第一頁，共八十一頁，2022年，8月28日污水的物理處理技術概念：利用物理方面的重力和機械力作用的污水處理技術處理對象：漂浮物和懸浮物主要方法：篩濾截留法-格柵、過濾重力分離-沉砂、沉淀、隔油、氣浮離心分離法-離心分離機第二頁，共八十一頁，2022年，8月28日第一節

格柵和篩網第三頁，共八十一頁，2022年，8月28日選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠、站的處理設備。規模、污水性質、后續構筑物格柵的作用格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(?)。作用：去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續處理設施能正常運行。水泵機組、曝氣器、管道閥門、配水設施，進出水口第四頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的種類按柵條的間距粗：50-100mm中：10-40mm細:1.5-10mm按清渣方式:人工和機械形狀：平面和曲面第五頁，共八十一頁，2022年，8月28日人工清除設計面積應采用較大的安全系數，一般不小于進水渠道面積的2倍，以免清渣過于頻繁。與水平面傾角：30o~60o機械清除，0.2m3/d過水面積一般應不小于進水管渠的有效面積的1.2倍。與水平面傾角：60o~90o格柵的清渣方法第六頁，共八十一頁，2022年，8月28日人工和機械清理的格柵典型設計資料第七頁，共八十一頁，2022年，8月28日

格柵所截留的污染物數量當柵條間距為16~25mm時，柵渣截留量為0.10~0.05m3/（103m3污水）；當柵條間距為40mm左右時，柵渣截留量為0.03~0.01m3/（103m3污水）；柵渣的含水率約為80%，密度約為960kg/m3。第八頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的工作原理第九頁，共八十一頁，2022年，8月28日XG型旋轉式格柵除污機第十頁，共八十一頁，2022年，8月28日回轉式固液分離機第十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日螺旋壓榨細格柵第十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日螺旋壓榨細格柵第十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日回轉式格柵除砂機及柵渣皮帶輸送機第十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日GL型格柵除污機齒耙式格柵除污機第十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日階梯式細格柵第十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日曝氣沉砂池前細格柵第十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的液位差自動控制第十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日設置格柵的一般特征第二十頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速矩形圓形方形圓形的水力條件較方形好，但剛度較差目前多采用斷面形狀為矩形的柵條第二十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速一方面泥沙不至于沉積在溝渠底部另一方面截留的污染物又不至于沖過格柵通常采用0.4~0.9m/s格柵渠道的寬度要設置得當，應使水流保持適當流速第二十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵柵條斷面形狀過格柵渠道的水流流速污水過柵條間距的流速為防止柵條間隙堵塞，一般采用0.6~1.0m/s最大流量時可高于1.2~1.4m/s漸擴α＝20°，沉底大于水頭損失第二十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的設計與計算格柵形式的選擇尺寸計算水力計算柵渣量的計算及其處置方法第二十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵設計實例已知某污水處理廠的最大設計流量Q=0.2立方米/秒（17280噸/天），總變化系數為1.50，求格柵的各部分尺寸。規模較大，采用機械清洗形式第二十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日按規范和經驗設定參數柵前水深：h=0.4m過柵流速：0.9m/s(p22中格柵)柵條間隙寬度：b=0.021m(p14)格柵傾角:a=60o(p17)柵渣量：0.07m3/（103m3污水）（當柵條間距為16~25mm時，柵渣截留量為0.10~0.05m3/（103m3污水）；第二十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日柵槽的寬度（Ｂ）確定（p23）Ｂ＝s（n-1）+b*n=0.8ｍ進水渠道漸寬部分長度：

L1=(B-B1)/2tga1=0.22m（a1由渠水流速而定，要求進水渠流速為0.77m/s)出水渠道漸窄部分的長度：

L2=L1/2=0.11ｍ第二十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日過柵水頭損失（柵條斷面為矩形）如p24公式

h2＝0.097m柵后槽總高度：H=h1+h+h2=0.8m柵槽總長度：L=L1+L2+0.5+1.0+H/tga=2.24m每日柵渣量：W=0.8m3/d>0.2m3/d第二十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日通過格柵的水頭損失h2的計算：式中：

h0——計算水頭損失，m；

v——污水流經格柵的速度，m/s；ξ——阻力系數，其值與柵條斷面的幾何形狀有關；α——格柵的放置傾角；g——重力加速度，m/s2；

k——考慮到格柵受污染物堵塞后阻力增大的系數，可用式：k=3.36v-1.32求定，一般采用k=3。

城市污水一般取0.1~0.4m。格柵的設計與計算第三十頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的建筑尺寸

1.格柵的間隙數量n式中：qvmax——最大設計流量，m3/s；

d——柵條間距，m；

h——柵前水深，m；

v——污水流經格柵的速度，m/s。2.格柵的建筑寬度b式中：b——格柵的建筑寬度；

s——柵條寬度，m。3.柵后槽的總高度h總式中: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。第三十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日格柵的建筑尺寸

4.格柵的總建筑長度L

式中：L1——進水渠道漸寬部位的長度，m；其中:b1——進水渠道寬度m；α1——進水渠道漸寬部位的展開角度，一般α1=20°；

L2——格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長度，一般L2=0.5L1；H1

——格柵前的渠道深度,m。5.每日柵渣量W式中：W1——柵渣量，m3/(103m3污水)；

KZ——生活污水流量總變化系數。第三十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日作用用于廢水處理或短小纖維的回收形式振動篩網水力篩網篩網第三十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日填埋焚燒（820℃以上）堆肥將柵渣粉碎后再返回廢水中，作為可沉固體進入初沉池格柵、篩網截留的污染物的處置方法：第三十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日第二節

沉淀的基礎理論第三十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產生下沉作用，以達到固液分離的一種過程。沉淀處理工藝的四種用法

沉砂池：用以去除污水中的無機易沉物。初次沉淀池：較經濟地去除，減輕后續生物處理構筑物的有機負荷。二次沉淀池：用來分離生物處理工藝中產生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來自初沉池及二沉池的污泥進一步濃縮，以減小體積，降低后續構筑物的尺寸及處理費用等。第三十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日自由沉淀懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨進行沉淀,顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過程中,顆粒的物理性質不變。發生在沉砂池中。根據水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型懸浮顆粒濃度不高；沉淀過程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過程中，顆粒的質量、形狀、沉速是變化的。化學絮凝沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀區域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉降受到周圍其他顆粒的影響，顆粒間相對位置保持不變，形成一個整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發生。懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團狀結構，互相接觸，互相支撐，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過程存在壓縮沉淀。第三十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日自由沉淀及其理論基礎

分析的假定沉淀過程中顆粒的大小、形狀、質量等不變顆粒為球形

顆粒只在重力作用下沉淀，不受器壁和其他顆粒影響靜水中懸浮顆粒開始沉淀時,因受重力作用產生加速運動,經過很短的時間后,顆粒的重力與水對其產生的阻力平衡時,顆粒即等速下沉第三十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日懸浮顆粒在水中的受力：重力、浮力重力大于浮力時，下沉；重力等于浮力時，相對靜止；重力小于浮力時，上浮。第三十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日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；

ρS——顆粒的密度；

ρL——水的密度；

g——重力加速度。2.水對自由顆粒的阻力式中：FD——水對顆粒的阻力；

λ′——阻力系數；

A——自由顆粒的投影面積；

uS——顆粒在水中的運動速度，即顆粒沉速。懸浮顆粒在水中的受力分析第四十頁，共八十一頁，2022年，8月28日球狀顆粒自由沉淀的沉速公式當顆粒所受外力平衡時，即因得球狀顆粒自由沉淀的沉速公式：第四十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日當顆粒粒徑較小、沉速小、顆粒沉降過程中其周圍的繞流速度亦小時，顆粒主要受水的黏滯阻力作用，慣性力可以忽略不計，顆粒運動是處于層流狀態。在層流狀態下，λ′=24/Re，帶入式中，整理得自由顆粒在靜水中的運動公式（亦稱斯托克斯定律）：式中:μ——水的動力黏度。第四十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日由上式可知，顆粒沉降速度us與下述因素有關：斯托克斯定律:當ρs大于ρL時，ρs-ρL為正值，顆粒以us下沉；當ρs與ρL相等時，us=0，顆粒在水中呈懸浮狀態，這種顆粒不能用沉淀去除；ρs小于ρL時，ρs-ρL為負值，顆粒以us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μ成反比，μ隨水溫上升而下降；即沉速受水溫影響，水溫上升，沉速增大。第四十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉淀池的工作原理理想沉淀池分為：進口區域、沉淀區域、出口區域、污泥區域四個部分第四十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉淀區過水斷面上各點的水流速度均相同，水平流速為v；懸浮顆粒在沉淀區等速下沉，下沉速度為u；在沉淀池的進口區域，水流中的懸浮顆粒均勻分布在整個過水斷面上；顆粒一經沉到池底，即認為已被去除。理想沉淀池的幾個假定：由上述假定得到的懸浮顆粒自由沉降跡線：第四十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日式中：v——顆粒的水平分速；qv——進水流量；A′——沉淀區過水斷面

面積，

H×b；H——沉淀區的水深；b——沉淀區寬度。當某一顆粒進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一方面隨著水流在水平方向流動，其水平流速v等于水流速度顆粒運動的軌跡為其水平分速v和沉速u的矢量和，在沉淀過程中，是一組傾斜的直線，其坡度i=u/v第四十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日設u0為某一指定顆粒的最小沉降速度。當顆粒沉速u≥u0時，無論這種顆粒處于進口端的什么位置，它都可以沉到池底被去除，即左上圖中的跡線xy與x′y′。當顆粒沉速u<u0時，位于水面的顆粒不能沉到池底，會隨水流出，如左下圖中軌跡xy″所示；而當其位于水面下的某一位置時，它可以沉到池底而被去除，如圖中軌跡x′y所示。說明對于沉速u小于指定顆粒沉速u0的顆粒，有一部分會沉到池底被去除。第五十頁，共八十一頁，2022年，8月28日

在同一沉淀時間t，下式成立：故對于沉速為u1（u1<u0）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u≥u0以及u1<u0的兩部分，故沉淀池對懸浮物的去除率為：設沉速為u1的顆粒占全部顆粒的dP，其中的的顆粒將會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比例；（1-P0）——沉速≥u0的顆粒去除率。第五十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日上頁圖的運動跡線中的相似三角形存在著如下的關系：

將上式帶入式中并簡化后得出

qv/A——反映沉淀池效力的參數，一般稱為沉淀池的表面負荷率，或稱沉淀池的過流率，用符號q表示：理想沉淀池中，u0與q在數值上相同，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間內通過的流量，單位是m3/（m2·h）。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流率或表面負荷率。

第五十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日重要結論理想沉淀池的沉淀效率與池的水面面積A有關，與池深H無關，即與池的體積V無關。理想沉淀池中，u0與q在數值上相同，但它們的物理概念不同，只要確定顆粒的最小沉速u0，就可以求得表面負荷率。第五十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉淀的基礎理論要點沉淀池的應用具體工藝名稱沉淀的類型自由沉淀的沉速公式-斯托克斯公式沉淀效率-百分去除率沉淀池工作原理：2個結論第五十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日第三節

沉砂池第五十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的幾種形式從污水中去除砂子、煤渣等密度較大的無機顆粒，以免這些雜質影響后續處理構筑物的正常運行平流式、豎流式、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池等以重力或離心力分離為基礎，即將進入沉砂池的污水流速控制在只能使相對密度大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走第五十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日沉砂池工程設計中的設計原則與主要參數城市污水廠一般均設置沉砂池，個數或分格數應不小于2；設計流量應按分期建設考慮：最大時流量、最大組合流量、合流制流量沉砂池去除的砂粒相對密度為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計算，其含水率約為60%，容重約1500kg/m3。貯砂斗的容積應按2d沉砂量計算，貯砂斗壁的傾角不應小于55o,排砂管直徑不應小于200mm。沉砂池的超高不宜小于0.3m。第五十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日平流式沉砂池是一種最傳統的沉砂池，它構造簡單，工作穩定。

平流式沉砂池第五十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日污水在池內的最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時，污水在池內的停留時間不少于30s，一般為30~60s；有效水深應不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，池寬不小于0.6m；池底坡度一般為0.01~0.02，當設置除砂設備時，可根據除砂設備的要求，考慮池底形狀。

平流式沉砂池的系統參數

第五十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日平流沉砂池設計步驟沉砂部分的長度水流斷面積池的總寬度貯砂斗的容積、尺寸第六十頁，共八十一頁，2022年，8月28日

3.池總寬度b

式中：

h2——設計有效水深。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——排砂時間的間隔,d;

kz

——生活污水流量的總變化系數。平流式沉砂池的計算公式

1.長度L

式中：v——最大設計流量時的速度，m/s；

t——最大設計流量時的停留時間,s。

2.水流斷面面積A式中：qvmax——最大設計流量，m3/s。第六十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日

7.池總高度h式中:h1——超高，m；

h2——有效水深,m;

h3——貯砂斗高度,m。8.核算最小流速vmin

式中:qvmin——設計最小流量，m3/s；

n1——最小流量時工作的沉砂池數目;Amin——最小流量時沉砂池中的水流斷面面積，m2。平流式沉砂池的計算公式

5.貯砂斗個部分尺寸計算設貯砂斗底寬b1=0.5m；斗壁與水平面的傾角為60o；則貯砂斗的上口寬b2為：貯砂斗的容積V1：式中:h’3——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設采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，則第六十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日第六十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日