1、第十章 污水的物理處理(2) 第四節 沉淀池第五節 隔油和破乳第六節 浮上法第四節第四節 沉沉 淀淀 池池沉淀池按使用功能分生物處理法中的預處理，去除約30%的BOD5，55%的懸浮物生物處理構筑物后,是生物處理工藝的組成部分初次沉淀池二次沉淀池沉淀池按水流方向分平流式輻流式豎流式池型：長方形一端進水,另一端出水貯泥斗在池進口池內水流由下向上池內水流向四周輻流池型:多為圓形, 有方形或多角形池中央進水，池四周出水貯泥斗在池中央沉淀池三種流態沉淀池三種流態沉淀池特點與適用條件池型池型優點優點缺點缺點適用條件適用條件平流式平流式1. 對沖擊負荷和溫對沖擊負荷和溫度變化的適應能度變化的適應能力較強；

2、力較強；2. 施工簡單，造價低施工簡單，造價低采用多斗排泥，每個泥斗采用多斗排泥，每個泥斗需單獨設排泥管各自排泥，需單獨設排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機械操作工作量大，采用機械排泥，機件設備和驅動件排泥，機件設備和驅動件均浸于水中，易銹蝕均浸于水中，易銹蝕1. 適用地下水位較高適用地下水位較高及地質較差的地區；及地質較差的地區；2. 適用于大、中、小適用于大、中、小型污水處理廠型污水處理廠豎流式豎流式1. 排泥方便，管理簡排泥方便，管理簡單；單；2. 占地面積較小占地面積較小1. 池深度大，施工困難；池深度大，施工困難；2. 對沖擊負荷和溫度變化對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較差；的適應

3、能力較差；3. 造價較高；造價較高；4. 池徑不宜太大池徑不宜太大適用于處理水量不大適用于處理水量不大的小型污水處理廠的小型污水處理廠輻流式輻流式1. 采用機械排泥，運采用機械排泥，運行較好，管理較簡單；行較好，管理較簡單；2. 排泥設備已有定型排泥設備已有定型產品產品1. 池水水流速度不穩定；池水水流速度不穩定；2. 機械排泥設備復雜，對機械排泥設備復雜，對施工質量要求較高施工質量要求較高1. 適用于地下水位較適用于地下水位較高的地區；高的地區；2. 適用于大、中型污適用于大、中型污水處理廠水處理廠 沉淀池由五部分組成： 進水區、出水區的功能是使水流的進入與流出保持平穩，以提高沉淀效率。 沉

4、淀區是沉淀進行的主要場所。 貯泥區貯存、濃縮與排放污泥。 緩沖區避免水流帶走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分組成緩沖區緩沖區沉淀池的運行方式連續式 污水中可沉顆粒的沉淀在流過水池時完成，這時可沉顆粒受到重力所造成的沉速與水流流動的速度兩方面的作用污水連續不斷地流入與排出 污水中可沉淀的懸浮物在靜止時完成沉淀過程，由設置在沉淀池壁不同高度的排水管排出工作過程：進水、靜止、沉淀、排水間歇式 1.設計流量 沉淀池的設計流量與沉砂池的設計流量相同。 在合流制的污水處理系統中，當廢水是自流進入沉淀池時，應按最大流量作為設計流量；當用水泵提升時，應按水泵的最大組合流量作為設計流量。在合流制系統中,應按降雨時

5、的設計流量校核，但沉淀時間應不小于30min。 2.沉淀池的只數 對于城市污水廠，沉淀池的個數不應少于2只。 3.沉淀池的經驗設計參數 對于城市污水處理廠，如無污水沉淀性能的實測資料時，可參照教材表10-8的經驗參數選用。 4.沉淀池的有效水深、沉淀時間與表面水力負荷的相互關系 見教材表10-9。 沉淀池的一般設計原則及參數 5.沉淀池的幾何尺寸 池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.30.5m；貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60，圓斗不宜小于55；排泥管直徑不小于200mm。 6.沉淀池出水部分 一般采用堰流, 在堰口保持水平。出水堰的負荷:對初沉池, 應不大于2.9L/(sm); 對二次沉

6、淀池, 一般取1.52.9 L/(sm)。 亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質。 7.貯泥斗的容積 一般按不大于2d的污泥量計算。對二次沉淀池，按貯泥時間不超過2h計。 8.排泥部分 沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數值如下：初次沉淀池不應小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池應不小于8.83 kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池應不小于11.77 kPa（1.2mH2O）。沉淀池的一般設計原則及參數沉淀池的一般設計原則及參數平流式沉淀池進水區有整流措施，保證入流污水均勻穩定地進入沉淀池。出水區設出水堰，控制沉淀池內的水面高度，保證沉淀池內水流的均勻分布。沉淀池

7、應沿整個出流堰的單位長度溢流量相等，對于初沉池一般為250m3/（md），二沉池為130250 m3/（md）。鋸齒形三角堰應用最普遍，水面宜位于齒高的1/2處。為適應水流的變化或構筑物的不均勻沉降，在堰口處需要設置能使堰板上下移動的調節裝置，使出口堰口盡可能水平。堰前應設置擋板，以阻攔漂浮物，或設置浮渣收集和排除裝置。多斗式沉淀池，不設置機械刮泥設備。每個貯泥斗單獨設置排泥管，各自獨立排泥，互不干擾，保證沉泥的濃度。平流式沉淀池的構造及工作特點平流式沉淀池的構造及工作特點平平流流沉沉淀淀池池的的構構造造及及工工作作特特點點平流式沉淀池的構造及工作特點平流式沉淀池的構造及工作特點（進水）（進水

8、）平流式沉淀池的構造及工作特點平流式沉淀池的構造及工作特點（出水）（出水）3.沉淀區有效容積V1或4.沉淀池長度L式中：v 最大設計流量時的水平流速, mm/s; 一般不大于5mm/s。5.沉淀池總寬度b1.沉淀池的表面積A式中：qvmax 最大設計流量, m3/s；q 表面水力負荷, m3/(m2h),初沉池一般取1.53 m3/(m2h)，二沉池一般取12m3/(m2h)。2.沉淀區有效水深h2式中：t 沉淀時間,h,初沉池一般取12h,二沉池一般取1.52.5h。 沉淀區有效水深h2通常取23m。qqA3600maxvtqh221hAV3600max1tqVv6 . 3tvLLAb/平

9、流 式 沉 淀 池 的 設 計7.污泥區容積 對于生活污水，污泥區的總容積V： 式中：S 每人每日的污泥量，L/(d人),可參考教材表10-8； N 設計人口數，人； T 污泥貯存時間，d。6.沉淀池的個數n式中: b每個沉淀池寬度。 平流式沉淀池的長度一般為3050m，為了保證污水在池內分布均勻，池長與池寬比不小于4，以45為宜。/bbn 1000SNTV平 流 式 沉 淀 池 的 設 計平 流 式 沉 淀 池 的 設 計 9.污泥斗的容積V1式中:S1 污泥斗的上口面積,m2； S2 污泥斗的下口面積，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容 積V2式中：L1 梯形上底邊長, m； L2 梯形

10、上底邊長，m。8.沉淀池的總高度h式中：h1 沉淀池超高, m;一般 取0.3m； h2 沉淀區的有效深度，m； h3 緩沖層高度，m；無機械刮泥設備時,取0.5m；有機械刮泥設備時，其上緣應高出刮板0.3m； h4 污泥區高度，m；h4泥斗高度，m；h4梯形的高度，m。443214321 hhhhhhhhhh)(31212141SSSShVbhLLV4212 )2(豎流式沉淀池豎流式沉淀池的工作原理豎流式沉淀池的工作原理 在豎流式沉淀池中，污水是從下向上以流速v做豎向流動，廢水中的懸浮顆粒有以下三種運動狀態： 當顆粒屬于自由沉淀類型時，其沉淀效果（在相同的表面水力負荷條件下）豎流式沉淀池的去

11、除率要比平流式沉淀池低。 當顆粒屬于絮凝沉淀類型時，由于在池中的流動存在著各自相反的狀態，就會出現上升著的顆粒與下降著的顆粒，上升顆粒與上升顆粒之間、下沉顆粒與下沉顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀。 當uv時，顆粒將以u-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除； 當u=v時，則顆粒處于隨遇狀態，不下沉也不上升； 當uv時，顆粒將不能沉淀下來，會被上升水流帶走。 豎流式沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。 豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3，通常取2。 豎流式沉淀池的中心管如下圖所示。豎流式沉淀池的構造豎流式沉淀池的構造中心流速：中心流速：無反射板：無反射板：3

12、0mm/s有反射板：有反射板：100mm/s流出速度：流出速度：20mm/s中心導流筒設計中心導流筒設計中心管尺寸中心管尺寸輻流式沉淀池輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達100m,池周水深1.53.0m。有中心進水、周邊進水、周進周出、旋轉臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機刮除，對輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機械有中心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊傳動式的刮泥機與吸泥機等。 輻流式沉淀池的構造及特點輻流式沉淀池的構造及特點輻輻流流式式沉沉淀淀池池剖剖面面中心進水中心進水周邊進水周邊進水進水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻。進水擋板的

13、下沿深入水面下約2/3深度處，距進水孔口有一段較長的距離，這有助于進一步把水流均勻地分布在整個入流渠的過水斷面上，而且廢水進入沉淀區的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。周邊進水輻流式沉淀池的入流區在構造上的特點輻流式沉淀池刮泥機中心移動系統斜流式沉淀池 斜流式沉淀池是根據淺池理論，在沉淀池的沉淀區加斜板或斜管而構成。它由斜板（管）沉淀區、進水配水區、清水出水區、緩沖區和污泥區組成。 按斜板或斜管間水流域污泥的相對運動方向來區分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。 異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60角，長度通常為1.0m左右，斜板凈距（或斜管孔

14、徑）一般為80100mm。斜板（管）區上部清水區水深為0.71.0m，底部緩沖層高度為1.0m。斜流式沉淀池的構造斜流式沉淀池的構造斜流式沉淀池的構造斜流式沉淀池的構造 斜流式沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優點，在給水處理中得到比較廣泛的應用，在廢水處理中應用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠含油廢水的隔油等方面已有較成功的經驗，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應用。 斜流式沉淀池在廢水處理中的應用斜流式沉淀池在廢水處理中的應用斜流式沉淀池污水處理中應用實例斜流式沉淀池污水處理中應用實例安裝中的斜板/斜管沉淀池斜板/斜管沉淀池運行進程中應防止斜板/斜管上浮提高沉淀池沉淀效果的有

15、效途徑沉淀池均存在去除率不高的問題，且占地面積較大，體積龐大提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法斜流式沉淀池對污水進行曝氣攪動回流部分活性污泥 曝氣攪動是利用氣泡的攪動促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產生自然絮凝。采用此法，可是沉淀效率提高5%8%，1m3廢水的曝氣量約0.5m3左右。常在預曝氣池或生物絮凝池內進行。 將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性，產生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。這一方法可以使沉淀效率比原來的沉淀池提高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之間。第五節第五節 隔油和破乳隔油和破乳含油廢水的來源石

16、油開采及加工工業固體燃料熱加工紡織工業中的洗毛廢水輕工業中的制革廢水鐵路及交通運輸工業屠宰及食品加工機械工業中車削工藝中的乳化液石油開采石油煉制石油化工帶水原油的分 離水鉆井提鉆時的設備沖洗水井場及油罐區的地面降水生產的油水分離過程,油品、設備的洗滌、沖洗過程焦化含油廢水焦爐氣的冷凝水洗煤氣水各種儲罐的排水油的狀態呈懸浮狀態的可浮油呈乳化狀態的乳化油呈溶解狀態的溶解油油滴的粒徑較大，可以依靠油水密度差而從水中分離出來，對于石油煉廠廢水而言，這種狀態的油一般占廢水中含油量的60%80%左右。粒徑：60m以上平流分離100150m；斜板60m以上非常細小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩定薄

17、膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來；若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉化為可浮油，稱為破乳。乳化油經過破乳之后，就能用沉淀法分離。細分散油粒： 1060m乳化油：粒徑 10m油品在水中的溶解度非常低，只有幾個毫克每升。溶解油：515mg/L油 污 染 對 環 境 的 危害 含油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結構，不利于農作物的生長,甚至導致農作物枯死。 含油廢水排入水體后將在水面上產生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉移，使水生生物處于嚴重缺氧狀態而死亡。在灘涂上還會影響養殖和利用。 含油廢水排入城市溝道，對溝道、附屬設備及城市污

18、水處理廠都會造成不良影響。土壤溝道水體廢水從池子的一端流入池子，以較低的水平流速流經池子，流動過程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的顆粒雜質沉于池底，水從池子的另一端流出。隔油池的出水端設置集油管。大型隔油池應設置刮油刮泥機，以及時排油及排除底泥。隔油池的池底構造與沉淀池相同。表面一般設置蓋板，冬季保持浮渣的溫度，從而保持它的流動性，同時可以防火與防雨。特點：構造簡單，便于運行管理，油水分離效果穩定。平流式隔油池可去除的最小油滴直徑為100150m，相應的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的設計與平流式沉淀池基本相似，按表面負荷設計時，一般采用1.2m3/（m2h)；按停留時

19、間設計時，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徑為60m，相應的上升速度約為0.2mm/s。 鐵路運輸、化工等行業使用的小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油的密度差形成液位差而達到自動撇油的目的。小型隔油池斜板隔油池與小型自動撇油隔油池 當油和水相混，又有乳化劑存在時，乳化劑會在油滴與水滴表面上形成一層穩定的薄膜，這時油和水就不會分層，而呈一種不透明的乳狀液。當分散相是油滴時，稱水包油乳狀液；當分散相是水滴時，則稱為油包水乳狀液。乳化油及破乳方法乳化油的主要來源含油（可浮油）廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動而形成以洗滌劑清洗受油污染的機械零件、油槽車

20、等而產生乳化油廢水根據生產工藝的需要而人為制成破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩定薄膜，使油、水得以分離。投加換型乳化劑：投入適量“換型劑”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉型為油包水（或水包油）乳狀液過程中，存在著一個轉化點，這時的乳狀液非常不穩定，油水可能形成分層。投加鹽類、酸類：可使乳化劑失去乳化作用。投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑：如異戊醇，從兩相界面上擠掉乳化劑而使其失去乳化作用。攪拌、振蕩、轉動：通過劇烈的攪拌、振蕩或轉動，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。過濾：如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。改變溫度：改變乳化液的溫度來破壞乳化液的穩定。某些乳化

21、液必須投加化學藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁的鹽類或無機酸、堿、混凝劑等。破乳方法簡介 水和廢水的浮上法處理是將空氣以微小氣泡形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于水即上浮水面，從水中分離，形成浮渣層。 浮上法處理工藝必須滿足下述基本條件：必須向水中提供足夠量的細微氣泡；必須使污水中的污染物質能形成懸浮狀態；必須使氣泡與懸浮的物質產生粘附作用。 污水處理技術中，浮上法固-液或液-液分離技術應用的幾方面：石油、化工及機械制造業中的含油污水的油水分離;工業廢水處理;污水中有用物質的回收;取代二次沉淀池，特別是用于易產生活性污泥膨脹的情況

22、;剩余活性污泥的濃縮。按生產細微氣泡的方法分微氣泡曝氣浮上法 剪切氣泡浮上法 加壓溶氣浮上法真空浮上法電解浮上法分散空氣浮上法 溶解空氣浮上法 浮上法的類型 電解廢水可同時產生三種作用： 電解氧化還原； 電解混凝； 電氣浮。電 解 浮 上 法 電解浮上法是將正負極相間的多組電極浸泡在廢水中，當通以直流電時，廢水電解，正負兩級間產生的氫和氧的細小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達到分離的目的。 電解浮上法產生的氣泡小于其他方法產生的氣泡，故特別適用于脆弱絮狀懸浮物。電解浮上法的表面負荷通常低于4m3/(m2h)。 電解浮上法主要用于工業廢水處理方面，處理水量約在1020m3/h。由于電耗高、操

23、作運行管理復雜及電極結垢等問題，較難適用于大型生產。電 解 浮上法 電 解 浮 上 法 微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法壓縮空氣引入到靠近池底處的微孔板，并被微孔板的微孔分散成細小氣泡將空氣引入到一個高速旋轉混合器或葉輪機的附近，通過高速旋轉混合器的高速剪切，將引入的空氣切割成細小氣泡分散空氣浮上法用于礦物浮選，也用于含油脂、羊毛等污水的初級處理及含有大量表面活性劑的污水處理分散空氣浮上法 微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法從溶解空氣和析出條件來看加壓溶氣浮上法：空氣在加壓條件下溶解，常壓下使過飽和空氣以微小氣泡形式釋放出來需要溶氣罐、空壓機或射流器、水泵等設備真空浮上法：空氣在常壓下溶解，真空條件

24、下釋放優點：無壓力設備缺點：溶解度低，氣泡釋放有限，需要密閉設備維持真空，運行維護困難溶解空氣浮上法 真空浮上法加壓溶氣浮上法的基本原理空氣在水中的溶解度與壓力的關系空氣在水中的溶解度的表示單位體積水溶液中溶入的空氣質量:g(氣)/m3(水)單位體積水溶液中溶入的空氣體積:mL(氣)/L(水)加壓溶氣氣浮空氣在純水中的飽和溶解度 空氣在水中的溶解度與溫度、壓力有關。 在一定范圍內，溫度越低、壓力越大，其溶解度越大。 一定溫度下，溶解度與壓力成正比。 空氣從水中析出的過程分兩個步驟，即氣泡的形成過程與氣泡的增長過程。 氣泡核的形成過程起決定性作用，有了相當數量的氣泡核，就可以控制氣泡數量的多少與

25、氣泡直徑的大小。溶氣氣浮法要求在這個過程中形成數目眾多的氣泡核，溶解同樣空氣，如形成的氣泡核的數量越多，則形成的氣泡的直徑也就越小，越有利于滿足浮上工藝的要求。加壓溶氣的兩種方式 存在問題： 填料長膜； 壓縮氣含油； 調節不便； 時而需放氣。 存在問題： 設備較復雜； 造價偏高。部分溶氣加壓氣浮法 界面能E與界面張力的關系如下：式中： 界面張力系數； S 界面面積。 氣泡未與懸浮顆粒粘附前,顆粒與氣泡的單位面積上的界面能分別為水-粒1和水-氣1，這時單位面積上的界面能之和E1為： 當氣泡與懸浮顆粒粘附后，界面能縮小，粘附面的單位面積上的界面能E2及其縮小值E分別為： 這部分能量差即為擠開氣泡和

26、顆粒之間的水膜所做的功，此值越大，氣泡與顆粒粘附得越牢固。 水中的懸浮顆粒是否能與氣泡粘附，與水、氣、顆粒間的界面能有關。當三者相對穩定時，三相界面張力的關系式為：式中：接觸角（也稱濕潤角）。 帶入上式得：SE氣水粒水-1E粒氣-2E氣粒氣水粒水-21EEE氣粒氣水粒水-)180cos()cos-氣水粒水氣水粒水（E)cos1-（氣水E)cos-氣水粒水氣水粒水（E)cos1-（氣水E 上式表明，并不是水中所有的污染物質都能與氣泡粘附，是否能粘附，與該類物質的接觸角有關。當0時，cos1，E0，這類物質親水性強（稱親水性物質），無力排開水膜，不易與氣泡粘附，不能用氣浮法去除。當180時，cos

27、 -1，E2水-氣，這類物質憎水性強（稱憎水性物質），易與氣泡粘附，宜用氣浮法去除。 微細氣泡與懸浮顆粒的粘附形式有氣顆粒吸附、氣泡頂托以及氣泡裹夾三種形式。氣泡與懸浮顆粒的粘附形式 當流態為層流時，即Re0.6MPa空氣供給設備壓力溶氣系統加壓水泵壓力溶氣罐空氣供給設備附屬設備水泵壓水管裝射流器挾氣式溶氣方式有三種水泵吸氣式在經濟和安全方面都不理想，已很少使用空壓機供氣是較早使用的一種供氣方式，使用較廣泛，其優點是能耗相對較低壓力管裝射流器進行溶氣的優點是不需另設空壓機，沒有空壓機帶來的油污染和噪聲水 泵 吸 氣 式空壓機供氣式 空氣釋放系統是由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。 溶氣釋放裝置的

28、功能是將壓力容器水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來，并能迅速、均勻地與水中的顆粒物質粘附。 常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。 空氣釋放系統 氣浮池的功能是提供一定的容積和池表面積，使微氣泡與水中懸浮顆粒充分混合、接觸、粘附，并使帶氣顆粒與水分離。目前最常用，其反應池與氣浮池合建。廢水進入反應池完全混合后，經擋板底部進入氣浮接觸室以延長絮體與氣泡的接觸時間，然后由接觸室上部進入分離室進行固液分離。池面浮渣由刮渣機刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式氣浮池的優點是池深淺、造價低、構造簡單、運行方便。缺點是分離部分的容積利用率不高等。氣浮池的有效水深通常為2.02.5m，一般以單格寬度不超過10m、長度不超過15m為宜。廢水在反應池中的停留時間與混凝劑種類、投加量、反應形式等因素有關，一般為515min。為避免打碎絮體，廢水經擋板底部進入氣浮接觸室時的流速應小于0.1m/s。廢水在接觸室中的上升流速一般為1020mm/s，停留時間應大于60s。豎流式氣浮池的基本工藝參數與平流式氣浮池相同。其優點是接觸室在池中央，水流向四周擴散，水力條件較好。缺點是與反應池較難銜接，容積利用率較低。有經驗表明，當處理水量大于150 200m3/h、廢水中的可沉物質較多時，宜采用豎流式氣浮池