第二章 水的物理化学处理方法 第一节  水中粗大颗粒物质的去除 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除 第三节 水中溶解物质的去除 第四节 水中有害微生物的去除 第五节 水的其他物理化学处理方法 一、格栅、筛网、微滤机  一、格栅、筛网、微滤机  简单格栅 转鼓式筛网的示意图 微滤机结构示意图      2.1 沉砂池的功能        主要是去除水中砂粒、煤渣等比重较大的无机颗粒杂质，同时也去除少量较大、较重的有机杂质，如骨屑、种子等。沉砂池一般设在泵站、沉淀池之前，这样可以防止对水泵和污泥处置设备的磨损，还可使沉淀池中的污泥具有良好的流动性。减轻磨损；减轻沉淀池的负荷。      沉砂的处置一般是填埋或土地卫生堆弃，也有用焚烧的。       2.2 沉砂池的工作原理       沉砂池的工作是以重力沉降为基础的。         对于自由沉降的沉砂池，见P69           其澄清流量Q=Ah/t=uA        可以看出，自由沉降的沉砂池，其澄清流量与池深H无关，是颗粒沉降速度和池表面积的函数。    颗粒在静水中沉降速度可用Stokes公式表示：    式中，             由于Stokes公式的导出是基于均匀球形颗粒的假定，而水和废水中的颗粒、大小、形状、密度各不相同，因此在水处理工程实际中，沉砂池的设计并不直接采用这一公式，大多是根据实际水样的沉降试验或经验资料来进行的。      对于城市污水处理厂来说，沉砂池通常都按去除密度为2650kg／m3、粒径0.2mm以上的砂粒来考虑。沉砂量与气候、服务面积、街道清洁程度、垃圾情况、工业废水排入情况等因素有关，一般可按每106m3污水沉砂15—30m3计算，其含水率为60％，密度为1500kg／m3。生活污水的沉砂量max.book118.com／(人·d)考虑。      2.3 沉砂池的主要类型：       平流式沉砂池、竖流式沉砂池和曝气沉砂池。      （一）平流式沉砂池         平流沉砂池结构如图，它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等优点。             设计参数 （1）流量Q：       污水重力自流进入污水厂，按Qmax设计       污水由泵提升进入，按泵房最大组合流量设计 （2）流速：vmax =0.3m/s, vmin=0.15m/s 使无机颗粒下沉，而有机颗粒不会下沉       （按砂粒比重2.65，去除d≥0.2mm砂粒来设计） （3）停留时间：t≥30"，一般为30"~60" （4）有效水深h2=0.25~1.0m, ≤1.20m, 每格宽度b≥0.6m （5）沉砂量标准           生活污水：0.01~0.02l/人.d           城市污水：3m3/105m3污水           砂含水率60%，密度1500㎏/m3，贮砂斗的容积按2d沉砂量计算，           砂斗倾角55o~60o  （6）超高h1 ≥ 0.3m        排砂方式： （1）重力排砂：排砂管、贮砂罐 （2）机械排砂：单口泵吸式排砂、链                               板刮砂与抓斗     （二）曝气沉砂池           一般沉砂中夹杂有15%的有机物，使后续处理增加难度，影响环境。      曝气沉砂池是一个长形渠道，池的一侧通入空气，使污水在池中以螺旋状向前流动，从而产生与主流垂直的横向环流。在离心力的作用下，密度较大的无机颗粒被甩沉下，而使有机颗粒经常处于悬浮状态，并使砂粒互相摩擦，去除砂粒表面附着的有机污染物。排出的沉砂一般只含约5％的有机物。              曝气沉砂池      曝气沉砂池的功能：           除了去除无机颗粒外，通过曝气，使沉砂中有机物含量 10%，防止沉砂腐败发臭；同时预曝气作用有利于后续的生化处理过程。      图2—7是曝气沉砂池的典型截面图。            计算          首先确定t停留、V水平、h有效等设计参数  （1）池子总有效容积V（m3）   V=Qmax×t停留×60（m3）    （2）水流断面积A（m2）  （3）池总宽度B（m）         每格宽                           其中 n 为分格数   （4）池长L（m）  （5）每小时所需空气量q(m3/h)   （6）贮砂斗计算与平流式沉砂池相同   （三）竖流式沉砂池           是一个圆形池，污水由中心管进入池内后自下而上流动。通常最大流速为0.1m/s，最小流速为0.02m/s，砂粒借重力沉降于池底，它的处理效果一般较差。 三、离心分离    3.3 离心机           是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。            离心机的分类 离心机          离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水。          在水处理工程中，常速离心机多用于污泥或化学沉渣的脱水，而高速离心机(转速达5000—15000r／min)则适用于废水中乳化油的分离等，例如用高速离心机来处理洗毛废水，不仅可净化水质，还可回收经济价值甚高的羊毛脂。  第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除       一般来说，20-100um以上的颗粒可以直接用沉降法去除，但此法不适宜用于较小的颗粒，特别是较小的胶体微粒（10-9m—10-6m），需要采取其他方法才可除去，如沉淀、混凝、过滤、气浮和膜技术等。 第二节 水中悬浮物质和胶体物质的去除    一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 一、沉淀 3、拥挤沉降和压缩沉降      当水中悬浮物质的浓度很高时，颗粒间隙相应减小，在沉降过程中会产生颗粒彼此干扰的拥挤沉降现象。同时，沉速较快的颗粒下沉所置换的液体的上涌也会对周围颗粒的下沉产生影响。因此，颗粒的实际沉降速度应是自由沉降时的沉速减去液体的上涌速度。 一、沉淀   经过一段时间后，上层逐渐变清而下层的颗粒浓度增高，使上涌速度加大，最终使全部颗粒以接近相同的沉速下沉，出现了一个清水和浑水的界面，此界面称为浑液面，（见右图中A、B之界面）。沉降过程也就成了浑液面的等速下沉过程，故又称之为成层沉降。  一、沉淀 当浑液面以等速沉降至一定高度后，沉速逐渐减慢。从等速沉降转入降速沉降的—点称为临界点。临界点前为拥挤沉降区，临界点后则已进入压缩沉降区的范围。 压缩沉降亦即污泥浓缩。先沉到底部的颗粒受到上部污泥重量的压力，颗粒间的孔隙水将因压力的增加和结构的变形而被挤出，使污泥浓度增高。因此污泥的浓缩过程也就是不断排除孔隙水的过程。压缩沉降常见于各种污泥浓缩池和沉淀池积泥区内的污泥浓缩过程。 一、沉淀 4、理想沉淀池 沉淀池：在水处理工程中，通过颗粒沉降来分离去除悬浮物质的设备称为沉淀池。 理想沉淀池的四个假设条件：    1）悬浮颗粒在沉淀区等速下沉，速度为u。     2）水流水平流动，在过水断面上，各点流速相等，水平流速为v。     3）进口区域，悬浮颗粒均匀分布在整个过水断面上。    4）颗

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