，是否能粘附，与该类物质的接触角有关。当0时，cos1，E0，这类物质亲水性强（称亲水性物质），无力排开水膜，不易与气泡粘附，不能用气浮法去除。当180时，cos -1
25、，E2水-气，这类物质憎水性强（称憎水性物质），易与气泡粘附，宜用气浮法去除。 微细气泡与悬浮颗粒的粘附形式有气颗粒吸附、气泡顶托以及气泡裹夹三种形式。 当流态为层流时，则“颗粒-气泡”复合体的上升速度可按斯托克斯公式计算：式中：d“颗粒-气泡”复合体的直径； s“颗粒-气泡”复合体的密度。 上述公式表明，v上取决于水与复合体的密度差与复合体的有效直径。 “颗粒-气泡”复合体上粘附的气泡越多，则s越小，d越大，因而上浮速度亦越快。2SL)(18dgv上“颗粒-气泡”复合体的上浮速度化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒
26、的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。 浮选剂大多数由极性-非极性分子组成。 当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮颗粒的表面后，非极性基则朝向水中，这样就可以使亲水性物质转化为疏水性物质，从而能使其与微细气泡相粘附。 浮选剂的种类有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮
27、选剂助凝剂抑制剂调节剂化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 作用是暂时或永久性地抑制某些物质的浮上性能，而又不妨碍需要去除的悬浮颗粒的上浮，如石灰、硫化钠等。化学药剂的投加对气浮效果的影响 一般的疏水性或亲水性的
28、物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 主要是调节污水的pH，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的粘附能力，如各种酸、碱等。 气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。气浮池的有效水深通常为2.02.5m，一般以单格宽度不超过10m、长度不超过15m为宜。废水在反应池中的停留时间与混凝剂种类、投加量、反应形式等因素有关，一般为515min。为避免打碎絮体，废水进入气浮接触室时的流速应小于0.1m/s。废水在接触室中的上升流速一般为1020mm/s，停留时间应大于60s。 气 浮 池 设 计 2. 无试验资料时，可根据气固比（A/S）进行估算 A/S g (释放的气体)/ g(悬浮固体)， 0.0050.060，一般为 0.0050.006，当悬浮固体浓度较高时取上限，如剩余污泥气浮浓缩时，气固比采用0.030.04； 压 力 溶 气 浮 上 法 的 设 计 计 算 气浮所需空气量1. 有试验资料时 q v 气浮池设计水量，m3/h； R试验条件下的回流比，%； ac 试验条件下的释气量，L/m3； 水温校正系数，取1.11.3cvgvaRqq
