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1、第一章第一章 物理法废水处理设备物理法废水处理设备1不溶态污染物的分离技术是指通过物理作用分离和去除污水中不溶解的悬浮固体(包括油膜、油品)的方法，通称固-液分离。所用的设备大都比较简单，操作方便，使用极为广泛。固-液分离过程中，按其涉及的原理可以分为两大类：一类是液相受到限制，而固体颗粒能在悬浮液中自由运动，可以将其归类于离心沉降、重力沉降或浮选等；另一类是利用介质，使固体颗粒受到限制而允许液相穿过介质，可以将其归类于筛滤截留、过滤等。2在整个污水处理工艺流程中使用场合较多，包括污泥的机械脱水在内！31.1 预处理设备(拦污)4预处理设备主要包括污物拦截装置、沉砂以及起调节、均衡作用的构筑物
2、。在水处理过程中，筛滤设备是一类重要的拦污装置，用于清除污水和雨水泵站以及污水处理厂(站)进水中含有的较大悬浮物，保护后续处理设施的正常运行，以及降低其他处理设施的处理负荷。筛滤设备包括格栅、旋转滤网、捞毛机、水力筛网等。一、格栅(grid)二、机械格栅除污机(grid spotter)*三、旋转滤网四、捞毛机(hair trap)五、水力筛网(mesh screen)六、栅渣处理/输送机械*56一、格栅格栅(grid)是一种最简单的过滤设备，通常由是一组或多组平行金属栅条制成的框架，倾斜甚至直立放置在污水流经的渠道中，或设置在进水泵站集水井的进口处，用于拦截污水中粗大的悬浮物及杂质，如草木、
3、垃圾或纤维状物质，以保护水泵叶轮及减轻后续工序的处理负荷。在水处理流程中，格栅是一种对后续处理设施具有保护作用的设备，尽管格栅并非废水处理的主体设备，但因其位处咽喉，故显得相当重要。1.格栅的构造与分类格栅按形状可分为平面格栅、曲面格栅(多为弧形)、阶梯形格栅三种；按栅条净间隙可分为粗格栅(50-100mm)、中格栅(10-40mm)、细格栅(3-10mm)三种；按除污方式可分为人工除污格栅和机械除污格栅两种。7在中小型的城市生活污水厂或所需要截留污物量较少时，一般设置人工除污格栅。这类格栅用直钢条制成，按50-60倾角安放，这样可增加有效格栅面积40%-80%，而且便于清洗和防止因堵塞而造成
4、过高的水头损失。大型取水构筑物进水口、污水及雨水提升泵站、污水处理厂等的格栅处均应设机械格栅除污机；在给水工程中有时还将机械格栅除污机和滤网串联使用，前者去除大的杂质，后者去除较小的杂质。892.格栅设计参数的确定(间隙、形状、倾角、流速、渣量、清渣6点)(1)格栅的栅条间隙若格栅设于废水处理系统之前，则采用机械除污时的栅条间隙为1025mm，采用人工除污时的栅条间隙为2540mm。当格栅设于水泵前时，应根据水泵要求参照表1-1-1确定；如泵前的格栅间隙不大于25mm时，污水处理系统前可不再设置格栅。当不分设粗、细格栅时，可选用较小的栅条间距。泵一般使用排污泵(PW型)，具体知识将在第三篇讲述
5、。10(2)格栅栅条断面形状圆形断面水力条件好、水流阻力小，但刚度差，一般多采用矩形断面。(3)格栅的安装倾角一般采用45-75，人工清除栅渣时取低值；若采用机械清除一般采用60-75，特殊类型可达90。格栅高度一般应使其顶部高出栅前最高水位0.3m以上；当格栅井较深时，格栅的上部可采用混凝土胸墙或钢挡板满封，以减小格栅的高度。11(4)水流通过格栅的流速栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s；格栅的有效进水面积一般按照流速0.81.0m/s计算。但格栅的总宽度不应小于进水渠有效断面宽度的1.2倍；如与滤网串联使用，则可按1.8倍左右考虑。(5)格栅拦截的栅渣量栅渣量与栅条间隙、当地废
6、水特征、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。栅渣的含水量一般为80，表观密度约960kg/m3；有机质高达85%，极易腐烂、污染环境。栅渣的收集、装卸设备，应以其体积为考虑依据。废水处理厂内贮存栅渣的容器,不应小于一天截留的栅渣量。12(6)清渣方式栅渣的清除方法一般按所需的清渣量而定，一般选用人工除污格栅；当栅渣量大于0.2m3/d时应采用机械格栅除污机；一些小型废水处理厂目前为了改善劳动条件，也采用机械格栅除污机。若采用机械格栅除污机时齿耙移动速度为5-17m/min，则其动力装置(除水力传动外)一般宜设在室内，或采用其他保护设施；台数不宜少于2台，如为一台时则应设人工除污格栅以供备用
7、。13图1-1-2格栅水力计算示意图143、格栅的设计计算15161718o格栅清污机格栅清污机 格栅清污机是污水处理专用的格栅清污机是污水处理专用的物化处理机械设备物化处理机械设备，主要是去除，主要是去除污水中悬浮物或颗粒物。应用于污水处理中的预处理工序。污水中悬浮物或颗粒物。应用于污水处理中的预处理工序。格栅清污机的工作目的：用机械方法将拦截到格栅上的垃圾捞格栅清污机的工作目的：用机械方法将拦截到格栅上的垃圾捞出水面。出水面。格栅清污机可分为三类：格栅清污机可分为三类：按有效间距分：粗格栅清污机和细格栅清污机按有效间距分：粗格栅清污机和细格栅清污机 按安装角度分：按安装角度分：倾斜式和垂直
8、式倾斜式和垂直式 按运动部件分：高链式、回转式、耙齿式、针齿条式、钢绳式等按运动部件分：高链式、回转式、耙齿式、针齿条式、钢绳式等 19一、清污机的结构及工作原理o1.回转式格栅清污机：两侧有两条环形链条，在链条上每隔一段间距安装一齿耙，链条在驱动装置的带动下转动，齿杷按次序将拦截的垃圾刮到最上端的卸料处，再将垃圾刮到输送机上。20o 该结构紧凑、运行平稳、体积小、维护方便而且可实行点动间断运行，运行周期可自动调整。还可以通过调整格栅条整格栅条间距间距来实现对水中不同悬浮物或漂流物的拦截21o2.阶梯式机械格栅清污机 阶梯式是一种新型高效新型高效的前级污水处理筛分设备。阶梯式机械除污机主要是由
9、电机减速机、动栅片、静栅片及独特的偏心旋转机构等部件组成。由于采用独特的阶梯式清污方式，可彻底避免杂物卡阻、缠绕的烦恼，运行安全可靠，清除效果好。2223o3.耙式链回转式格栅清污机 该清污机是由驱动装置、机架、耙齿链、清洗刷、链轮及电控机构组成。该种格栅清污机由于链轴减少了有效通水面积，回程耙齿链也要产生一定的水阻，因此整体格栅的水阻相对要大一些，这需要增加开机时间，以尽快将拦截的垃圾清除.24抓斗式格栅清污机格栅清污机 25o4.弧形格栅清污机 该格栅清污机是由格栅、耙齿臂、机架、驱动装置、除污装置等组成.弧形格栅清污机的齿杷臂的转动轴是固定的，运动轨迹成弧形，每次旋转周期清除一次渣。运动
10、轨迹成弧形，每次旋转周期清除一次渣。该机结构简单紧凑，对格栅的提升高度有要求，所以不适用在较深的格栅井中使用，适用于中小型污水处理厂或泵站中使用。26o5.高链式格栅清污机 工作原理：首先固定于环形链上的主滚轮主滚轮在滚轮导轨内向下动作，使齿杷于格栅保持较大的间隔下降，耙齿进入格栅，上升耙捞格栅截留的栅渣，最后落到皮带输送机上.27XGGL型高链式格栅清污机 28 主要故障是耙齿不能正确地进入栅条，主要原因是：1)耙齿或是耙臂的强度不够强度不够，运行时发生抖动发生抖动，或是耙齿、耙齿臂本身发生变形，导致不能正常进入栅条。2）格栅下部有大量泥砂、杂物堆积，长期停机后未经清理就开机使用。3）链条经
11、过一段时间运转后变松或错位造成齿杷歪斜，或因两个链条的张紧度不一致造成的齿杷歪斜。29o控制格栅除污机间歇运行的方式有以下几种：1）人工控制 有定时控制与视渣情控制两种。2）自动定时控制 自动定时机构按预先定好的时间开机与停机。3）水位差控制 这是一种较为先进、合理的控制方式。污水通过格栅时都会有一定的水头损失，拦截的格栅增多时，水头损失增大，即栅前与栅后的水位差增大，利用传感器测量水位差，当水位差达到一定的数值时，说明积累的栅渣已较多，除污机自动开启。二.格栅除污机的控制方式30o1）格栅清污机的水中的链轮不易保养，且水中的链条易腐蚀，应一季度进行一次链条及链轮的检查，对存在故障隐患的链条、
12、链轮和轴承及时更换。2）传动链条及水上轴承应每个月加注一次润滑脂。3）注意保持链条的适当张紧度，由于长时间的运转，链条会变松动，应及时调张紧度。4）要经常观察减速机的运转情况，随时补充及更换润滑油，以保持减速机内的有效油位。5）运行人员应及时将缠绕的杂物清除。三、格栅清污机的维护和检修31沉砂池沉砂池32平流式沉砂池的设计要求及参数平流式沉砂池的设计要求及参数按去除相对密度按去除相对密度2.652.65，粒径大于，粒径大于0.2mm0.2mm的沙粒确定。的沙粒确定。33设计计算34调节池调节池o为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对于有
13、些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。o作用：作用：对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。o分类：分类：水量调节池和水质调节池。35o隔油池（隔油池（oil separator）是利用油与水的）是利用油与水的比重比重差差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮油的一种处理异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮油的一种处理构筑物构筑物。石油工业石油工业和和石油化学工业石油化学工业在生产过程中排在生产过程中排
14、出含大量油品的废水；煤的焦化和气化工业排出含出含大量油品的废水；煤的焦化和气化工业排出含高浓度高浓度焦油焦油的废水；毛纺工业和肉品工业等排出含的废水；毛纺工业和肉品工业等排出含有较多油脂的废水。这些含油废水如排入水体会造有较多油脂的废水。这些含油废水如排入水体会造成污染，灌溉农田会堵塞土壤孔隙，有害作物生长。成污染，灌溉农田会堵塞土壤孔隙，有害作物生长。如对废水中的油品加以回收利用，则不仅可避免对如对废水中的油品加以回收利用，则不仅可避免对环境的污染，又能获得可观的经济收益。环境的污染，又能获得可观的经济收益。除油装置除油装置3637沉淀池沉淀池o 沉淀池是一种使水中的固体物质(主要是可沉固体
15、)在重力作用下下沉，从而与水分离的水处理设备。它的构造简单，分离效果良好，应用非常广泛。在各种类型的污水处理系统中，沉淀池几乎是不可缺少的设备，而且在同一处理系统中可能多次采用。38按惯例，根据水流方向沉淀池可分为平流式、辐流式和竖流式三种。39平流式沉淀池的设计 沉淀池的设计包括构造设计与功能设计两部分。构造设计的主要内容包括流入区、流出区和污泥区构造上的设计；功能设汁的主要内存包括沉淀池的数目、沉淀区尺寸和污泥区尺寸的确定。图所示是使用比较广泛的一种平流式沉淀池。40（一）平流式沉淀池的结构设计1、入流装置o其作用是使水流均匀地分布在沉淀池的整个过水断面上，尽可能减少扰动。在给水处理厂中，
16、一般的做法是使水流从反应池直接流入沉淀池。穿孔增上的开孔面积为池断面面积的6一20，孔口应均匀分布在整个穿孔墙宽度上，为防止絮体破坏，孔口流速不宜大于0.151.2ms，孔口的断面形状沿水流方向逐渐扩散，以减少进口的射流。o在污水处理中也有采用图中的d、e、f、g的形式，这些形式与给水处理中沉淀池进水装置差别是增设了消能整流设备，以保证均匀行水，如f式没的档板，要求高出水面0.150.2m，伸入水面下不小于0.2m，距进水口0.151.0m。41422、出流装置 一般采用自由堰形式如图所示。给水处理常采用a、b两种形式。b、c为淹没式孔口出水，孔口流速宜取0.60.7ms孔径取20一30mm。
17、孔口应设在水面下0.120.15m，水流应自由跌落到出水渠中，目前采用图中d所示的锯齿形溢流堰较普遍。这种溢流堰易于加工，并能保证均匀出水水面应位于齿高度的12处。为阻拦浮渣，堰前应设置挡板，挡板下沿应插入水面下0.30.4m挡板距出水口0.250.5m。433、排泥装置o及时排除沉于池底的污泥是使沉淀池正常工作、保证出水水质的一项重要措施。由于可沉悬浮颗粒多沉于沉淀池的前部。因此，在池的前部设置斗形贮泥装置，贮泥斗底部装排泥管利用静水压头将污泥排出池外；池底一般设12的坡度，坡向贮泥斗，配制机械刮泥设备，使沉入池底的污泥刮入泥斗内。o如采用多斗排泥，可不设置机械刮泥设备，每个贮泥斗平面呈方形
18、，在池的宽度布置上一般不多于两排。多斗式干流沉淀池见图所示。44（二）平流式沉淀池的设计计算（二）平流式沉淀池的设计计算1、沉淀池的设计参数确定设计流量 对于给水处理厂，因原水取自江河水，并用泵输送到处理厂，流量比较稳定，而污水处理厂的原水来自城市下水道或工厂，水量变化较大。当污水是自流进入沉淀池时，应按每星期最大流量作为设计流量；当污水是通过泵提升而进入沉淀池时，则应按水泵工作期间最大组合流量作为设计流量。沉淀池的数目 沉淀池的数目应不少于两座，并应考虑其中一座发生故障时，全部流量能够通过另一座沉淀池的可能性。沉淀他的经验设计参数 沉淀池设计的主要依据是经过沉淀池处理后所应达到的水质要求，据
19、此应确定的设计参数有：污水应达到的沉淀效率；悬浮颗粒的最小沉速，表面负荷，沉淀时间以及水在池内的平均流速等。这些参数一般通过沉淀试验取得。如无实测资料时，可参照下表的经验参数选取。沉淀池的几何尺寸 沉淀池超高不少于0.3m，缓冲层高采用0.30.5m，贮泥斗与斜壁倾角、方斗不宜小于60；圆斗不宜小于55，排泥管直径不少于200mm。45贮泥斗的容积 一般按不大于2日的污泥量汁算。对于二次沉淀池，按贮泥时间不超过2小时计算 排泥部分 沉淀池的污泥一般采用静水压力排泥法静水压力数值如下；初次沉淀池应不小于1.5m；活性污泥曝气池后的二次沉淀池应不小于0.9m；生物膜法后的二次沉淀池应不小于1.2m
20、。462、平流式沉淀池的设计(1)沉淀区设计：沉淀区尺寸的计算方法有多种，可以根据收集的资料等具体情况加以选用。当没有进行沉淀试验，缺乏具体数据时，可以根据沉淀时间和水平流速或选定的表面负荷进行计算。其计算公式如下：4748(1)污泥区设计污泥区所需容积 49o如果已知原污水和出水悬浮固体浓度，污泥区容积可按下式计算：50污泥斗容积污泥池的总高度51竖流式沉淀池1、结构与特点o污水从中心管流入，由下部流出，通过反射板的阻拦向四部分布，然后沿沉淀区的整个断面上升。由中心管和中心管下部反射板组成的抗入装置的构造及尺寸要求如图如图。污水在中心管内的流速对悬浮物质的去除有一定影响，当在中心管下部设反射
21、板，其流速应大于100mms，污水从中心管喇叭口与反射板中溢出的流速不应大于40mms；反射板底距污泥表面的高度(即缓冲层)为0.3m。池的保护高度为0.30.5m。522、竖流式沉淀池的设计计算沉淀池总面积沉淀池工作部分的有效断面积：中心管面积与直径：沉淀池总面积：沉淀池的池径：沉淀池的有效水深53中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度截头圆锥容积沉淀池总高度54辐流式沉淀池1、辐流式沉淀池类型与特点o辐流式沉淀池是直径较大的圆形池。直径一般为2030m，最大可达100m，池中心深度约为2.55m，池周约1.53m，水从池中心以辐射流形式流向池周，故称为辐流式。o流出区设于池周，采用三角堰或淹没
22、式溢流孔出流；为了拦截水面上的漂浮物，在出流堰前设挡板和浮渣的收集与排出设备。o辐流式沉淀池多采用机械利泥。为满足刮泥机的排泥要求池底设0.05左右的坡度坡向泥斗，泥斗的坡度约0.10.2。污泥斗中的污泥利用静压力或泥浆泵排出池外。o当辐流式沉淀池直径(或边长)小于20m时。可以考虑做成方形在池底设四个排泥斗，利用重力刮泥。552、辐流式沉淀池的功能设计表面积池直径有效水深总高度出水槽 可用锯齿堰出水，使每齿的出水流速均较大，不易在齿角处积泥或滋生藻类。56斜板式沉淀池1、工作原理o 斜板、斜管沉淀池是基于浅层理论发展起来的，根据浅层理论，如果在处理水量不变，沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉
23、淀面积、过流率或单位面积上负荷量就会减少，因而有更多的悬浮物可以沉淀下来。o目前斜板、斜管沉淀池在给水处理中得到广泛应用但在污水处理中，应用一般持慎重态度，在选矿废水尾矿浆的浓缩、炼油厂含油污水的隔油等方面的应用均已有成功的经验。在城市污水处理中，可考虑应用在初次沉淀处理上。572、构造与设计o斜板、斜管沉淀池按水流与污泥流的流动方式，一般可分为同向流、异向流和横向流三种。同向流即水流与沉泥流均向下；异向流即水流向上，沉泥向下，横向流为水流大致水平，泥流向下。o在污水处理实践中，目前主要采用异向斜板沉淀池。图所示为异向流斜板沉淀池的构造示意图。58沉淀池的运行管理1、刮泥和排泥操作刮泥：通过刮
24、泥机械把池底污泥刮至泥斗，有的刮泥机同时将池面浮渣刮入浮渣槽。刮泥周期长短取决于污泥的量和质。排泥：对排泥操作的要求是既要把污泥排净，又要使污泥浓度较高。排泥时间取决于污泥量、排泥泵流量和浓缩池要求的进泥浓度。592 2、运行管理注意事项、运行管理注意事项避免短流o短流使一部分水的停留时间缩短，得不到充分沉淀，降低了沉淀效率；另一部分水的停留时间可能很长，甚至出现水流基本停滞不动的死水区，减少了沉淀他的有效容积。总之短流是影响沉淀池出水水质的主要原因之一。正确投加混凝剂o当沉淀池用于混凝工艺的液固分离时，正确投加混凝剂是沉淀池运行管理的关键之一。要做到正确投加混凝剂，必须掌握进水质水量的变化，
25、特别要防止断药事故的发生因为即使短时期停止加药也会导致出水水质的恶化，及时排泥及时排泥是沉淀池运行管理中极为重要的工作。防止藻类滋生o在给水处理中的沉淀池，当原水藻类含量较高时会导致藻类在池中滋生，尤其是在气温较高的地区，沉淀池中加装斜板或斜管时，这种现象可能更为突出。藻类滋生虽不会严重影响沉淀池的运转，但对出水的水质不利。60气浮设备o 气浮设备是一类向水中加入空气，使空气以高度分散的微小气泡形式作为载体,使水中的悬浮颗粒载浮于水面，从而实现固一液和液液分离的水处理设备。o在水处理技术中，气浮设备已广泛用于下述几个方面：(1)用于处理低浊、含藻类及一些浮游生物的饮用水处理工艺中；(2)用于石
26、油、化工及机械制业中的含油(包括乳化油)污水的油水分离中：(3)用于有机及无机污水的物化处理工艺中；(4)用于污水中有用物资的回收，如造纸厂污水中纸浆纤维及填料的回收工艺；(5)用于代替有机废水生物处理系统中的二次沉淀池，特别是那些易于产生污泥膨胀的生物处理工艺中，可保证处理系统的正常运行；(6)用于污水处理厂剩余污泥的浓缩处理工艺。61气浮设备的类型与应用(一)布气气浮设备o布气气浮设备是利用机械剪切力将混合于水中的空气粉碎成微纲气泡。从而进行气浮的设备。按粉碎方法的不同，布气气浮设备又可分为；水泵吸水管吸气气浮、射流气浮、扩散曝气气浮和叶轮气浮吸气气浮、射流气浮、扩散曝气气浮和叶轮气浮等四
27、种。1水泵吸水管吸气气浮设备o利用水泵吸水管部位的负压作用，在水泵吸水管上开一小孔并装上进气量调节阀印计量仪表，空气遂进入水泵吸水管，在水泵叶轮的高速搅拌和剪切作用下形成气水混合流体，进入气浮池实现液固或液液分离。o这种气浮设备虽然构造简单但是由于水泵工作待性限制，吸入空气量不能过多，一般不大于吸水量的10(按体积计)否则将破坏农泵吸水管负压工作。此外，气泡在水泵内破碎不够完全，粒度大因此气浮效果不好。622射流气浮设备o射流气浮设备主要包括射流器和气浮池，即利用射流器(见图)喷嘴将水以高速喷出时在吸引室形成负压，从进气管吸入空气，当水气混合体进入喉管后，空气被粉碎成微小气泡，然后进入扩散段，
28、将动能转化成势能，进一步压缩气泡，增大空气在水中的溶解度，最后进入气浮池中进行分离。633.叶轮气浮设备o叶轮气浮设备的充气是靠叶轮高速旋转时在固定的盖板下形成负压，从空气管中吸入空气。进入水中的空气与循环水流被叶轮充分搅混，成为细小的气泡甩出导向叶片外面，经过稳流挡板消能后，气泡垂直上升，进行气浮。形成的浮渣不断地被缓慢旋转的刮板刮出槽外。644.扩散板曝气气浮设备 是早年采用最为广泛的一种充气气浮法。优点：简单易行；缺点：空气扩散装置的微孔易于堵塞、气泡较大、浮选效果不高。65（二）溶气气浮设备o溶气气俘设备有加压溶气气浮设备和溶气真空气浮设备两种类型。溶气真空气浮设备是使空气在常压或加压
29、条件下溶入水中，而在负压条件下析出的气浮设备。该设备可能得到的空气量因受到能够达到的真空度(一般运行真率度40kPa)的影响，析出的微泡数量很有限，且构造复析出的微泡数量很有限，且构造复杂，运行维修不便，现已逐步淘汰。杂，运行维修不便，现已逐步淘汰。加压溶气气浮设备是目前应用最广泛的一种气浮设备。该设备可以适用于废水处理(尤其是含油废水的处理)，污泥浓缩以及给水处理。66（三）电解气浮设备o电解气浮设备是用不溶性阳极和阴极直接电解废水，靠产生的氢和氧的微小气泡将巳絮凝的悬浮物载浮至水面，达到分离目的。电解法产生的气泡尺寸远小于溶气气浮和布气气浮产生的气泡尺寸，不产生紊流。该设备去除的污染物范围
30、广，对有机废水除降低BOD外，还有氧化、脱色和杀茵作用，对废水负载变化的适应性强，生成污泥量少，占地少，不产生噪声。电解气浮设备目前存在电能消耗及极板损耗较大，运行费用较高等问题尚待解决。67加压溶气气浮设备一、空气饱和系统主要设备o空气饱和系统通常有下述部件组成：加压水泵、饱和容器加压水泵、饱和容器(通常又称为溶气罐)、空气供给设备及液位自动控制设备等。1、加压泵o加压泵在整个空气饱和设备中的作用是用来提供一定压力的水量，压力与流量按照不同水处理所要求的空气量决定。2、饱和容器(压力溶气罐)o饱和容器采用密封耐压钢罐。其有效容积按加压水在罐内停留时间计算，停留时间一般取23min。683、溶
31、气释放器 其主要特点：释气安全，在0.15MPa以上即可释放溶气量的99左右；可在较低的压力下工作，在0.2MPa以上时即可取得良好的净水效果；释放出的气泡微细，气泡密集，附着性能良好。694、气浮池 气浮池的布置形式较多，根据待处理水的水质特点、处理要求及各种具体条件，目前已经建成了许多种形式的气浮池，其中有平流与竖流、方形与圆形等布置，同时也出现了气浮与反应、气浮与沉淀、气浮与过滤等工艺一体化的组合形式。70二、平流式气浮池的设计1、平流式气浮池的构造与设计参数的确定712、气浮池接触区面积的计算3、气浮池分离区面积的计算4、气浮池有效水深的计算5、气浮池的容积计算72加压溶气气浮池设备的
32、调试与运行一、加压溶气气浮设备的调试一、加压溶气气浮设备的调试(1)使被处理水在气浮他内均匀分布；(2)调节和固定压力溶气罐和管道的压力；(3)调节泵吸水管的进气量*(4)检查气浮他表面浮渣的均匀件；(5)确定排除浮渣的周期；(6)制订从气浮池表面排除浮渣的操作规程；(7)确定气俘设备的工作效率；(8)当出现处理的实际效率与原设汁有偏差时，应修正其主要的工艺参数(如泵的压力、供气段、回流比等)，以建立最适宜的工作条件；(9)提出气浮设备的运行条件及明确规定所有的工作参数，以指导运行管理工作。73二、加压溶气气浮设备的运行二、加压溶气气浮设备的运行o 气浮设备的运行，主要是对复杂的物理、化学现象
33、与过程进行经常的观察。专门培养，具有较熟练的技术，包括：(1)管理全部装置的各种泵并调整流量；(2)调节压力溶气罐的压力；(3)调节空气量；(4)按时按规定完成投药工作；(5)开启和关闭刮渣机械，调节其运行速度；(6)调节气浮池的出水量；(7)调节排渣量；(8)操纵输送浮渣的机械设备等各项技术。74快滤池快滤池o快滤池是一种通过具有一定孔隙率的粒状滤料床层的机械筛滤、沉淀以及接触絮凝作用，分离水中污物的水处理设备。可用于废水的预处理和最终处理。75快滤池的构造及工作原理快滤池的构造及工作原理 o 快滤池的构造主要由池本体、进出水管、冲洗水管及排水管等附件组成，池内设滤料层、承托层、配水系统及排
34、水系统和冲水排水槽。76快滤池的工作原理：进水管进水，通过排水槽分布于滤池，过滤后的水自排水系统收集经排水管排出。当滤层被悬浮物所阻塞，水头损失增大至个极限值或是出水水质不符合要求时，反冲水自反冲洗水管通过排水系统进入滤层，使滤料流化，滤料之间相互目摩擦、碰撞，滤料表面附着的悬浮物质被冲刷下来，由反洗废水带入排水槽、经废水渠排走。77快滤池的设计快滤池的设计（一）滤池总面积及滤速o设计快滤池的首要任务是选择适当的过滤速度。根据废水处理系统的运转经验，过滤速度一般控制在510mh范围内，可参照类似的废水水质及处理流程选定，亦可通过试验确定。78快滤池的设计快滤池的设计（二）滤池个数及尺寸的确定o
35、滤池的个数直接涉及滤池造价、冲洗效果和运行管理，应经过技术比较后确定，但不能少于2个，下表所列的数据可供参考。每个滤池的面积：79快滤池的设计快滤池的设计（三）快滤池的滤层1、滤料的选择滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎；滤料化学性质要好；滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质；滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。802、滤床滤层确定单层滤料滤池:这种滤池适用于给水，在污水处理中，仅适用于一些清洁的工业污水处理；双层滤料滤池：属于反粒度过滤，截留杂质能力强，杂质穿透深，过滤能力大，适于在给水和污
36、水过滤处理中使用。三层滤料滤池：更能使水由粗滤层流向细滤层呈反粒度过滤，使整个滤层都能发挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。81快滤池的设计快滤池的设计（四）滤池冲洗系统设计o冲洗的目的是清除滤料中所截留的污物，使滤池恢复工作能力。通常采用自下而上的水流进行冲洗，也可在冲洗的同时，辅以表面助冲，或采用空气助冲。1、冲洗强度的确定822 2、配水系统的设计、配水系统的设计o配水均匀性对冲洗效果影响很大。配水不均匀，部分滤层膨胀不足，而部分滤层膨胀过甚，甚至会招致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。833 3、冲洗水供应系统的设计、冲洗水供应系统的设计(1)冲洗水箱水箱容积 V=(1.
37、5Ftq60)/10000.09Atq水塔水箱底部高出滤池排水槽顶的高度计算（2）冲洗水泵844 4、滤池冲洗排水设备设计、滤池冲洗排水设备设计（1）冲洗排水槽冲洗排水槽的排水量：槽底为三角形断面时，设槽顶宽度为2x，则槽底为半圆形断面时，设槽顶宽度为2x，则槽顶距滤料层表面高度：（2）集水渠o每个冲洗排水槽以同样流量的冲洗水汇于集水渠中，冲洗排水槽底在集水渠始端水面以上的高度不小于0.050.2m。85快滤池的设计快滤池的设计（五）管廊布置o管廊中的管道一船用金属材料。也可用钢筋混凝土渠道，管廊布置应力求紧凑，简捷；要留有设备及管配件安装、维修的必要空间；要有良好的防水、排水及通风照明设备；
38、要便于与滤池操作室联系。o 滤池数少于5个者，宜采用单行排列，管廊位于滤池一侧；超过5个者，宜采用双行排列，管廊位于两排滤池中间。后者布置紧凑，但管廊通风，采光不如前者。检修也不太方便。86快滤池的设计快滤池的设计（六）灌渠设计流速o快滤池管渠断面应按下列流速确定o进水管渠：0.81.2ms;o清水管渠：1.01.5ms；o冲洗水管：2.02.5ms；o排水管(渠)；1.01.5ms。o若考虑到今后水量有增大的可能性，流速应取低限。87快滤池的设计快滤池的设计（七）设计注意事项滤池底部应设排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.005，坡向排空管。每个滤池上宜装设水头损失计或水位尺及取水样设备
39、。各种密封渠道上应设人孔，以便检修。滤池壁与砂层接触处应拉毛成锯齿状，以免过滤水在该处形成“短路”而影响水质88快滤池的操作与维修快滤池的操作与维修1、快滤池投产前的准备o快滤池新建成或大修后需作好投产前的准备工作。检查所有管道和闸阀是否完好，各管口标高是否符合设计要求，特别是排水槽上缘是否水平。对滤料最好是在放入前进行严格的检查，确保其粒径和级配与设计相符，初次铺设的滤料应比设计厚度增加5cm左右。清除滤池内的杂物，保持滤料平整，然后按“操作运行”的“过滤操作”要求放水检查，排除滤料内的空气。待放水检查结束后，对滤料进行连续冲洗，直至清洁为止加洗方法按“操作运行”的冲洗操作进行。当滤料用于净
40、化饮用水时还必需对滤料进行消毒处理。892、快滤池的操作运行过滤操作o徐徐开启进水阀，当水位升到排水槽上缘时，徐徐开启出水阀，过滤开始。开始开启出水阀时要注意出水水质，待达到设计指标时方可全部开启。对过滤过程的时间、出水水质、水头损失等主要运行参数应作好原始记录。冲洗操作冲洗条件冲洗前的准备冲洗顺序恢复过滤顺序902011/9/5离心沉降规律及其设备91物体高速旋转能够产生离心力场，离心力的大小取决于该质点的质量和向心加速度。按照产生离心力的方式不同，离心分离设备可分为水旋和器旋两类。前者如水力旋流器、旋流沉淀池，其特点是器体固定不动，而由沿切向高速进入器内的物料产生离心力；后者指各种离心机，
41、其特点是由高速旋转的转鼓带动物料产生离心力。离心分离的方法常用于废水，可以分离水中的悬浮物(固体颗粒和油滴)，也可用于污泥脱水。92一、离心分离的理论基础1.离心沉降速度2.分离因数3.液态悬浮物系在器旋离心力场中的运动二、水力旋流器1.压力式水力旋流器(pressure hydrocyclone)2.重力式水力旋流器(gravity hydrocyclone)三、离心机1.过滤式离心机(filtration centrifuge)2.沉降离心机(sedimentation centirfuge)3.离心机转鼓的强度计算理论93一、离心分离的理论基础1.离心沉降速度如果球形颗粒的直径为dp、密
42、度为p、流体密度为，则与颗粒在重力场中的受力情况相似，在惯性离心力场中颗粒在径向上也受到离心惯性力、向心力及阻力三个力作用。后两个力均沿着半径方向指向旋转中心，与颗粒径向运动的方向相反。当三个力达到平衡时，可得到颗粒在径向相对于流体的运动速度ur(即颗粒在此位置上的离心沉降速度)，4d(p )ut23 ru r=94g4d(p )3与重力沉降速度vc 的区别与联系？v c=离心沉降同样存在三种区域内的沉降流型，各区的阻力系数仍然可按1.3来计算。对于Stokes区(Re 时，ur 为正值，颗粒被抛向周边；当p 时，颗粒被推向中心。故在离心分离设备中，能进行离心沉降和离心浮上两种操作。95uK
43、c=r n 22.分离因数分离因数 Kc 为同一颗粒在同种流体介质中离心沉降速度与重力沉降速度的比值，在Stokes区内的表达式为，2trg2g也可以理解为颗粒所受净离心力与净重力之比，或颗粒所在位置上的离心惯性力场强度与重力场强度之比。若以n表示转速(r/min)，并将=2n/60 代入上式，则有，r n2900g 302gr()=K c=96分离因数 Kc 是衡量离心设备分离性能的基本参数。在旋转半径 r 一定时，Kc 值随转速n的平方急剧增大，例如，当r=0.2m、n=500rpm时，Kc56；而当n=3000rpm时，则 Kc2000。离心力对悬浮颗粒的作用远远超过了重力，从而极大地强
44、化了分离过程。影响离心分离的因素有：(1)分离因数，分离因数越高，分离性能越好。(2)水中悬浮物的性能。(3)离心分离装置的直径，直径越小，则分离过程越快，所需的分离时间越短，然而分离性能变差。(4)进水流量和水在离心分离装置中的停留时间等。973.液态悬浮物系在器旋离心力场中的运动(1)转鼓内液体的自由表面离心机开动后，因转鼓的带动，使液体在受重力作用的同时，还受到离心力的作用，形成一个旋转的自由表面。a.静止b.低速c.高速d.忽略重力98r +l 0CGr 02gdld r 0=dm r 0 2dm g=tg=2022 gl=由此可见，液体的自由表面为一旋转抛物面。当转速增大时，抛物面逐
45、渐下凹，甚至可能露出底面；同时，周围液体上升。因此实践中为防止液体溢出，转鼓顶部应设一定高度的溢流堰只让一定量的液体溢出。当转速极大，以至于重力相对于离心力可以忽略不计时，则自由液面趋近于圆柱面。99(2)转鼓内液体的压力物料中任一径向位置都会因离心作用而产生离心压力；在水平面内，离心压力是径向位置的函数，在鼓壁处达到最大值：12Pf =f 2(R 2 r02)计算离心压力的意义在于确定转鼓的离心应力，同时，由于离心压力是离心过滤操作的驱动力，故离心压力也是离心过滤操作的设计基础。转鼓内物料中任一微元体100Q=2 V502RR+R02(3)颗粒在转鼓离心力场中的运动研究颗粒从起始径向位置 r
46、 走完分离区全长(轴向)，刚好能沉降(径向)到达鼓壁的临界条件。Vt22ln 2=250g=2utg转鼓内颗粒的沉降示意图理论可用来预测离心机的性能，即处理量或分割粒度。利用常数，可对几何和动力相似的离心机(如同一类型的离心机)进行操作性能比较，或对同类性离心机作比例放大。101(4)离心沉降分离的极限当颗粒比较小(譬如几个m 以下)时，布朗运动不可忽略。如果还用理论，就可能高估离心机的分离性能。甚至当颗粒小到一定程度，在一定的离心力场作用用理论预测可以被分离，但因颗粒布朗运动引起的扩散作用，颗粒将可能长期保持悬浮状态而不能被分离。这种现象称为离心沉降分离的极限，对应的颗粒直径称为极限颗粒直径
47、，用 xmin(m)表示。21)4xminTr=1.732(102二、水力旋流器根据主体介质的不同，旋流分离技术分为干法与湿法两 大 类，前 者 为 旋 风 分 离，后者为旋液分离，相应的关键设备为旋风分离器(cyclone)和旋液分离器(hydrocyclone)。旋液分离器经常也被称为水力旋流器，自从美国学者Bradley于1891年注册旋液分离器的第一个专利以来，旋液分离器已有一个多世纪的历史。水力旋流器有压力式和重力式两种，通常所说的水力旋流 器 是 指 压 力 式 水 力 旋 流 器，重力式水力旋流器又称旋流沉淀池。1031.压力式水力旋流器(pressure hydrocyclon
48、e)(1)结构与工作原理形状细长、直径小，圆锥部分长；上部是直径为D的圆筒，下部是锥角为的截头圆锥体，进水管以渐收方式与圆筒以切向连接。1-圆 筒；2-圆 锥 体；3-进 液管；4-溢流管；5-排渣口；6-通气管；7-溢流筒；8-出液管104当物料借水泵提供的能量(压力不超过0.40MPa)以6 10m/s的流速切向进入圆筒后，沿器壁形成向下作螺旋运动的一次涡流，其中直径和比重较大的悬浮固体颗粒被甩向器壁，并在下旋水流推动和重力作用下沿器壁下滑，在锥底形成浓缩液连续排除。其余液流则在向下旋流至一定程度后，便在愈来愈窄的锥壁反向压力作用下改变方向，由锥底向上作螺旋形运动，形成二次涡流，经溢流管进
49、入溢流筒后，从出水管排除。另外，在水力旋流器的中心，还形成一束绕轴线分布的自下而上的空气涡流柱。105图 1-6-5 物料在水力旋流器内的流动情况此外还有，液-液分离、气-固分离，以热门的含油废水分离为例：1-入流；2-一次涡流；3-二次涡流；4-零锥面；5-空气涡流柱106(2)设计与计算首先确定各部结构尺寸，然后求出处理水量和极限粒径，最后根据处理水量确定设备台数。确定各部结构尺寸一般以圆筒直径 D 和锥体锥角作为基本尺寸，再按一些经验比例关系确定其它尺寸。为保持空气柱内稳定的真空度，出水管不能满流工作，并在器顶设置通气管，以平衡器内压力和破坏可能发生满流时的虹吸作用；排渣口径宜取小值，以
50、提高浓缩液浓度；进口易被磨损，应用耐磨材料制作，且能快速更换，以便调节口径和检修。107由于离心力与旋转半径呈反比例关系，故其直径受到一定限制，一 般 不 超 过 500mm；如果处理水量较大，应设多台并联使用。108被分离颗粒的极限粒径水力旋流器的分离效率与设备结构、颗粒性质、进水水压及粘度等一系列因素有关。其它条件不变时，分离效率随颗粒直径的增大而急剧增大：颗粒直径20m时，分离效率接近100%；颗粒直径为8m时，分离效率只有50%。一般将分离效率为50%的颗粒直径称为极限粒 径，它 是 判 断 水 力 旋流器 分 离 程 度 的 主 要 参 数之一。极限粒径愈小，说明分离效果愈好，达到一