2-污水的物理处理解析.ppt
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1、 水污染控制工程水污染控制工程 第2章 污水的物理处理常用的物理方法o隔滤法(格栅、筛网、过滤)o澄清法(沉淀池、沉砂池、隔油和破乳、浮上法目录目录o第一节 格栅、筛网、过滤o第二节 沉淀的基本理论o第三节 沉砂池o第四节 沉淀池o第五节 隔油和破乳o第六节 浮上法第一节第一节 格栅和筛网格栅和筛网一、格栅的定义、作用格栅的定义、作用 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房、集水井的进口处或污水处理厂的前端,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如:纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等,以便减少后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常运行。二、格栅分类二、格栅分类o按形状:平
2、面、曲面格栅o按栅条间隙:粗(50-100mm)、中(10-40mm)、细(3-10mm)格栅。o按清渣方式:人工清渣、机械清渣(用链条、钢丝绳等带动齿耙清渣)如果格栅放在泵房的前面,栅条的间距选取可根据不同型号的污水泵要求来选取。GL型格栅除污机三、筛网三、筛网 水处理中当污水量非常小或根据截流的悬浮物的形状有时选择筛网做为筛滤装置,常用的筛网有水力筛网和旋转筛网,水力筛网一般栅距较细0.255mm,常用回收或去除细小纤维和固体颗粒。动力来源的不同可分为:振动筛网、水力筛网四、过滤o定义:定义:过滤是使含悬浮物的废水流过具有一定过滤是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的孔隙率的过滤介质过滤介
3、质,水中的悬浮物被截留在介,水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。质表面或内部而除去。(细小悬浮颗粒、胶体颗粒)o分类:分类:根据所采用的过滤介质不同,可将过滤根据所采用的过滤介质不同,可将过滤分为下列四类:分为下列四类:格筛过滤、微孔过滤、膜过滤、格筛过滤、微孔过滤、膜过滤、深层过滤深层过滤(1)(1)格筛过滤 过滤介质:栅条或滤网,去除物质:粗大的悬浮物,如杂草、破布、纤维、纸浆等。设备:格栅、筛网和微滤机。(2)微孔过滤 采用成型滤材,如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等,也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂(如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼,去除物:粒径细微的颗粒。定型的商品设备很多。(3
4、)膜过滤 过滤介质:特别的半透膜,在一定的推动力(如压力、电场力等)下进行过滤,去除物:水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。主要设备:反渗透、超过滤和电渗析等。(4)深层过滤 过滤介质:颗粒状滤料,如石英砂、无烟煤等。去除物:水中的悬浮物。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程,这类过滤称之为深层过滤,简称过滤。过滤在水处理中的作用:过滤在水处理中的作用:o在给水处理中在给水处理中,常用过滤处理沉淀或澄清池出,常用过滤处理沉淀或澄清池出水,使滤后出水浑浊度满足用水要求(水,使滤后出水浑浊度满足用水要求(浊度降低,为滤后消毒创造良好的条件。)o在废水处理中,在废水处理中,过滤常作为吸附、离子交换、过
5、滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段;膜分离法等预处理手段;o作为生化处理后的深度处理作为生化处理后的深度处理,使滤后水达到回,使滤后水达到回用的要求。用的要求。o常用过滤设备:常用过滤设备:快滤池。快滤池。过滤过程分为过滤过程分为过滤过滤和和反洗反洗两个过程。两个过程。o过滤过程过滤过程是废水由上是废水由上到下通过一定厚度的到下通过一定厚度的由一定粒度的粒状介由一定粒度的粒状介质组成的床层,由于质组成的床层,由于粒状介质之间存在大粒状介质之间存在大小不同的孔隙,废水小不同的孔隙,废水中的悬浮物被这些孔中的悬浮物被这些孔隙截留而除去。隙截留而除去。o即截留污染物。滤料滤料废水废水过滤水
6、过滤水(1)过滤)过滤o到一定程度时过滤不能到一定程度时过滤不能进行,需要进行进行,需要进行反洗反洗。反洗是通过上升水流的反洗是通过上升水流的作用使滤料呈悬浮状态,作用使滤料呈悬浮状态,滤料间的孔隙变大,污滤料间的孔隙变大,污染物随水流带走,反洗染物随水流带走,反洗完成后再进行过滤。所完成后再进行过滤。所以以过滤过程是间断进行过滤过程是间断进行的的。o即把污染物从滤料层中即把污染物从滤料层中冲走,使之恢复过滤能冲走,使之恢复过滤能力。力。滤料滤料反洗废水反洗废水反洗水入口反洗水入口返回目录(2 2)反冲洗)反冲洗过滤机理o过滤的机理可分为过滤的机理可分为迁移、附着、脱落迁移、附着、脱落三种三种
7、 1 1)迁移(阻力截留)迁移(阻力截留)o悬悬浮浮颗颗粒粒脱脱离离流流县县域域滤滤料料颗颗粒粒接接触触。当当废废水水流流过过滤滤料料层层时时,粒粒径径较较大大的的悬悬浮浮物物颗颗粒粒首首先先被被截截留留在在表表层层滤滤料料的的空空隙隙中中,从从而而使使此此滤滤料料层层间间的的空空隙隙越越来来越越小小,形形成成一一层层主主要要由由被被截截留留的的固固体体颗颗粒粒构构成成的的滤滤膜膜,并并由由它它起起主主要要的的过过滤滤作作用用,截截污污能能力力随随之变得越来越高。之变得越来越高。o筛滤、拦截、惯性、水力作用等。筛滤、拦截、惯性、水力作用等。2 2)附着(附着(接触絮凝接触絮凝)o水水在在滤滤料
8、料层层减减去去着着流流动动时时悬悬浮浮颗颗粒粒与与滤滤料料颗颗粒粒进进行行吸吸附附(滤滤料料表表面面形形成成较较大大的的比比表表面面积积,具具有有较较强的吸附能力),不再脱落。强的吸附能力),不再脱落。o接接触触凝凝聚聚(在在原原水水中中投投加加凝凝聚聚剂剂,压压缩缩悬悬浮浮颗颗粒粒与与滤滤料料表表面面的的双双电电层层,使使其其尚尚未未生生成成微微絮絮凝凝体体时时立立即即进进行行过过滤滤,在在大大多多数数情情况况下下,滤滤料料表表面面对对尚尚未未凝凝聚聚的的胶胶体体还还能能起起到到接接触触碰碰撞撞的的媒媒介介作作用用,促促进其凝聚过程)、进其凝聚过程)、静电引力、吸附、分子引力等。静电引力、吸
9、附、分子引力等。3 3)脱落)脱落o反冲洗时滤层膨胀一定高度,处于流化状反冲洗时滤层膨胀一定高度,处于流化状态,进行悬浮颗粒物的去除。态,进行悬浮颗粒物的去除。o高速反冲洗水流的高速反冲洗水流的水力冲刷作用水力冲刷作用o水里旋转过程中水里旋转过程中碰撞、摩擦碰撞、摩擦o滤料布置原则滤料布置原则:反粒度、顺比重反粒度、顺比重一般滤料选择应满足以下要求:一般滤料选择应满足以下要求:(i i)有足够的机械强度;有足够的机械强度;(ii ii)有较好的化学稳定性;有较好的化学稳定性;(iii iii)有适宜的级配和足够的空隙率。有适宜的级配和足够的空隙率。所谓所谓级配级配就是滤料的粒径范围及在此范围内
10、各种粒径就是滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料数量比例的滤料数量比例;(iv iv)滤料的外形最好接近于球形,表面粗糙而有棱角;滤料的外形最好接近于球形,表面粗糙而有棱角;(v v)滤料应价廉,货源充足。滤料应价廉,货源充足。几种常见的滤料几种常见的滤料(i i)天然滤料:无烟煤、石英砂、磁铁矿(石天然滤料:无烟煤、石英砂、磁铁矿(石榴石)榴石)(ii ii)人工滤料:纤维球和聚苯乙烯泡沫珠人工滤料:纤维球和聚苯乙烯泡沫珠滤料滤料第二节第二节 沉淀的基础理论沉淀的基础理论一、概述一、概述定义:沉淀是利用水中悬浮颗粒的可沉降性,在重力的作用下产生下沉,以达到固液分离的一种过程。在各种类型的
11、污水理系统中,沉淀几乎是不可缺少的环节,而且在同一处理系统中可能多次采用,如城市污水处理中的沉砂池、初沉池、二沉池。二、沉淀类型二、沉淀类型 根据污水中可沉物质的性质、凝聚性能及其浓度的高低,沉淀分为四种类型,每一种沉淀类型有其特定的颗粒沉降速度公式。沉淀类型自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀压缩沉淀1.1.自由沉淀自由沉淀o污水中的悬浮固体浓度不高o不具有凝聚的性能o固体颗粒物理性质(大小、形状、毕重)不变,各自独立的完成沉淀过程,直线运动轨迹典型例子:砂粒在沉砂池中的沉淀、悬浮物浓度较低的污水在初次沉淀池中的沉淀过程、二沉池的顶部沉淀过程。o自由沉降颗粒沉降速度公式(斯托克斯)2.2.絮凝沉降絮凝沉
12、降 o悬浮固体浓度不高o具有凝聚的性能,在沉淀的过程中,互相粘合,结为较大的絮凝体。(活性污泥二沉池的上部就属于此类型)o由于絮凝沉淀过程中,颗粒不断增大,因此,相应的沉速在不断的增大,物理性质在变。运动轨迹为曲线。o目前尚无描述絮凝颗粒沉淀的关系表达式。在解决实际问题时,通常将絮凝沉淀池分割为若干层,在每一层中认为颗粒的沉降可应用自由沉降速度公式,显而易见,采用自由沉降颗粒近似絮凝颗粒时,分层越多,则误差越小。3.3.区域沉淀(干扰、成层、拥挤)区域沉淀(干扰、成层、拥挤)o悬浮固体的浓度增到一定的数值后,由于颗粒之间的相互干扰和影响,所有颗粒(不论粒径大小)以团状(网格状绒体)整体沉淀,颗
13、粒间相对位置不变,泥水之间形成清晰可见的泥水界面,此时,所有颗粒的沉速相同,且以同一速度沉淀(活性污泥二沉池的下部属于此类。运动轨迹为直线。o区域沉淀的界面沉降公式:沉降污泥浓度 与污泥性质有关的系数 u0最大沉降(临界沉降速度)4.压缩沉淀压缩沉淀o高浓度悬浮颗粒的沉降过程中,由于悬浮颗粒浓度很高,颗粒相互之间已挤集成团块结构,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(二沉池污泥斗中的浓缩过程以及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀)。o有关压缩沉淀的颗粒沉速与相应沉淀参数之间的关系报道很少,一般用区域沉降速度公式,不过需修正。四种沉淀类型在二沉池中的应用:四种沉淀
14、类型在二沉池中的应用:活性污泥在二沉池中的沉淀过程上清水自由沉淀絮凝沉淀区域沉淀压缩沉淀ABCDEF水深时间三、自由沉淀及其理论基础三、自由沉淀及其理论基础图10-11 自由沉淀颗粒受力情况式中:A As s运动方向的面积运动方向的面积 C Cd d牛顿无因次阻力系数:牛顿无因次阻力系数:C Cd d=f(Re)=f(Re)s s颗粒沉降速度,当受力平衡时,沉速变为颗粒沉降速度,当受力平衡时,沉速变为s s(最终(最终 沉降沉降速度)速度)当当颗粒所受外力平衡颗粒所受外力平衡时时:Fd=Fg-Ff对于对于球形颗粒:球形颗粒:层流区层流区(stokes区)区):分析自由颗粒在静水中运动公式得:分
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